泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫設計

孫德國

摘要：隨著城市規模的擴大、汽車工業的發展和人民生活水平的提高，城市人均汽車占有量不斷增加，但是隨著城市人口的急劇增加，人均空間卻越來越小，車位空間更是愈發的緊張，因此，為了適應城市停車的需要，人們開始大量使用機械式立體車庫，以解決車位不足的問題。文章對泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫設計進行了探討。

關鍵詞：泊位無源梳齒式；垂直升降立體車庫；車庫設計；升降機；城市停車 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP73 文章編號：1009-2374（2017）08-0012-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.006

1 設計概述

1.1 泊位無源梳齒式垂直升降立體停車庫簡述

泊位無源梳齒式垂直升降停車庫是筆者從事停車設備多年開發出的一種新型的立體停車設備。該設備屬于垂直升降停車設備中的一種形式，包括鋼結構本體，鋼結構本體的兩側設置泊位梳齒架，鋼結構本體的中間預留有巷道，巷道的下方為垂直搬運機構，所述搬運機構包括提升梳齒架、橫移搬運器、升降平臺，泊位梳齒架上的梳齒和升梳齒架本體上的提升梳齒交錯設置，安裝在升降平臺上的橫移搬運器鏈傳動機構兩端的鉤拉銷軸目的是用于鉤拉泊位梳齒架上的撥叉，橫移搬運器上的支承梁可在升降平臺的第二滾輪上運動，泊位梳齒架上的第一滾輪可在升降平臺橫向導軌上運動。每一層的每一個泊位梳齒上都沒有電源和電機，依靠中間的橫移搬運器來搬運巷道兩側的泊位梳齒架，故障點明顯大大減少，成本大大降低，同時吸收了同類梳齒類立體化車庫的特長。

1.2 泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的設計參數及基本構成

泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫主要由鋼結構本體、垂直搬運機構、泊位梳齒架、配重裝置、主傳動曳引提升系統、電氣控制系統、安全防護措施等部分構成。

對于該車庫設計參數及平面布置如表1、圖1和圖2所示。

1.2.1 設備設計參數表如表1所示。

1.2.2 設備設計平面布置圖如圖1和圖2所示。

1.2.3 設備結構簡圖如圖3所示：

圖3中：鋼結構本體101；泊位梳齒架102；提升梳齒架103；橫移搬運器104；升降平臺105；搬運機構106；汽車107；巷道108。

1.3 泊位無源梳齒垂直升降式立體停車庫的運行原理

基于該種立體車庫取車過程步驟如下（存車過程步驟基本與此過程相反）：

第一步：升降平臺中105中微進機構向左微進L1的距離，帶動其上的橫移搬運器104一同微進，使得橫移搬運器104中的鏈傳動機構兩端鉤拉銷軸進入泊位梳齒架102的撥叉內，L1是泊位梳齒架中撥叉的中心線與鉤拉銷軸間的距離。

第二步：升降平臺中105微進機構向右移動L1距離，帶動其上的橫移搬運器104、泊位梳齒架102以及泊位梳齒架102上中的汽車107一起橫移。

第三步：當汽車向有橫移居中時，搬運機構106橫移動作停止。

第四步：搬運機構106上的提升梳齒架103向上運動L2距離，直接將汽車搬離泊位梳齒架102中的梳齒，汽車直接落在提升梳齒架103中的提升梳齒上，L2是提升梳齒架103升起后，為泊位梳齒架102能夠提供左右橫移且不發生干涉的最小距離。

第五步：升降平臺105上的微進機構第三電機是橫移搬運器105向左微進L1距離，帶動其上的泊位梳齒架102一起橫移，橫移搬運器104的鉤拉銷軸在橫移第二電機及鏈傳動機構的傳動下帶動泊位梳齒架102上的撥叉同時向左一起移動。

第六步：泊位梳齒架102向左橫移到原來位置時，橫移搬般運器104上的鉤拉銷軸與泊位梳齒架102上的撥叉脫離，升降平臺105上微進機構第三電機反向轉動，帶動橫移搬運器104向右橫移，直到橫移機構106居中后停止動作。

第七步：搬運機構106上的提升梳齒架103向下運動一定距離。

第八步：搬運機構106通過主傳動曳引機構的作用下降到出入口，同時需要搬運的汽車也隨之下降到出入口，汽車就可以出庫。

2 泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫控制系統

2.1 泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫控制原理及系統構成

泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫是現代制造業一種比較典型的機電一體化產品形式，該設備主要涉及機械、電子電工、建工、信息存儲等技術，其中電子電工技術、信息存儲技術和傳感器技術的合理運用與組合構成了立體車庫的控制系統。泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的控制系統是整個立體車庫系統的重要組成部分，相當于立體車庫的CPU。鋼結構本體是主體，執行機構相當于機械手，車庫控制系統就是“大腦”。指揮著立體車庫每個執行機構動作，而且還要對設備系統進行實時分析與控制。

泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的控制系統原理如下：管理員要通過設備的人機界面（觸摸屏）將其信息傳輸給控制系統，通過系統處理后，系統將識別的控制信息通過計算機輔助系統來驅動設備內的執行機構，最終完成立體車庫現場運行。立體車庫系統控制原理圖，如圖4所示：

按照圖4所示，立體車庫的控制系統主要由以下四個部分構成：控制系統、軟件接口、驅動單元和人機界面?？刂葡到y單元是整個設備的CPU，它可按照控制形式的不同而改變，簡單的設備可通過繼電器組成的邏輯電路；如果設備非常復雜，輸入輸出點太多，將采用可編程控制器PLC或單片機系統。目前市場上可編程控制器在自動化立體車庫、自動化立體倉庫及生產線領域中應用最為廣泛。

軟件接口在整個立體車庫控制系統中也是不可缺少的因子之一。軟件接口起到驅動單元、控制單元以及執行部件與驅動單元間的連接橋梁作用。軟件接口電路大致有三種：開關量接口電路、數字量接口電路和模擬量輸入/輸出接口電路。泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的控制系統應用的是接口電路為開關量接口電路。

驅動單元是泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫控制系統的末端一個環節，其種類及范圍較為廣泛。該立體車庫控制系統中，驅動單元相對比較復雜，其驅動部件由幾個變頻器和主曳引大功率減速電機、幾個橫移電機、頂升電機以及自動門構成，因此智能化控制的立體車庫系統的運動是依靠驅動元氣件來驅動完成的。

人機界面是管理人員與車庫控制單元交流信息的平臺。管理人員可以通過人機界面向車庫系統發送動作指令，車庫系統可以向操作人員反饋系統運作狀況。隨著科技的發展，現在可以通過觸摸屏或APP預約存取車輛。

2.2 泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫控制系統及運行原理分析

泊位無源梳齒式垂直升降立體車庫的控制系統必須保證車庫內部各運動機構能夠在規定有效的時間內通過電氣控制單元模塊準確無誤完成所要執行動作，從而對立體車庫現場工作狀況進行有效的實時監控與集中管理，并把車庫內部監控到信息及時反饋至系統的數據庫中心，通過有效的邏輯判斷對設備系統內的各執行機構的運作進行判斷、分析，保證立體車庫整個系統在穩定可靠的狀態下執行各項任務。

本文以25層泊位無源垂直升降式立體車庫控制系統為例進行分析：車輛可直接通過垂直搬運機構實現車輛的存取，即中間是車輛的垂直運輸巷道，兩側是沿垂直方向設置的車輛停車泊位。車輛入庫時，駕駛員駕車通過車庫自動門駛入垂直升降平臺上，然后司機下車關轎車門出庫后，車庫自動門關閉，同時車庫自動運行，將轎車直接通過高層垂直搬運機構送到存入轎車所在層，再由升降平臺上的橫移搬運器將泊位梳齒架拉至中間，升降平臺微降后將轎車送入所需存放的泊位上，最后將泊位梳齒架送至原位。出庫時，過程相反，先由橫移機搬運器將梳齒架從泊位上取到垂直搬運機構上，再由升降平臺微升將轎車取到升降平臺上，然后泊位梳齒架送至原位。最后將汽車送到出入口地面層，車庫自動門自動打開，駕駛員將轎車倒退出庫。

根據設備運行原理，該車庫在存取車過程中，電氣控制主要涉及到以下六個方面動作過程：（1）垂直升降搬運機構升降到指定層；（2）為了存取車，需要將泊位梳齒架橫移拉進或拉出；（3）梳齒交換車輛；（4）泊位梳齒架歸位；（5）垂直升降搬運機構到出入口層；（6）庫臺自動門就緒。

綜上所述，電氣控制系統主要就是要完成對泊位梳齒架橫移、垂直升降搬運機構升降、微進機構橫移以及搬運器到達定位層通過認地址或激光定位。在泊位無源梳齒式垂直升降車體中，每一個泊位梳齒架表示一個存車位，所有車位都是靠橫移搬運器和升降平臺來控制，橫移搬運器有一個橫移電機和一個微進電機，升降平臺上有一個頂升機構。橫移搬運器定位靠安裝在升降平臺上的接近開關來控制，升降平臺梳齒交換靠SJB螺旋升降機自帶光電開關檢測；升降平臺以及搬運器在巷道內定位是靠安裝在鋼結構本體上的槽開關或安裝在設備地坑內的激光測距儀來集中控制。所有電機采用變頻器控制來控制運行速度，電機、光點開關以及激光測距儀通過PLC輸入輸出點來控制。

參考文獻

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作者簡介：孫德國（1978-），男，江蘇盱眙人，供職于江蘇啟良停車設備有限公司，研究方向：自動化立體車庫、自動化立體倉庫以及自動化生產線。

（責任編輯：黃銀芳）