地下立體式停車裝置的結構設計

湯萬鵬，張曉光，于德民，王金剛，李 進，王新鑫

（遼寧工業大學機械工程與自動化學院，遼寧 錦州121001）

現今社會家庭私有車輛數量巨大，而停車場數量卻遠遠不足，停車難，現有的停車場存在以下缺陷：露天停車場無法保證車輛的安全情況以及車內財物的安全；單位地表面積停靠車輛數少，對空間的利用性較低；現有的輔助性停車系統易造成車輛磨損，升降平穩性差，在特殊情況（如地震等自然災害）下無法保證車輛安全[1-3]。

隨著中國經濟的快速發展，人民的物質生活越來越豐富，預計在未來5年之內，中國人均汽車擁有量將從目前的千人70輛，達到全球平均水平（即每65人擁有11輛車）。一些沿海城市停車位不足的現象越來越普遍，特別是學校周邊和醫院附近停車更加成為了一個難題。不僅增加了交通管理的難度，還危及到了行人的安全和便利。國家發改委數據顯示，目前中國停車缺口達到近億個。現階段多數為地下停車場和一般停車位，即使這樣也滿足不了市民停車的需求。

因此通過對以往停車結構改進和創新設計了一款新型的地下立體式自動泊車結構裝置。此設計，使用時方便快捷，停車不需要尋找車位，自動泊車，結構強度好，可以作為商場、居民樓等建筑物的地基，也可替代傳統地表停車場，以達到節約空間的目的。

1 方案設計分析

本設計所要解決的技術問題是提供一種立體式輔助人工停車裝置以及技術創新，采取如下技術方案：地下立體式停車裝置包括主體，傳送帶結構、旋轉平臺結構、限位桿、變頻電機、絲杠、紅外線對準儀；主體為連接各個部件以成為完整裝置的主要部件[4]。

變頻電機用于升降平臺用于提供動力使平臺升降，旋轉平臺底端用于帶動平臺旋轉到指定角度，每車位用于傳送帶用于車輛傳送；所述旋轉平臺包括傳送裝置，旋轉裝置以及紅外線對準儀組成。傳送裝置由基本傳送帶構成達到汽車傳送的目的，旋轉平臺通過傳送裝置以及紅外線對準儀協同作用將汽車送達指定車位。紅外線對準儀隨旋轉平臺旋轉過程中與對應車位上的紅外對準儀配對成功，旋轉平臺結束旋轉過程，整體外形如圖1所示，內部設計如圖2所示。

圖1 外形設計方案圖

圖2 內部設計方案

具體的工作原理如下：運作時，汽車駛入泊車平臺，由電機提供動力，系統開始運轉，升降平臺向預定泊車層移動，到達指定位置，旋轉裝置開始運行。旋轉平臺由支撐架和旋轉裝置以及紅外線感性裝置組成，轉動過程中，當紅外信號匹配時，旋轉平臺停止轉動，此時汽車與停車位在同平面正對。電力傳送裝置由傳送帶使汽車向預定停車位平移，以達到自動泊車的效果。自動泊車結束后，平臺由電機帶動上升到系統入口處等待下一次自動泊車。

2 結構設計

地下立體式自動泊車系統，包括地表建筑和地下建筑，地表建筑即在地表水平面上搭建地表建筑頂部和外表建筑承重墻；地下建筑是由整體結構外輪廓和底部平臺座搭建組成，升降平臺由絲桿通過絲桿支撐座固定升降平臺底座，升降平臺底座上的傳送平臺主體底部通過轉向桿連接轉動平臺變頻電機，傳送平臺主體頂部設有傳送平臺變頻電機，其通過直線軸承將動力傳送至傳送齒輪，帶動傳送平臺座兩側由滾筒和同步傳送帶組成的傳送裝置[5]。整體結構示意圖如圖3所示。

圖3 整體結構示意圖

地下建筑是由整體結構外輪廓和底部平臺座焊接連接；升降平臺：由絲桿和絲桿支撐座通過螺紋連接，升降平臺底座上的傳送平臺主體底部和轉向桿一端焊接連接，轉向桿另一端通過銷連接至轉動平臺變頻電機，傳送平臺主體頂部設有傳送平臺變頻電機，其與直線軸承通過可拆卸連接，將動力傳送至傳送輪，傳送齒輪與傳送帶通過齒輪配合的方式帶動傳送帶運動，滾筒和傳送平臺底座兩側由可拆卸連接。拖車平臺設計圖如圖4所示。

