一種新型雙層單車停放架

陳韜博 梁盛佳 崔建鵬

摘 要：隨著國際原油價格不斷上漲，環境污染日益嚴重，人們出行利用汽車作為交通工具的成本相應提高，自行車作為低碳環保交通工具越來越受人們到人們的歡迎，而大量單車的停放就成為了亟待解決的問題。為提高空間利用率，設計了一種新型雙層單車停放架，停放架分為上下兩部分，利用簡單機構、切線曲面、滾珠滑槽、滾輪來實現上層自行車的停放;利用單車限位裝置以及前后輪限位裝置實現對單車的水平限位固定，并加固停車槽腔使之更加穩定;同時引入基于GSM體系的智能化信息技術，實現防盜報警信息的傳輸和連接，提高了停車架的智能化程度。

關鍵詞：雙層停車架;立體化;智能化;GSM防盜報警系統

一、緒論

在油價不斷上漲、空氣污染日益嚴重的當今社會，很多人出行都會放棄機動車，轉而選擇綠色環保的單車，這種交通方式不僅節能減排、而且在交通擁堵的高峰時段可以舒緩交通壓力，很大程度上避免了由于擁堵造成的時間損失。自行車數量的增長，尤其是共享單車的迅速興起，使單車停放問題日益突出，尤其是在人流密集、停車量大的商業區、公交站、地鐵口附近，由于停車區域有限，導致大量單車在機動車道、人行道、盲道、綠地等處隨意停放，不僅造成了市容市貌的混亂，而且對車輛和行人的交通帶來極大的不便，因此單車停放問題亟待解決。[1，2]

目前廣泛使用的是螺旋式或卡位式的單層單車停放架，具有結構簡單、堅固耐用、無需維護、價格低廉等優點，缺點是占地面積大，空間利用率低，因此已不再適應當前的需要。近年來，城市街頭出現了雙層單車停放架，與單層停放架相比，空間利用率成倍增長。其中一種是利用電機進行上層車架升降的助力式雙層車架，這種車架使用方便，但由于其上層車架采用垂直升降的方式，當下層已經存在單車時，上層車架的使用將變得異常困難，迫不得已的情況下，人們不得不放棄上層車架的使用，此外這種車架采用電機驅動的方式，使其設備故障率居高不下，維護成本也十分高昂。另外一種停車架是依靠人力將上層車架抽出進行停車的抽拉式雙層車架，其使用過程為“騰空下段，降下拉桿——放入自行車，拉桿升起——騰空下段，降下拉桿——取出自行車，拉桿升起”，由于完全采用人力操作，它的制造成本和維護費用較上一種車架降低了很多，但是這種操作方式要求的力量較高，所以不適于老人和兒童使用。針對上述問題，本文設計了一種新型雙層單車停放架，從美觀實用、操作便利、自動化、智能化等方面加以改進，促進城市基本交通設施的完善。

二、停車架的結構設計

本設計是對傳統抽拉式雙層車架的創新與改進，結構如圖1所示。

1.車架固定腳 2.曲面 3.滾珠滑槽4.支架 5.卡槽支座 6.車輪卡槽 7.車輪架

停放架分上、下兩層，由上層支座（及車輪卡槽）、下層停車架及與二者相連的立式支架組成。車架下層通過錨栓與地面固接，保證了整個支架及上層車位的穩定性。下層停車操作簡便，直接將前車輪卡入圖中7所示的車輪架即可，下層車輪架為立體設計，直接焊接于支架上，車輪架高度超過車輪半徑，這種結構保證了單車存、取時無阻力，可輕松完成，單車停放過程中牢固安穩，不會發生偏轉側倒。上層車架主要由兩部份組成：一部份是焊接于立式支架上的卡槽支座（與地面距離略大于車身高度），另一部分是能夠在支座上自由移動的車輪卡槽。存放單車時，先將車輪卡槽沿支座向外拉出，直至最外側位置，然后將卡槽外端置于地面，形成與約30°的斜坡，將單車沿斜坡推入卡槽，直至前車輪被車輪架固定。最后，提起卡槽外端，使其保持水平，再沿支座向內推送至存放位置。與傳統抽拉式停車架相比，本設計的車輪卡槽外端為曲面設計，其曲率與車輪曲率相同，使車輪更容易進入車輪卡槽并沿斜坡向上運動。

三、助力機構設計

現有的雙層單車停車架的工作方式一般采用軌道滑移式，即上層停放架的車輪卡槽和卡槽支座之間為面接觸，因此二者相對運動時摩擦力較大，無論是停車還是取車，都需要耗費較大的人力來完成。本設計中采用滾珠鋼軌來替代傳統面接觸結構，利用滾動摩擦代替滑動摩擦，從而很大程度上降低了摩擦力。在上層架構的末端采用曲線斜坡式構造使其美觀、便捷、省力。同時在上層結構中采用卡槽及彈簧設置，使上抬的過程更加輕松省力。恒力彈簧的構造如圖 2 所示。

當用戶使用上層車架時，首先將上層車架抽出至車輪卡槽自然下垂，這時用戶向下踩踏垂下的停車槽，使彈簧卡進卡槽，固定停車槽。將單車推入停車槽后，用戶再次向下踩踏車架，這時，彈簧復位，提供一個向上的推力，幫助用戶將停車槽抬至與停車槽固定座齊平，最后將停車槽推入固定座即可。

由于加入了助力機構，這種新型雙層單車停放架大大降低了對使用者的力量要求，較目前市場上的其它同類產品相比擁有更大的受眾，這也使得它具有更強的市場競爭力。

四、智能防盜及取用系統設計

自行車停放完成后，車架上的鎖車部件將主動將車與車架鎖在一起，并由車主啟動安全防盜模式，防盜報警系統由數字模擬轉換器、紅外傳感器、微處理器、報警系統、GSM系統、傳輸裝置以及其他組件組成。此時傳感器檢測模塊將進入工作狀態，傳感器放置在車鎖部分，一旦有人破壞，防盜系統將會自主觸發。傳感器控制系統進行全面分析判斷后，通過信號轉換形式發出警報;并且通過網絡數據通訊系統將發送短消息發送到車主的手機中，通知車輛被外部侵入或被竊取。簡易流程圖如圖3所示。系統工作原理為：由傳感器采集周邊信號，然后將收集到的信號傳輸于數模轉換器中，數模轉換器將此信號處理后傳遞給微處理器，經過微處理器判斷后，若為干擾信號，則傳遞給報警器并發出警報;同時將此信號傳遞到GSM系統，以短消息的形式將信息發送給車主的手機;若非干擾信號，則將此信號返回傳遞給傳感器，并由傳感器繼續收集周邊信號。（本服務擬為收費服務，所有預期費用將用于機架維修及成本。）

五、結論

本文設計了一種新型雙層單車停車裝置，具有以下幾個優點：第一，采用上、下雙層設計，相較于單層車架停車方式，可以有效利用空間;第二，上層停車架設計為抽拉式，解決了現有行停車架下層滿載時無法垂直落降的弊端;第三，設計中采用了滾珠滑軌、曲面卡槽、彈簧助力機構等創新性細節設計，使機構使用時更方便省力。

參考文獻：

[1]王佳亮.關于促進共享單車健康發展的思考[J].法治與社會，2018，8：142-143.

[2]岳宇君，胡漢輝.基于多理論視角的共享單車治理對策研究[J].技術經濟與管理研究，2019，2：86-91.

項目：沈陽化工大學“大學生創新創業活動計劃項目”（省級項目編號：201810149034）