单车自动存取装置

包新宇　朱冬梅　李响　朱立宇　卫磊　尚开文

摘要：随着低碳出行、共享经济的快速发展，自行车成为我们日常生活的重要组成部分，自行车成为多数青年人短途行径的主要交通工具。然而因此也衍生出很多问题，共享单车泛滥、公共区域随意占用、自行车存取困难、阻塞交通等。针对以上城市中存在的各种问题，设计了一种结构简单、节省空间、安全可靠的单车一体化存取装置，装置的主要构成为单车夹取装置和上升装置，通过将单车的存取形态改变，来缩减单车存取的空间损耗，同时该装置作为一个停车单元，可以多个成排摆放，在很大程度上解决了车辆的乱停乱放问题。

关键词：单车存取;停车装置;空间损耗

1、研究背景

2016年至今，共享经济迅速发展，国家普遍倡导低碳出行的大环境下，自行车交通在城市交通系统中占据了重要地位，更多人选择自行车交通出行，自行车出行不仅节约、环保，而且在交通拥堵时，可以减少不必要的时间浪费。《“十三五”现代综合交通运输体系发展规划》于2017年由国务院印发，强调了要推动节能低碳发展，完善交通运输服务系统，完善自行车等慢行服务战线建设，改善交通运输结构，这也符合建设美丽中国的要求。随着单车的大规模增长，共享单车进入消费市场，解决大多数城市居民出行“最后一公里”的问题，同时也加剧了自行车停放的难题，单车存取困难、公共空间浪费、随意停放、阻塞交通。因此，一个集单车停靠存取的装置需求日益迫切，这也是解决单车问题的必然要求。

2、自行车停车装置现状分析

（1）路边划线停放

在道路一侧做出停车线，划出指定区域，单车可以在该区域内任意停放，从而在一定程度上约束自行车摆放。这种停车方式最为普遍、简单，然而，车辆容易倾倒，区域的划分占用很大空间。

（2）竖式停车装置

地面设置摆放装置，通过车头突出部分固定车辆，在一定程度上防止了车辆的倾倒，固定车辆停车方向，但是适用车辆较少，需要指定车辆停放。

（3）车棚停车装置

停车棚停放结构简单，使得车辆在恶劣天气情况下，得到一定的保护，但是它仍与划线停放一样，而且占用的空间更大，仅适用于场所性建设，给管理人员带来更大压力。

（4）空间立体停放装置

由部分发达国家率先研发，在部分发达国家研究成熟并投入使用，在更大程度上缓解停车压力，节省车辆空间利用。但这种大型停车装置需要很大的成本投入。因此，一款结构简单，造价陈本低，具有更高性价比的单车存取装置是未来研究发展的方向。

3、工作原理

立式单车自动存取装置的工作流程图如图1所示，主要分为存车与取车两大部分。

自行车存放时，系统将已识别信息存入后台，并等待用户做出停车行为，将车辆按照指示停放到指定位置，车辆夹取装置感应到车辆前端抵到停车滑块部件，此时，控制子系统发出指令，使得出入库子系统中的车轮固定夹张开并夹持自行车前轮，夹取装置完成车辆锁止工作，发动机开始运转，带动链条向上缓慢移动，拉动车轮沿车辆竖直方向，通过夹取机构、上升机构以及联动机构发动机的相互配合和快速联动，将车辆在较短的时间内，达到竖直的状态，车辆停稳，发动机停止运转，夹取装置锁死，装置确认后，完成车辆存放工作，同时系统回零（初始状态），进入待机状态。

自行车取车时，车主再次验证信息，确定车辆归属，核对车辆存储信息，核对无误后，控制子系統发出指令，夹持推拉机构、旋转升降机构及联动机构快速联动，车辆上升装置开始工作，通过车主带动车辆向下移动，发动机皮带给与一定的旋转动力，并带来一定阻力，使得车辆在下降的过程中更加安全，车辆到达最低端时，夹取装置工作，松开车轮固定夹，车辆推出，完成车辆取车工作，同时系统回零（初始状态），进入待机状态。

4、装置结构设计

4.1、夹取装置

夹取装置主要结构组成：停车滑块、卡位机构、卡位盒体、连接机构、车轮卡槽、车轮固定夹。

自行车的设计通常采用20寸、24寸、26寸、28寸几种（车轮直径），该装置通过弧形卡槽匹配车前轮，具有普适性。

4.2、上升装置

上升装置主要机构组成：链条卷筒、发动机、滑轨、底座、链条、定滑轮、连接器顶盖。

上升装置通过连接器连接夹取装置，当车辆停入时，夹取装置抓紧车辆前车轮，发动机为上升装置提供将车辆向上提起的动力，使得车辆呈竖直停放，车辆在水平方向上的占地面积减少，提高道路利用率，为道路上其他过往车辆和行人提供更大的行径空间。

5、装置设计分析

5.1装置设计优势

该装置结构简单，安装维护方便，能实现不同规格自行车的竖式停放，且停取省时省力，方便快捷。作为一个大型自行车停车系统的基本功能单元，多装置配合使用，模块化安装，空间利用率更高。在校园停车棚，小区停车棚，以及人流量大的公交车站及地铁口等地，实现自行车的规范、有序停放，提高空间利用率。

5.2装置设计劣势

装置设计需要一定成本，更大程度上适用于道路建设，适合大型停车场建设，集体供电，由动力装置提供车辆上升动力。

6、结束语

自行车的盛行与自行车停车装置的发展滞后的不协调问题日益严峻，自行车停车装置的发展，满足国家对于可持续发展的要求，适应共享经济发展的必然要求。本文设计出一款简洁美观的单车自动存取装置，提高道路空间利用率，使得车辆停放摆放更加整齐划一，节约人工成本，提高整体资源利用率。

参考文献

[1] “十三五”现代综合交通运输体系发展规划[Z].2017.

[2]许绪君，秦涛，高成慧，等.自行车停车桩夹紧机构设计与分析【J】.机械工程与自动化.2021（04）：95-97

作者简介：包新宇（1999年1月-），男，汉族，江苏省宿迁市，本科，研究方向：轨道交通信号与控制

资助项目名称和项目编号：教学质量与教学改革工程项目 创新训练项目 202010959025