一帶多的高速升降橫移類機械式停車設備

代永贊

（杭州大中泊奧科技股份有限公司，浙江 杭州 311200）

目前，我國機械式停車設備的主運行機構與停車位之間進行存取載車板動作的時候，不論采用何種機械結構都只能實現單一縱向存取車或者單一橫向存取車方式，主要由于主運行機構上只能承擔獨立縱向或者獨立橫向存取車裝置。正是由于該種技術障礙，導致我國不論是升降橫移類、平面移動類還是巷道堆垛類機械式停車設備，在主運行機構與停車位之間進行載車板交換時都只能實現左右方向或者前后方向，對機械式停車設備的容車率造成極大影響。此次研究所設計的一帶多的高速升降橫移類機械式停車設備，能夠有效解決普通機械式停車設備上主運行機構單一存取車裝置，使機械式停車設備在4個方向均能存取車，提高了機械式停車設備的容車率。

1 高速升降橫移類機械式停車設備結構和工作原理

1.1 結構概述

該設備主要按照九宮格形狀設計，主要包括主升降機構（主升降電機）、縱移載車板、橫移載車板。其中主升降機構的主升降電機最高升降速度可達30 m/min，并且在主升降機構上具有一個小電機，其能夠利用橫向同步軸、縱向同步軸（38）和傘形齒輪帶動主升降機構上的主動輪進行逆時針或者順時針轉動。如果導輪上有載車板，則會根據載車板下端的前后方向還是左右方向的導向桿的不同進行左右橫移或者前后縱移運行；在縱移載車板結構后部設有縱移電機，能夠利用變頻調速達到30 m/min。當縱移電動機正反運轉時可以利用傳動鏈帶動傳動軸運轉，同時使安裝在同步軸兩端的主動輪轉動。之后使主動輪利用皮帶帶動其他從動輪同步轉動。在橫移車位結構后部安裝的橫移電機能夠借助變頻調速達到30 m/min。當橫移電機做正反運轉時，通過傳動鏈帶動傳動軸運轉，同時使安裝在同步軸兩端的主動輪轉動。然后主動輪通過皮帶帶動其他從動輪同步轉動。

1.2 工作原理

汽車通過升降機動作到每層，稍微超出當前層的高度后，車位的梳齒架橫移到升降井道中，升降機作下降動作；此時升降機的梳齒架和車位的梳齒架作交錯動作，將升降機梳齒架上的汽車放置到車位的梳齒架上，此時升降機作下降動作到地面，車位梳齒架作橫移動做到車位處后即完成一個存車動作。取車與之相反。具體流程如下：1）升降機下降到地面，車庫門打開，司機將汽車開到升降機上，司機離開；車庫門關起。2）設備系統檢測到車空位，升降機上升到空位平層后，向上再走200 mm高度，停止。3）空位的梳齒架橫移到升降井道當中，升降機做下降動作。在做完交錯動作后，升降機作下降動作，空位的梳齒架做橫移動作，到達原始狀態。4）以上動作后一個存車流程結束，取車與之相反。中途也可實現升降機直接至其他層車位取車的動作。

2 高速升降橫移類機械式停車設備設計要點

2.1 載車架設計

在設備原有基礎之上利用裝備和檢修可視性優勢，確保載車橫梁的強度和剛度。其次，原有載車橫梁吊點位置是通過倒車入庫實現，然而大多數駕駛員會傾向于正進入庫，此時由于較長車型車輛會遮擋車庫光電開關，從而形成電氣保護，導致停車設備無法運行。所以在設計期間需要應用C型鋼拼焊載車架，并且結合車輛車型將吊點位置向后移動30 cm，完整裝配之后使用薄板實施封閉操作。

需要注意的是制作載車架期間盡量采用C型鋼制作。若使用矩形管制作將會延長工時消耗，應用C型鋼制作只需要3 h工時左右。其次對于材料單價成本來說，應用矩形管制作的成本費用顯著高于C型管制作成本，因此在設計期間需要注明采用C型管制作載車架。

