升降横移式机械立体停车库结构特点及其发展趋势研究

胡轩铭 熊建强

摘 要：随着城市汽车数量的急剧增加，城市停车问题越来越凸显严重，已成为制约城市发展的主要问题之一，立体停车库便是在这一背景下而发展起来的解决城市停车矛盾的车辆停放装置。论文主要对升降横移式机械立体停车库的工作原理、结构特点、控制方式等方面进行了相关研究，分析了升降横移式机械立体停车库的优势与不足，提出了升降横移式机械立体停车库的发展趋势，为机械立体停车库的设计研发提供了参考作用。

关键词：立体停车库;升降横移;结构特点;发展趋势

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.109

1 引言

随着我国经济快速发展以及居民生活水平的日益提高，汽车消费已是我国家庭主要支出之一，私家车已成为人们出行的主要交通工具之一。预计到2020年中国汽车保有量将达到6.3亿辆;城市汽车数量的不断增加，使得城市停车问题越来越凸显严重，已成为制约城市发展的主要问题之一。目前我国绝大多数停车场基本都采用自走式与机械式两种，传统的自走式停车库由于在一定的空间内停放的汽车数量相当有限，而且在空间上受到限制较大，所以其使用在逐渐被淘汰;而机械式立体停车库前期投入成本较高，对于大多数用户来说难以承受。因此如何推动城市停车库的建设来解决城市停车问题成为城市发展的重要问题之一。为此许多研究人员提出了形式多样的立体停车库设计技术和方法，期望从一定程度上缓解城市停车问题[1-6]。论文对升降横移式机械立体停车库的工作原理、结构特点、控制方式等方面进行了相关分析与研究，总结了升降横移式机械立体停车库的优势与不足，提出了升降横移式机械立体停车库的发展趋势，为机械式立体停车库的研发提供了参考作用。

2 升降横移式机械立体停车库工作原理

升降横移式机械立体停车库工作原理与轿厢式电梯升降原理相似，其泊位停车与取车过程都是依靠停车位托盘的升降与横移来实现。当停车位托盘需进行升降运动时，电动机驱动卷扬机带动钢丝绳进行升降操作，从而实现停车位托盘的升降功能。当停车位托盤需在水平方向进行水平移动时，电动机驱动停车位托盘机构沿滑动导轨进行横向移动。升降横移式立体停车库大都采用让位算法进行运动控制，采用PLC来控制电动机的工作顺序，运动过程中无需人为干预，便可实现自动移动车位托盘功能。

升降横移式立体停车库多为地上布置型结构形式，即以地面为第一层自下往上开展设计与建造，升降横移式立体停车库空间结构布置如图1所示。在设计升降横移式立体停车库时，每一层都必须空出一个车位托盘。当所要移动的目标车辆位于底层时，便可可直接对目标车辆进行取车操作;当位于上层的车辆需要取出时，取车人员只需在状态显示器上选择代表目标车辆的位置图标，控制系统将自动进行运动分步操作计算与运动，把目标车辆移动到底层，便可完成取车过程。

以上图第二层中间停车位为例，其运动过程如下：首先底层停车位向右边移动，将底层左边位置空出，随后位第二层的目标车辆将向目标空位移动，其在限位开关的控制下迅速而准确的移动到空位拖盘。通过车位托盘之间的多次上下、左右移动，便可实现目标车辆存取操作。

地上布置型立体停车结构适合于停车量不是非常大的使用情况。但是随着我国城市化程度的快速发展，该类型结构的立体停车库已经无法满足汽车数量急剧增加对停车位的需求，于是一种结构为半地下布置型升降横移立体停车库应运而生。半地下布置型升降横移立体停车库与地上布置型升降横移立体停车库的工作原理基本类似，其对位于地面表层托盘上的车辆可以直接进行存取操作;不同的是此时整个停车装置底层位于地面下方，而对位于地面下方车辆的存取，必须满足地面表层存在空位方能存取。半地下型升降横移式立体停车库停车位的数量以及层数，可以根据使用要求使其可在空间上进行多层叠加发展，在有限的空间上实现了更多数量车辆的停放功能需求。

3 升降横移式机械立体停车库结构特点

3.1 升降横移式机械立体停车库结构及其功能

升降横移式机械立体停车库主要部件的组成如图2所示：

结构钢架部件是升降横移式机械立体停车库的主要受力部件，由多段材料拼接而成，对整个装置起到支撑作用。

机械传动部件主要由卷扬机构、减速横移电动机、升降电动机、平移滑动导轨、齿轮齿条及钢丝绳或链条等组成。

电气控制部件主要由可编程逻辑控制器组成，其通过对数字信号或模拟信号的输入输出控制来实现对停车托盘运动状态的控制。

状态显示件部件与输入输出模块相连，通过状态显示件，使用者可以便捷的获取停车装备的相关状态信息，根据实际情况直接从操作面板上进行存取操作，屏幕交互式设计有效提高了存取车辆的效率。

辅助功能部件是由多种辅助功能的器件所组成，例如采用多普勒技术原理的人体接近传感器可以提高系统的安全系数，先进的电子报警器能够减少误报，大大降低相关管理人员的工作强度。

3.2 升降横移式机械立体停车库结构特点

升降横移式机械立体停车库利用了多层叠加原理，可以使得停车场的建设不仅仅局限在单一水平面上，还可以充分利用空间资源，提高了可停车数量，相比于传统停车场，升降横移式机械立体停车库的空间利用率提高了75%。升降横移式机械立体停车库所用卷扬机传动方式基本采用钢丝绳与链条，钢丝绳在传动过程中产生失稳现象，而为了解决此类问题，需要安装价格昂贵的安全防护装置。链条传动方式的稳定性要比钢丝绳要高，而且传动精度更好，但是链条传动时会产生较大的振动与噪声以及污染物较高的尾气，对环境产生不小的污染，不适合在居住小区或人口密集区域布置。立体停车库对机械传动系统控制部分的限位开关要求较高，限位开关选择或安装不慎就会影响停车库的安全性能。车辆在进出车位托盘时易于防护装置产生冲击振动，会影响升降装置的稳定性和使用寿命，所以需要专业人员定期进行维护和保养。滑动导轨和固定装置还需要不定期添加润滑油进行润滑以降低摩擦和磨损。由于升降横移式立体停车库采用的是PLC程序控制，需要依顺序动作进行车辆存取，当遇到存取车高峰期时，其运行效率会受到较大影响，此外如果遇到停电或者电力供给不足的情况下，存在系统容易瘫痪的缺点。

4 升降横移式机械立体停车库发展趋势

升降横移式机械立体停车库能够在较大程度上解决城市停车矛盾问题，但是其在选址、设计以及建造上都需要根据实际情况来制定适用、合理的方案。未来升降横移式机械立体停车库在确保其结构可靠的基础上，可采用振动噪声控制技术将声环境污染降低;在车库停取车以及维护管理方面在提升智能化程度，以提高听取车效率和减少管理工工作量;设计选择更合理的限位开关以提高其准确度、灵敏性、安全性以及缩短停车时间，来提高效率，实现快速存取车。

参考文献：

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[6]赵亦柳.简析机械式立体停车库的停车设备设计[J].建材与装饰，

2016（37）：181.2018年新余学院大学生创新训练项目（项目编号：DC201801069）。

作者简介：胡轩铭（1997-），男，江西赣州人，本科，研究方向：机械设计制造及其自动化专业。