一种三层侧置混合式立体车库结构设计

朱文博　袁新梅

摘  要：在垂直循环基本运动原理的基础上结合机械设计原理与自动控制理论，通过对垂直循环立体车库结构的创新与改进，文中介绍了一种新型混合式立体车库，利用链轮链条啮合转动提供动力保证了存取车辆的稳定性与安全性。垂直升降运动通过含有转向圆弧的导轨及辅助导轨的设计来完成，传动机构与车库框架的整合有效提高了立体车库结构的紧凑性，使得存取车辆的效率与土地利用率得到极大提高。

关键词：立体车库;转向圆弧;辅助导轨;张紧装置

1 目的和意义

1.1 设计推广立体车库的必要性

其一，隨着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，各种车辆数目在不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难等一系列问题。

其二，随着城市的规模越来越大，人们在城市里的生存空间却越来越小，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。由平面停车向立体停车，由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，加快发展立体停车已成为人们的共识。

1.2 设计推广立体车库的意义

机械式立体车库既可以大面积使用，也可以“见缝插针”地设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市“停车难”问题最有效的手段，也是停车产业发展的必由之路。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。

机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80%—90%。其次，机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全。人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。

1.3 设计三层侧置混合式立体车库的出发点

尽管立体车库有以上种种优点，但是市面上常见的立体车库类型无法满足一些特定区域充分利用停车空间的问题。其中最明显的就是城乡过渡区一些老旧小区或者土地面积受约束的小区，在那里安装立体车库条件更加艰难，具体表现为空间小、土建施工难度大甚至没有施工条件、居民的车辆种类比较多。经走访发现周边近十个居民住宅小区中90%的小区都没有安装立体车库，而安装了立体车库的也是最简单的“堆垛式”车库，且一个小区仅有一个，存取过程相当麻烦，多数有私家车的户主更愿意把车停在自己的专用车位上，但又抱怨物业对专用车位的收取费用过高。因此我们总结出：居民住宅小区对于立体车库的要求更高，其需要一种可以在较小的空间内完成存取车过程、占用较少的临时空间（如主干道与主行车道）且又可以满足小区居民大部分车辆停放需求（包括电动车、自行车在内）的新型立体车库。

虽然目前社会上已经有了一下小型的立体车库，但其在使用的过程会存在很多问题。主要有以下几点：

（1）占用的临时空间很大。以垂直循环立体车库为例，垂直循环立体车库是用一个垂直循环运动的载车板系统存取停放汽车的机械式停车设备。其正常工作需要一个长13米宽6米左右的矩形空间，而且空间还需与主行车道相连，在一些老旧的小区一般很少具备这样的条件。而且其结构复杂，最远车位一般一次取车需2分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第20辆约需30分钟以上，实用性差。

（2）部分小型车库存取麻烦。以简易升降立体车库为例，该车库的停取上层车辆的时候需要清空下层车辆，因此在使用的时候具有很大的不便。

（3）存取过程耗时长，比如升降横移式立体车库和水平循环类车库，是采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备。一方面，其每组设备必须留有至少一个空车位，存取车耗时可能高达十分钟，在早上取车的高峰期的时候，可能造成拥堵的现象，另一方面，链条牵动运行过程不具有防止倾斜坠落功能。

综上所述，通过借鉴垂直循环式立体车库的优点和对其他类型车库缺点的反思总结，我们设计了一种新型的三层侧置混合式立体车库，具体介绍如下（见图1）。

2 产品简介

2.1 车库的主要组成部分

三层侧置混合式车库主要由载车吊篮、支撑板、支架部分、传动部分、控制部分这五部分组成。

（1）载车吊篮是汽车存放的载体，需用户自主将车辆驶出或驶入载车吊篮，如图2所示;

（2）框架部分为立体车库的整体框架其中包含有最主要的零部件——导轨及稳定导轨，导轨内部装有嵌有部分支撑板，支撑板的底端装有滚动轴承，支撑板可以在链条的带动下沿导轨运动，如图3所示;

（3）车过程中传动的平稳性与所需传递的力矩较大，故传动部分采取多排链传动;