2.2 防墜落裝置設計

在設計期間由于涉及4個獨立電磁鐵式防墜落裝置，增加了故障點。當前大部分立體車庫都是應用電磁鐵帶2個安全掛鉤的一帶多電磁鐵防墜落裝置，如圖1所示。使用連桿連接2個電磁鐵。當電磁鐵失電時，防墜鉤會憑借自身重量處于垂直狀態，避免載車板出現墜落情況。若電磁鐵動作時，其會利用連桿帶動安全掛鉤動作，能夠有效保護4個獨立電磁鐵式防墜落裝置。

圖1 一帶多電磁鐵防墜落裝置示意圖

相比于獨立4個電磁鐵式防墜落裝置來說，采用一帶多電磁鐵防墜落裝置因為減少電磁鐵數量，從而減少故障點，進一步降低設計制作成本。然而該種防墜落裝置的中間連接件比較多，因此要確保連桿可靠穩定連接。如果中間環節或者安裝問題出現紕漏將會加大安全事故發生率。因此在采用一帶多電磁鐵防墜落裝置時，如果沒有在動端增加動作確認信號，將會導致載車板3個角出現下降，并且被剩余一個角勾住，容易出現車板傾斜情況。

機械式停車設備的防墜落裝置設計需要按照如下設置要求進行設計：第一，注重汽車長度尺寸，如果超過停車輛尺寸，機械將無法動作并報警。一般來說可以在前后設計2個光電開關。第二，阻車裝置：沿著車輛行進方向，將高度為25 mm的阻車裝置設計在載車板上，也可以應用其他阻車設施。第三，警示裝置：在設備運行期間需要提供光電警示信號或者聲音警示信號，并且在顯眼處設置適宜停車輛尺寸和質量標志牌。

2.3 霍爾效應傳感器組合的設計和應用

圖2為霍爾元件傳感器組結構簡圖，在圖2中所標識的A、B、C、D屬于4組兩套上下投影面對稱的霍爾元件傳感器。圖2 中E表示永磁鐵，主要固定在F軸上。隨著載車板上下運行，E會聯同F在霍爾元件組合檢測區間內實現水平滑移。在空氣隙中，隨著E移出會降低磁感應強度。若傳感器探頭磁場強度超過限定值后，其內部觸發器會發生翻轉，也會相應翻轉霍爾開關的輸出電平狀態，點亮指示燈，輸出信號呈高電平。反之信號燈滅，輸出信號呈低電平。

圖2 霍爾元件傳感器組的結構簡圖

在圖3中，載車板在達到上限之前，其會與橫梁下部止擋裝置發生碰撞，提升鏈條拉動端部固定彈簧，壓縮彈簧，帶動F聯同E一起向AC方向移動。此時AC傳感器接收到較大磁場，會點亮指示燈，并且中斷電動機供電。此時載車板停止運行，上行到位。

如果載車板處于下限之前，行至地面時會提升鏈條，并且使壓縮彈簧恢復伸長，F連同E向BD方向移動，此時BD傳感器接收到較大磁場，會點亮指示燈，并且中斷電動機供電。此時載車板停止運行，下行到位。

圖3 載車板上限時霍爾元件傳感器組合工作簡圖

在對F進行調節固定能夠提升鏈條端部彈簧張力，當彈簧處于壓縮狀態時會使E達到AC傳感器能夠檢測的鉛垂面上；如果彈簧處于松弛狀態時，此時載車板行至地面，彈簧只需要承擔鏈條自重，并且使E達到BD傳感器能夠檢測的鉛垂面上。其余位置E位于ABC傳感器均不能檢測到中間位置，能夠合理設置載車板上限和下限。其次，為了確保電氣安全裝置的穩定性，進一步加強車庫系統安全性，需要在可編程邏輯控制器程序當中，對比AC傳感器和BD傳感器的電壓。如果AC/BD傳感器出現電位變化情況，則表示安全。在設計系統電氣安全裝置時應用霍爾元件傳感器進行比較檢測，能夠提升系統安全性。

3 結語

綜上所述，此次研究主要是圍繞一帶多的高速升降橫移類機械式停車設備進行分析和研究，詳細介紹了載車架設計、防墜落裝置設計以及霍爾效應傳感器組合的設計和應用，希望能夠通過此次研究分析對相關設計人員起到參考性價值。