一种交叉无障碍式停车装置研究

2021-11-26张梦梦吕汝金朱红喜申笑炎骆文祥

中阿科技论坛(中英文) 2021年11期

张梦梦吕汝金朱红喜申笑炎骆文祥

（1.桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林 541004；2.电子科技大学材料与能源学院,四川成都 610054；3.桂林电子科技大学教学实践部,广西桂林 541004；4.桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004）

随着经济的不断发展，私人汽车保有量快速增长。在城市的居民区、商业区、娱乐场所等需要停放的车辆越来越多，诸如停车难、停车不便等问题也随之产生，导致路边违规停车现象时有发生，既容易产生交通堵塞又存在安全隐患[1-3]。停车位（场）等配套停车设施与城市居民汽车保有量的结构性矛盾，尤以老旧小区和城市狭窄区域表现为甚[4]。老旧小区改造停车设施不及时或难以实现，是阻碍城市居民幸福感提升的因素之一；狭窄区域土地紧张，无较大空间用于建设现有类型的停车场，是城市整体交通的瓶颈。

基于以上问题，设计一种适宜于老旧小区或狭窄地段用于车位改造的停车装置，对改善居民的生活环境和解决一部分城市交通拥堵问题具有非常现实的意义。

1 系统方案与工作流程

基于老旧小区或狭窄地段车位改造需求，笔者提出了一种集机、电、控于一体的交叉无障碍式停车装置系统，主要组成部分包括停车位机械系统、驱动控制系统及外接人机交互系统。该装置可用于小区犄角或道路两边的狭窄地带的车库改造或新建，比如路灯灯柱之间的间隔区域或路边树木之间的间隔空间，只要面积能有1.2个车位大小，即可建成包括上下两层停车台的小型停车库，并且停、取车时可以最大限度地减少对机动车道和非机动车道的正常通行的影响。交叉无障碍式停车装置的停、取车工作流程如图1所示。

图1 交叉无障碍式停车装置停、取车工作流程

2 机械系统设计

交叉无障碍式停车装置结构组成如图2所示，基座7上设有相互协同工作的交互停车机构Ⅰ和Ⅱ。两个交互停车机构结构的组成相同，均包括立柱5、停车台组件、升降机构、旋转机构[5]。

图2 交叉无障碍式停车装置结构简图

停车台组件包括固定块（3）、支撑板（9）和停车台（8或10）。滑台（11）与固定块固定连接，固定块顶端横向固定支撑板，支撑板上固定连接停车台。停车台底部加装重量检测传感器，控制系统中主控板接收到超重信号时可对报警装置发出报警指令。

升降机构的功能是实现停车台的上下移动。在结构上，升降机构采用线性模组，线性模组包括导轨（4）和套接在导轨上的滑台，导轨采用具有自锁螺纹的滚珠丝杆结构，并通过联轴器（2）与固定在线性模组顶端的步进电机（1）连接，线性模组整体固定在立柱（5）竖直面上。控制步进电机即可控制滑台沿着导轨（4）的竖直方向做直线运动，从而带动停车台的上下运动。

旋转机构的功能是使两边的停车台通过联动各旋转出一定的角度（由平行变为交叉），从而在上下移动时互不干涉（无障碍）来配合升降机构实现停车台的上下换位。在结构上，旋转机构的旋转座（6）与基座（7）旋转连接，旋转座通过连接件向下与固定在基座底部的舵机（13）实现转动连接，立柱的底端固定在旋转座上。控制舵机即可实现立柱的旋转，最终带动停车台旋转一定角度实现交叉。

另外，两立柱顶端可以各自加装太阳能发电装置，既可以为停车装置储存和提供电源，同时能起到遮阳避雨的作用，可延长其使用寿命[6]。

3 控制系统设计

控制系统包括驱动控制系统、人机交互系统和GSM通信模块[7]。驱动控制系统由核心组件单片机STM32F103RCT6的最小系统核心板作为主控板和其外围驱动电路共同组成。驱动电路与舵机和步进电机连接；人机交互系统采用5寸USART HMI智能串口屏来进行显示，串口屏通过串口与主控板连接，人机界面由上位机软件制作完成，下位MCU则用串口与设备交互指令，客户通过串口屏按键发送指令到主控板进行处理；GSM通信模块与主控板电性连接，并与城市的GSM网络实现远程无线通信。

预先规划好停车台各位置的工作高度、联动旋转角度、驻车重量允许最大值和收费运算法则等，同时根据停、取车工作流程（见图1）编程录入控制系统单片机中，客户通过交互系统即可实现存取车动作的自动运行。