垂直升降式地下立體可預約車庫設計分析

王曉東，馬琦功，劉兆龍，高 博，丁軍晨，王舒璇

(遼寧工程技術大學土木工程學院，遼寧 阜新 123000)

1 概述

1.1 研究背景

隨著國內共享單車使用量的快速增長，停車問題日益嚴峻，共享單車好用不好停的問題困擾著很多城市管理者。并且因為城市化進程的不斷加速，城市寸土寸金已經成為不爭的事實，為了節約土地，智能交通的建設也在提速，而立體停車庫的提出成為了一種可能性。

地下立體車庫與傳統的停放點相比，其優越性很明顯。首先，傳統的停放點需要占據大量的地表面積，而地下立體車庫在地表部可達9.8%以下。其次傳統車庫需要考慮行車通道所占據的空間，而地下立體車庫不會，使用地下立體車庫可使地面利用率提高80%～90%，極大地節約了地表土地資源。

1.2 國內現狀

近年來，我國的地下立體車庫在迅速發展，但整體技術水平還不太高。目前，很多大中型城市共享單車等可租賃的公共自行車行業迅速發展，但存取自行車的停放點不足，站點容量不大是大多數停放點的共同問題，另外大部分自行車為露天停放，受到風吹雨淋的自行車會縮短使用壽命[2]。要普及自行車,首先一定要解決自行車的停車。從事本行業的企業主要是中小企業，大型企業較少，用于科研創新研究的資金不足；從事立體車庫的100多家企業，核心的技術多數來自國外引進；立體停車庫是一種趨勢，也是應對停車難的一條出路。更方便的存取單車也推進市民試用單車，節能減排，綠色環保。于是我們參照地下停車場，查閱各種現有汽車以及自行車停放裝置，分析其優點及缺點，取長補短，通過比較，結合各種優點，設計出一種可預約的自動的單車停放地下立體車庫。

1.3 國外現狀

目前，歐洲的一些國家在使用一些機械電子一體化的自行車停放裝置，廣受好評，打算普及使用。歐洲的停車庫為圓柱體，直徑為7.5 m，高度為5.25 m，能容納92輛自行車；日本東京所建的停車庫可容納下180輛自行車，并已經建有36個圓柱狀的停車空間,總共能停放6 000多輛自行車，但都還存在一些問題。

2 設計方案

2.1 基本結構

車庫入口露出地面，旁邊有掃碼樁。地下升降結構部分為字母“L”的形狀。在停車位一端設有垂直升降平臺，用來上下運輸單車，水平方向為可旋轉可平移的平臺，用來精準放置車輛。

水平選用單層的車位分布，分為三列，每列結構相同，兩側為放置車輛的位置，中間為軌道。這樣可以最大化單車停放的空間利用。車庫能存放50輛～200輛單車，如需更多車位可以選擇加長車庫或者使兩個裝置上下放置在一起，來實現資源利用最大化?？稍诘罔F站出口、大型地下車庫的上層的空間搭建、安裝共享單車車庫[3]。

車庫設立多種停車位，可供多種品牌的共享單車、電動車、私家自行車以及摩托車的停放，并提供了車輛清洗，電動車充電等功能可供選擇。停車位設計最大承重能夠承載所有單車以及部分摩托車，如果超過承重上限則不會繼續工作。每個停車位上有不同類型的載車板可以提供不同功能，如停放摩托車或者為電動車充電等功能。

車庫動力供電主要為太陽能，并使用環保電池完成充電、蓄電、放電等過程旨在創造一個環保無污染的車庫。該車庫具有諸多創新點，如可智能控制的停放系統，可完成單車清洗的清潔系統。建造材料主要使用鋼材以及鋼筋混凝土。

2.2 運轉原理

該車庫采用升降梯升降、軌道傳送,簡單可靠。

存車：人進入入口，將單車?？吭谌肟谔幍耐？枯d車臺，入口關閉，載車臺經立柱運送到地下，再由推塊拉入到水平導軌中，然后水平滑塊運輸載車臺至停車臺前，推塊再次運轉將載車臺推入停車臺。載車臺停穩后，推塊找到無單車載車臺，經上述路線將無單車載車臺帶回到入口處。

真實世界研究的方法及其在臨床研究中的應用…………………………………………………… 明丹丹等（15）：2138

取車：出口處取車人掃碼或者刷卡，系統判斷所取單車位置。推塊將選定單車所在載車臺拉到水平導軌上，再由水平滑塊推到立柱處，由升降滑塊送入到出口處。車庫全景示意圖見圖1[4]。

