大轿厢垂直升降式停车设备的研发

余秋英

（广州广日智能停车设备有限公司，广东 广州511447）

随着汽车保有量持续高速增长，城市停车位供需矛盾突出[1]。机械式立体车库作为解决城市静态交通问题的重要手段，其优势不言而喻[2]。大轿厢式停车库属于新型垂直升降停车设备，结合了垂直升降式停车设备及平面移运式停车设备的特点，实现了升降与横移同时运行，具有传输效率高、车位数量多、布置方便等优点。传统的垂直升降类停车设备设计常使用梳齿式搬运机构，容易出现行走不稳定的状况[3]，且梳齿架易变性且停放方式不美观。针对上述问题，作者设计了一种高速、平面停放式的大轿厢垂直升降停车设备，圆满解决了上述问题。

1 大轿厢垂直升降式停车设备概述

大轿厢垂直升降式停车设备，通过在轿厢升降平台上设置横移导轨，将横移车、载车装置、智能搬运器与轿厢升降机集成一体，成为具有垂直升降、水平横移、水平纵移、车辆拾取与放置的一体化库内输送与存取系统，适用于地上、地下或半地上式车库建设，如图1 所示。

图1 车库方案图

2 大轿厢垂直升降式停车库设计要点

2.1 库内输送及出入口设计

库内输送主要取决于轿厢升降平台的垂直运行时间（t1）、横移时间（t2）、载车装置与轿厢升降平台的到位及联接互锁时间（t3）、智能搬运器由载车装置驶至停车位进行车辆存取并返回至载车装置的时间（t4），轿厢升降平台垂直运行时间（t1）与横移车运行时间（t2）是并行的，取最大值计算。库内输送时间总和Ta1=t1+（t2）+t3+t4。

设车库门开启时间（t7）、司机停车并离开入口时间（t8）、停车平台运行（t9）、库内门开启时间（t10），则满足智能搬运器进入停车平台取车条件时，出入口停车时间总和Tb1=t7+t8+t9+t10。

2.2 轿厢升降机设计

轿厢升降机在长度、高度两个维度的扩充设计能够实现大轿厢垂直升降式停车设备从3 层至25 层、从2 列至6 列的配置要求。

2.2.1 提升系统设计

采用二部变频电机驱动四组卷上链轮，带动四组提升链条垂直运行，链条一端悬挂着轿厢平台，另一端悬挂着对重装置。轿厢平台设置在巷道中间，对重装置、垂直导轨分设在巷道两侧。在轿厢平台端的底部、顶部、对重端的底部分别设置缓冲器，如图2 所示。每部变频调速电机驱动二组卷上链轮，通过齿轮同步装置，实现四组卷上链轮同步转动，轿厢平台在四组链条的牵引和四组垂直导轨的导引下，实现平稳运行。

2.2.2 轿厢平台结构及刚性

轿厢平台由横梁、纵梁、立柱、斜撑组成排架，再联接成箱式框架结构，在长度方向敷设两条横移导轨，提升吊点设置于轿厢平台的四角，如图3 所示。当列间最大距离变化时，轿厢升降平台长度L 随之变化，带动轿厢升降平台高度发生变化。轿厢平台刚性设计可采用ANSYS 系统进行验算，在满足轿厢平台刚性前提下，尽可能减少轿厢升降平台的自重，减少轿厢升降平台的高度尺寸。

2.2.3 轿厢平台平层锁定功能设计

平层时，载车装置为智能搬运器搭建至任意停车位、出入口的桥梁，载车装置运行至目的层、目的列上方时，其上四组钩臂呈开启状态，轿厢平台慢速下降，四组钩臂吊挂在巷道两侧结构梁上，轿厢平台与载车装置完全分离，智能搬运器驶出或驶入载车装置时，轿厢平台端重量无任何变化，提升介质无拉伸变化，实现0 mm 平层精度。

图2 大轿厢升降机示意图

图3 轿厢升降平台结构图

2.2.3.1 提升介质安全倍率校验

轿厢升降机设置于车库内，提升介质安全倍率应大于5。设轿厢平台重G1、横移车重G2、载车装置重G3、智能搬运器重G4、最大适停车重G5，则轿厢升降平台端最大重量G=G1+G2+G3+G4+G5，提升介质最大静拉力F1=G1/4+L（G2+G3+G4+0.6×2×G5）×（2N-1）/4N，其中N为列数。单对重重量GG=G1/2+K（L×（G2+G3+G4+0.6×2×G5）*（2N-1）/2N），K选择为0.4～0.5，提升介质最大静拉力F2=GG/2，提升介质最小破断拉力应满足FP/F1≥5，FP/F2≥5，如图2 所示。

2.2.3.2 驱动电机选型

轿厢平台位于最顶层、最底层时，横移车与载车装置、智能搬运器等在轿厢平台位置，载车装置及其上部件处于平层分离状态，综合分析进行不同工况组合验算，合理配比对重，保证系统按照设计路线具有足够的驱动运行能力，还需考虑系统起动加速运行的惯性力。

2.3 智能搬运器

智能搬运器具有自主行走机构，无须任何其他介质，通过与汽车轮胎接触，直接完成汽车的拾取、放置与搬运。搬运器是存取交换技术的载体，其结构及工作原理决定着停车位的表面结构、最小停车空间、收容车辆大小及存取交换车辆能力。输送带交换式搬运器可实现在光整平面上进行车辆存取，如图4 所示。汽车静止停放在光整平面上，搬运器沿车长方向由汽车底盘进入，两组机械臂与两组输送带装置从一组车轮的前后进行触压车轮后，搬运器行走系统、输送带系统以及机械臂台车同时动作，将一组车轮取至搬运器输送带上，搬运器继续向车长方向运行，触压第二组车轮后，搬运器三套系统再次同时动作，将汽车的第二组车轮取至搬运器输送带上，此时汽车的四组车轮完全放置在搬运器输送带上，并进行搬运输送。

图4 停车位表面及停车动作图

2.4 停车位及主体结构设计

停车位布置在巷道两侧，可单列或重列布置，停车位表面结构为光整平面，停车位净空高度较低。车库易于模块化设计，可实现并排并列设置，灵活多样，车库主体通常采用钢结构、混凝土结构或钢混结构。停车位楼板结构受力按4.0 kN/m2设计，主体框架可采用PKPM 建模进行受力验算。

3 结论

本文通过对大轿厢垂直升降式立体停车技术的设计方法进行梳理，为今后同类型设计提供了经验及参考。同时，作者针对轿厢式升降机系统集成设计等重点领域的概况总结，得出如下结论：①大轿厢垂直升降停车设备易于标准化设计、模块化组合、易高易低，升降运行与横移运行同时并行，缩短库内车辆存取时间，提高车库运行效率；②采用输送带交换式汽车搬运器，实现将车辆停放在光整的纯平面上，停车位平整洁，停车泊位终身免维护。