圖4 拖車平臺結構示意圖

2.1 升降平臺設計

升降平臺是由可旋轉平臺、電力驅動裝置、安全重力檢測裝置、紅外線感應裝置以及傳送臺主體等組成。升降平臺的工作原理主要是當車輛停入到升降平臺，安全重力檢測裝置自動檢測平臺是否可承重車輛的重力，當滿足平臺所能承受的重力時，駕駛人即可拉好手剎，關閉車門，將車停放在平臺的傳送平臺主體，這時傳送平臺上的攔車裝置通過氣壓桿提供動力彈出，保護車輛在運送中保持穩定，升降平臺由電機帶動絲桿提供動力，平臺開始完成升降工作，當平臺到達預定停車樓層位置時，升降平臺上的旋轉平臺與紅外線感應裝置將共同作用，旋轉平臺在電機的帶動下，每次轉動設定好的角度，當紅外線感應裝置與停車平臺的紅外線信號相吻合時旋轉平臺停止轉動，這時傳送平臺的攔車裝置回到初始狀態，傳送裝置將車輛送到預定停車位置。當取出車輛時，升降平臺重復上述工作原理，升降平臺如圖5所示。

圖5 升降平臺三維圖

停車時，使用者從進車門將汽車駛入地面停車位置，關好車門，拉好手剎，退出停車系統。此時升降平臺由變頻電機提供動力帶動旋轉平臺向預定車位的樓層移動，當旋轉平臺到達預定樓層，開始旋轉，在此過程中紅外線對準儀掃描對準找到預訂車位，停止旋轉。傳送裝置由變頻電機提供動力，帶動汽車進入停車平臺。汽車通過傳送裝置到達平臺后，電機停止提供動力。汽車停穩后，限位桿升起，移動到汽車前后車輪處。此時旋轉平臺通過電機帶動回到最初位置。取車時，使用者在取車口門前等待，平臺重復上述過程，找到停車位置，限位桿下降移動到車停位置下端，傳送裝置帶動汽車到達旋轉平臺，然后升降平臺向上運動到達最初位置，旋轉平臺通過紅外線裝置將車面向取車口，使用者將車駛出。

2.2 限位桿設計

限位桿實際是旋轉平臺中的拖車平臺以及停車位上的攔護裝置，在旋轉平臺上升下降的過程中，由于運動的原因，車輛會發生移動，而限位桿有效的限制車的位置防止發生移動，防止車輛在運動中刮碰和掉落；停車位上的限位桿主要作用是當車輛到達停車位時，限位桿自動升起，控制車輛移動，讓車輛在停車位上保持穩定的狀態，對于地震等天然災害也會降低對車輛的損壞。如圖6所示。

圖6 限位桿結構示意圖

2.3 旋轉平臺變頻電機、絲杠設計

本設計中的變頻電機和絲杠是一個配合使用的結合體，在設計中，旋轉平臺需要上升下降，為了保持穩定性能的良好，設計中選擇了使用變頻電機為絲杠提供動力帶動平臺的升降，這樣既能讓平臺能按照要求隨意停靠在每層停車位，又能提供良好的穩定安全性能，提高本設計的實用性。如圖7所示。

圖7 變頻電機、絲杠結構示意圖

3 車輛與裝置位置關系設計

工作時，車輛到達旋轉平臺，為了保障車輛在旋轉平臺的運送中保持平穩，裝置17通過電機提供動力，彈起裝置16，同時裝置16與裝置18升起，固定車輛平穩上升下降。如圖8（a）所示。

當車輛到達停車位置時，停車平臺上的裝置16與裝置17連接旋轉平臺與停車平臺，此時裝置15由電機提供動力帶動傳送帶將車輛運送到指定位置，然后裝置16由裝置18通過氣壓提供動力升起，防止車輛繼續向前滑動。如圖8（b）所示。

車輛停穩后，旋轉平臺回到最初位置，停車平臺收起裝置16與裝置18，并通過轉向桿將裝置16收縮到車輛的后輪，保證車輛在停車平臺的穩定性。如圖 8（c）所示。

圖8 車輛與裝置位置示意圖

4 結束語

本文設計了一種地下立體式停車裝置。本設計在地面以下建造，節省了大量的空間和占地面積，大大的增加了土地使用效率；采取地下立體式停車裝置的結構設計可實現快捷安全的停車目的，大大節省使用者尋找車位的時間，避免了因停車而導致擁堵的問題；停車區域采取封閉式管理，只有維修人員才能進入，有效地防止了發生車輛損壞和被盜的情況。

參考文獻：

[1]胡貴龍.智能停車系統用戶體驗設計研究[D].北京：北京服裝學院，2017.

[2]趙永超.機械式立體停車庫設計研究[D].邯鄲：河北工程大學，2015.

[3]賀 松，陶 杰.多層停車樓在城市住區中的應用探索——以廣州市為例[J].城市規劃，2015，39（04）：82-89，97.

[4]李揚威，焦朋朋，杜 林.城市智能停車管理系統研究[J].交通信息與安全，2014，32（04）：160-164.

[5]晏 勇.黃石市老城區停車系統改善策略[J].城市交通，2014，12（01）：28-33.