（4）对于控制部分，由于该立体车库控制系统需要完成的控制动作包括：能够完成自动监测（载车篮内有无车辆、载车篮的位置、空车位等）、电机能自动控制正反转以完成自动存取车过程、还要有为了安全设置消防系统等，故采取PLC自动控制系统。PLC作为自动化工业控制器，采用微电子技

术，大量的开关动作由无触点的半导体电路完成，可靠性高;其功能强大，通用性好。

另外图4中的张紧装置为本产品亮点之一，车库两侧各有一套张紧装置，每套张紧装置均有4个，2组张紧小链轮，可同时对二三层载车篮的传动链进行张紧。增设张紧装置既可以解决链传动中由于链条松紧边交替以至承受变拉应力而使链条寿命下降的问题，又可以时链条始终处于张紧状态，從而使载车篮在上下运行过程中更加平稳。

2.2工作原理及功能介绍

2.2.1工作原理

（1）存车过程。当接收到PLC控制系统发出的“存车”信号时，在安全系统确认车库旁无行人经过且车库底层没有人员停留时，载车篮两旁的锁紧装置打开，同时控制相应空载车篮运动的电动机反转，使载车篮沿导轨下降，警示提示音响起，当载车板底部及载车篮中的传感器检测到汽车已停放妥当时，待司机下车后，向PLC控制系统发出信号，PLC控制系统进一步发出信号控制电动机正转，在传动链条的牵引下使载车篮沿着导轨上升，整个过程中稳定导轨起着稳定载车篮，防止其摇晃倾斜的作用。在传感器检测到载车篮回到原来的停车位后，在载车篮各项参数正常的情况下，PLC控制系统控制电动机停转，锁紧装置启动，固定载车篮，存车过程结束。

（2）取车过程。当接收到PLC控制系统发出的“取车”信号时，在安全系统确认车库旁无行人经过且车库底层没有人员停留时，载车篮两旁的锁紧装置打开，同时控制相应的载车篮运动的电动机反转，使载车篮沿导轨下降，警示提示音响起，当载车板底部及载车篮中的传感器检测到载车篮已停放妥当时，待车辆开出后，向PLC控制系统发出信号，PLC控制系统进一步发出信号控制电动机正转，在传动链条的牵引下使空载车篮沿着导轨上升，在传感器检测到载车篮回到原来的车位后，在载车篮各项参数正常的情况下，PLC控制系统控制电动机停转，锁紧装置启动，固定载车篮，取车过程结束。

2.2.2功能介绍

本产品采用三层混合式停放车辆的方法，可满足不同车辆类型的存取需求，如：轿车、摩托车、电动车、自行车等;在不增加占地面积的情况下，使停车数量增加为原来的三倍;且配备了相应的充电设备，为电动车及新能源汽车提供能源。

车库第一层用来停放小型代步车辆，如摩托车、电动车、自行车等，用户可直接将车置于停车位或取走车辆;第二层和第三层用于存放汽车，车辆存取升降所需的动力由电动机提供。存取车过程已在上文详细介绍过，这里不再赘述。

2.3 适用场合

主要用于老旧小区甬道两旁的车位升级改造，有固定的车位，而且汽车的流量及人员往来不是很密集的地方。

2.4 三层侧置混合式立体车库的主要参数

本立体车库分为三层，第一层的有效高度为2.3m，长度为5m，主要用于存放自行车、电动车、摩托车等小型代步工具，第二层的有效高度为1.8m，长度为5m，限重3t，主要用于存放紧凑型轿车、小型轿车、小型SUV;第三层的有效长度为5.5m，有效高度为2m，限重3t，主要用于存放中型轿车、中型SUV、中大型SUV。三层侧置混合式立体车库整体效果如图6所示：

参考文献：

[1]王瑞刚，吴成东.立体停车场的发展现状与趋势[J].交通与运输，2005，2.

[2]管清正.无避让立体车库停车原理及结构优化设计[D].青岛科技大学，2018.

[3]李志辉，沈利华.机械立体车库设计概论[J].中国电梯，2003，l4（5）：50-53.