2.3 升降機構設計

設計的主要思路就是將傳統螺旋式升降改為液壓升降，可節省人力物力，也能精準完成機械的自由升降，以便更好使用放線機。用液壓驅動不用陳規的螺桿升降，前提是解決升降系統以及驅動系統，在常規的螺桿升降前提下，要提升很大質量到指定高度非常困難，所以選用液壓升降來提升工作效率。另一方面，因為剛卷質量過大，想要正常自由旋轉就必須有一個可靠的驅動系統，目前一般用的驅動系統都是電機驅動。電機驅動的優點是可以根據線卷的拉力大小來調節轉速，還可以進行一般正反轉，在電機上安裝一個變頻器，可以無限調速，可以得到想要得轉速。驅動裝置用液壓驅動，可以避免由于螺桿滑絲而引起的不必要的工程事故，而且可以迅速提升到指定高度。

2.4 研究方法

使用動態學矩陣的方法,將方案進行比較,將運動方案選為升降、旋轉[5]、平移(見圖2)，優化車庫空間布局，和市面上現有的地下單車車庫相比，在滿足容量的情況下，地下深度大大降低(現有技術一般深度達9.6 m施工難度和施工周期大，本作品深度不到2 m，施工對地質環境，交通影響極小)。便于施工和適應城市快速建設，適應各種地質條件。

3 地下立體預約車庫的優勢

與現有技術相比，本作品有節約空間、易于施工安裝、容量大、存取速度快且智能化等技術優勢。

可在地下，大型車庫頂1.8 m的空間搭建，不額外占據地面面積。且車庫升降結構采用“L”形狀，能夠充分適用各種類型的地形，極大地提升對地下空間的利用，使得對地下開發深度大大降低，在滿足車輛容量大的同時，也使得施工成本和難度大大降低，更加易于組建此類車庫。特別在人流量密集、空間緊張且需要大量存放共享單車的地鐵站邊、火車站邊，本作品具有極大的優勢。

本作品形態設計合理，存取速度快，滿足人流密集處高頻存儲需要。結構呈線性排布，適應城市街道，可安裝于人行道下，設計容量可達50輛～200輛。目前市面上的地下單車車庫存車間隔時間5 s～12 s，取車間隔時間8 s～15 s，且單個車庫占用地下面積大，多個安裝，故在高峰時段難以滿足人們快速取車的需求，本作品取車等待時間可控制在5 s以內。

可配合手機APP或智能小程序使用，注冊用戶獲得專屬二維碼以實現存取車智能化。多種功能可供選擇，可實現存取自用車、取用共享單車、存放共享單車時自動還車、提前預約車位、查看附近停車點等功能。可申請NFC卡片或使用手機自帶的NFC功能，使存取過程更加自動方便[6-7]。

維修人員有專用安全通道，方便檢修及出現故障及時修理。

針對現有停車車庫只有停車這單一功能，本車庫提供了車輛清洗，電動車充電等功能。其中車庫動力供電主要為太陽能，并使用環保電池完成充電、蓄電、放電等過程，旨在創造一個環保無污染的車庫。

4 使用方法

普通停車用戶只需使用手機亮出二維碼或者使用NFC卡片靠近掃碼樁，即可選擇停車或取車，若存車，就需要將車輛停入載車板上，退出警戒區域后，停車程序就會自動啟動，選擇取車程序時只需在警戒區域外等待即可。停取車時會有保護裝置防止用戶受傷，待完成停車會有指示燈閃爍以及提示音。

如有其他服務需求的用戶需下載APP進行控制，如需清洗車輛需在停車前提前預定帶有清洗功能的停車位，如需為電動車充電，提前勾選服務，并使用特殊載車板上的插頭連接需充電的設備，等待載車板進入停車位即可開始充電。

需要共享單車的用戶僅需在APP或者掃碼樁上選擇共享單車品牌即可等待車輛被取出。自行車取放過程圖如圖3所示。

5 結論

目前國內城市的車庫投放點多為容量小、占地面積大的普通車庫，或者占用地上面積較多的立體旋轉車庫，而且亂停亂放現象也極其嚴重，雖然已經推廣，但極其不實用。本車庫不僅結構簡單，占地面積小，故障率低，便于維修，建造以及維護成本低。同時存取車智能化，服務多樣化，便民的同時更服務于大眾，極大地制止了亂停亂放的現象。

在智能交通建設日趨推進和市場需求不斷擴大的情形下，停車場相關產品不僅需要能滿足簡單的車輛進出，更需要能針對不同停車場景滿足多樣化停車需求。再加上我國對城市交通的愈發重視，地下智能車庫的提出顯得越來越有必要了。綜上所述，地下智能停車庫技術的推廣與應用是我國未來解決和發展靜態交通的重要途徑之一。