立體自動存取車庫模型

符佳宏 米樂 張匯君 陸君潔 毛潤鴻

【摘 要】本模型旨在為解決共享單車停放亂象提出一種可行的方案，即一個兼顧存車空間利用率和存取車效率的自動存取單車模型，既整治停放亂象，美化市容，降低單車損壞率，也方便市民存取單車，減少取到已損壞單車的概率。

【關鍵詞】自動存取；停放結構；升降結構；存取結構；傳動結構

一、引言

問題背景：

在北京一些地鐵站周圍，共享單車亂停放現象明顯：有的橫亙在人行橫道上，造成人行橫道擁堵；有的攔在地鐵站出入口前，擋住進出站通道；有的倒在綠化帶里，影響市容。同時，共享單車亂停亂放也會增加單車損壞率。據測算，平攤下來每輛自行車維修保養成本約1000元，這甚至要超過一輛新車的價格。長此以往，共享單車的發展將因容易受損，維修保養費用高，回收價格低，回收難等問題而撞墻。而北京市也不斷出臺共享自行車的指導意見，要求規范停放區域，保證運營單車完好率，限制承租人年齡等。因此，整頓共享單車停放亂象刻不容緩。

二、立體自動存取車庫模型

（一）基本結構：

包括停放結構、升降結構、存取結構、傳動結構。

（二）停放結構：

車庫為多層立方體結構，具體層數、單層大小及每層車道數可根據建設地情況進行調節。

本方案擬采用地上地下綜合結構。在地下條件允許的情況下，可優先選擇地下結構，在利用地下空間資源的同時又可以解放地上空間；而在地下條件不允許的情況下，可選擇地上結構；在單車存儲需求量較大的情況下，可結合地上地下結構。

每層自行車呈方形隊列擺放。考慮到，自行車實際參數為（以ofo 3.0小黃車為例）：高107mm，長173mm，寬100mm，故設每層間距1.2米。

本文研究的存取模型以3層每層兩車道為例，如圖1所示。

為提高空間利用率，增加存車數量，考慮將車頭斜向停放（如圖2所示），從而縮短單車停放間距。

（三）升降結構：

由鏈條、可旋轉導軌條組成。每車道的升降結構均由一組從底層至頂層的循環平行鏈條牽引，兩條鏈條間隔1米，每組鏈條隔120厘米設一組可旋轉導軌條，導軌條長50厘米，可以鏈條為軸旋轉，在使用時導軌條可旋轉至與車道導軌相接，便于傳動輪沿導軌將單車送至導軌條上，隨鏈條在不同層間傳送。不使用時導軌條旋轉至鏈條內側收起。

上升結構設在取車口附近，下降結構設在存車口附近。

從存車口將車收入車庫后，判斷地表層車位停放率是否達到臨界值，若達到臨界值，則升降系統啟動，將地表層最右側取車口附近的車輛向其余層運送。

從取車口將車取出車庫后，判斷地表層車位停放率是否低于臨界值，若低于臨界值，則升降系統啟動，將其余層車輛向地表層運送。

升降結構保證地表層的單車數量始終保持在一個范圍內，存取車時均有余量，避免了取車時地表層為空需從其余層運送的等待時間，也避免了存車時地表層已滿需運至其余層的等待時間。這種設計也避免了升降結構與存取結構可能產生的沖突。

升降結構既用于拓展存車空間，使相同占地面積存車數量更多，也用于控制地表層的單車數量，以減少存取車時間，提高單車存取效率。

（四）傳動結構

傳動結構由傳動輪、導軌組成。每車道鋪設兩條導軌，導軌間距由單車兩輪著地點的間距決定，以ofo 3.0小黃車為例，間距設為100cm。

共享單車在車庫內的移動由傳動輪輔助完成，包括自行車架及底板，其中底板下有2個動力輪，4個支撐輪。動力輪在凹槽軌道內；4個支撐輪為球型，分布在底板四角，保證底板不傾斜側翻。

在用戶將車存好后，滾動輪將車沿導軌送入車庫內，沿車道導軌從存車口運往取車口，直至與前一輛車相鄰時停下。在取車時，將車沿車位導軌送至取車位。

傳動結構保證地表層車輛集中停放在取車口附近，預留存車空間，使存取車時均不必等待。

（五）存取結構：

共享單車存取口設在地面一層車庫外，存取口分開設置，每車道配置存車口取車口各一個，位于車道同一側兩端。

每個存取口垂直于車庫設置若干平行車位，具體數量可根據當地車流量決定。每車位設一條導軌與車道導軌相接。

用戶存車時將共享單車推入存車位導軌固定好，即可離開，由傳動輪將車輛送入車庫。傳動輪預先將車輛從車庫送至取車位，用戶取車時將車解鎖后推離即可。

為保證存取效率，縮短用戶等待時間，應保證存取口時刻處于就緒狀態，即存車位時刻有空置的傳動輪等待，取車位時刻有待取單車。

（六）存取基本流程（圖3）

三、模型優化

（一）高峰應對策略：

a）取車高峰期時，存車口處的左側兩個存車位變為取車位，可將上層的單車由升降結構直接送至調整后的取車位（如圖4所示）。

b）存車高峰期時，取車口處的右側兩個取車位變為存車位，可將存入的單車由升降結構直接送至上層車庫。

（二）損壞單車應對策略

將車庫最頂層單獨劃為問題單車的存放地。損壞單車在被存入車庫后，沿導軌前進至上升口處，隨上升鏈條到車庫最頂層。最頂層車輛只進不出，除非收到維修人員指令，才會從下降口送至取車口。

（三）車庫運營策略

將車庫最頂層單獨劃為問題單車的存放地。損壞單車在被存入車庫后，沿導軌前進至上升口處，隨上升鏈條到車庫最頂層。最頂層車輛只進不出，除非收到維修人員指令，才會從下降口送至取車口。

四、總結與展望

（一）總結

該自動自行車庫存在著諸多優點：長方體車庫取代傳統的圓柱形車庫，增加車庫的空間利用率；預留損壞車輛存放區域，方便維修人員定期取走維護；早晚高峰時部分存取車口的自動切換；當一樓存車量達到閾值時，車庫各樓層之間進行車輛調度，以此提高存取效率等。這些優點能極大滿足現階段共享單車存在的各種亂象，為共享單車問題治理提供較好的方案。

（二）未來展望

1.在車庫地表層可設廣告位及商位，利用人流密集優勢，帶來巨大商機。

2.在車庫露天部分設太陽板，提供車庫運行部分能源。

3.可以多家共享單車聯合建造該自行車庫模型，提高車庫的經濟效益。

【參考文獻】

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[2]劉全勝，張豪.自動車庫的設計及實現[J].組合機床與自動化加工技術，2008（12）：86-88.