共享單車存取機的設計

趙子健

（武漢工程大學，武漢 430205）

隨著移動互聯網技術的發展,“綠色出行、低碳生活”觀念深入人心，共享單車受到了人們的青睞，成為短距離出行的首選交通方式[1]。雖然共享單車給人們生活帶來了極大的便利，成為了日常生活中不可或缺的便捷交通工具，但隨之而來的“亂停、亂放”問題日益突出，大量違規停放的共享單車占據了路人行走空間，甚至造成機動車輛無法正常行駛。針對該問題，本文設計了一種共享單車存取機，其利用地下空間對停放在車站、地鐵附近的共享單車進行存儲，有效減少路面共享單車停放數量，緩解了因共享單車停放造成的擁堵現象。

1 方案設計

本文運用AutoCAD軟件設計、繪制共享單車存取機的示意圖，如圖1所示。共享單車存取機結構由剪叉式升降機、移動小車、導軌、推送裝置、光電傳感器以及控制樁組成。共享單車存取機分上下兩層，每層都有用以停放移動小車的水平導軌；左右兩邊各有一個剪叉式升降機，其中左邊為雙層結構，右邊為單層結構。控制樁在第一層左上方，其上設有顯示屏、存車按鈕以及取車按鈕。光電傳感器設置在第一層水平導軌左上方，其發射端與接收端分別設置在左右兩側，推送裝置設置在第一層水平導軌下方的右側。

圖1 共享單車存取機結構示意圖

2 共享單車存取機工作原理

2.1 存車原理

存車時，按動控制樁上的存車按鈕，左右兩邊剪叉式升降機下降至第二層，推送裝置使推送桿從右向左移動，右邊升降機向上移動，小車被推送到第二層水平導軌上。與此同時，第二層水平導軌上的一輛移動小車被推送到左邊升降機上。隨后，左邊升降機上升至出口處，將共享單車放入移動小車之中。

再次按動存車按鈕后，左邊升降機從出口處下降至第一層，右邊升降機上升至第一層。推送裝置使推送桿從左向右移動，左邊升降機向上的移動，小車被推送到第一層水平導軌上。同時，第一層水平導軌上另一邊的一輛移動小車被推送到右邊升降機，隨后左邊升降機上升至出口處。至此，存車流程完畢。

2.2 取車原理

取車時，按動控制樁上的取車按鈕，左邊剪叉式升降機從出口處下降至第一層，推送裝置使推送桿從右向左移動，右邊升降機向上移動，小車被推送到第一層水平導軌上。同時，第一層水平導軌上左邊的一輛裝有共享單車的移動小車，被推送到左邊升降機上，隨后左邊升降機上升至出口處，從中取出共享單車。

再次按動取車按鈕后，左邊升降機從出口處下降至第二層，右邊升降機同時也下降至第二層，推送裝置使推送桿從左向右移動，左邊升降機向上移動，小車被推送到第二層水平導軌上。同時，第二層水平導軌上另一邊的一輛移動小車被推送到右邊升降機上，隨后左邊升降機上升至出口處，右邊升降機上升至第一層。至此，取車流程完畢。

3 結構設計

共享單車存取機結構設計包括升降機設計、移動小車設計、推送裝置設計以及計數裝置設計。

3.1 升降機設計

本設計升降機為剪叉式液壓升降機，主要由工作臺、剪叉臂、液壓缸、滑輪以及滑道等組成，如圖2所示。其結構為雙層雙剪叉式結構，即工作臺左右兩邊各有兩組剪叉臂，每組剪叉臂一端通過銷軸與工作臺連接，另一端通過滑輪和滑道與工作臺連接。工作臺上有兩條軌道，用以停放移動小車。該升降機采用液壓驅動的方式，使剪叉臂兩端進行擴張或收縮，完成工作臺上升或下降動作。

圖2 剪叉式升降機

3.2 移動小車設計

移動小車結構如圖3所示，車體為長方體，左右兩邊各一個防撞塊，在車體的右上角設有遮擋片一個，以便光電感應器檢測數量。移動小車的車體的底部設有兩組滑輪，每組滑輪均可以在導軌上滑動。

圖3 移動小車

3.3 推送裝置設計

推送裝置結構如圖4所示，主要由齒輪、齒條、步進電機以及推桿等組成。其中齒條輪齒為分布于條形體上的特殊齒輪，與直齒圓柱齒輪配對使用，可以將轉動變為移動[2]。步進電機設置在推送裝置的右側，并通過轉軸與直齒圓柱齒輪驅動推桿上的齒條進行連接，完成推桿左右移動動作。

圖4 推送裝置

3.4 計數裝置設計

計數裝置主要是由光電傳感器與計數器組成。光電傳感器通過發射端和接收端之間光強弱變化，將之轉化為電流，從而實現檢測遮擋物的功能[3]。可用于檢測的元件種類較多，本設計采用光電傳感器作為檢測元件。

光電傳感器設置在第一層水平導軌左上方的兩端，如圖5所示。當移動小車上的遮擋片經過時，光電傳感器發射端和接受端之間光線發生變化，產生脈沖信號，計數器接收光電傳感器輸出的脈沖信號并計數。當存車時，計數器數目加一；當取車時，計數器的數目減一。通過控制樁上的顯示屏，可實時對共享單車儲存數量進行觀測。

圖5 共享單車存取機俯視圖

4 結語

本文設計的共享單車存取機，充分利用城市地下空間，將共享單車從地上存儲轉為地下儲存，有效減少了地面上共享單車數量，緩解因共享單車隨意停放導致交通擁堵的現象。與市面上已有的自行車立體停車架相比，本文設計的共享單車存取機有以下幾點優勢：

（1）自行車立體停車架一般采用雙層結構；而本文設計的共享單車存取機可以采用多層結構，能夠停放更多的單車；

（2）自行車立體停車架利用的是地上空間，會占據較大的路面面積，減少了路人行走空間；而本文設計的共享單車存取機利用的是地下空間，占據地面的面積較少；

（3）自行車立體停車架位于地上，影響城市美觀；而本文設計的共享單車存取機位于地下，對路面影響較少。