CHJ新型立體公共自行車車庫設計

于翠玉，馬海洋，殷海紅，虞國強，韓世河

（濰坊職業學院機電工程學院，山東 濰坊 261031）

0 引言

公共自行車成為一種綠色交通工具，既保留了非機動車的輕便，又融入機動車的方便，而且車身占用車位小，大大提高了非機動車道的通行效率，非常適合城市內短程出行，具有其他交通工具無法比擬的優勢，所以自行車作為一種環保交通工具越來越受到人們的青睞。然而，公共自行車的存放侵占城市公共空間卻成為一個急需解決的問題[1]。現有的公共自行車存放大多停放在馬路旁人行道邊，影響公共出行空間。

現階段，國內外常見的立體車庫大多是停放汽車，立體自行車車庫基本沒有出現。雖然市面上有許多自行車存儲裝備，但這種自行車庫投資較大，且需配合土建工作才能完成，成本較高。而本文設計的CHJ新型立體公共自行車車庫占地面積小，結構緊湊，不需要配合大的土建工程，通過立柱安裝在地面上，外形設計美觀，不影響市容，車輛存取方便快捷，通過車庫的收納保護，可減少自行車的自然損壞及人為破壞，有效延長公共自行車的使用壽命，降低維護成本。

1 整體結構

CHJ新型立體公共自行車車庫改變了以往沿地面停放的格局，通過創新設計的機械機構使公共自行車集中向上放置到封閉立體的自行車車庫中，通過鏈輪鏈條傳動機構帶動自行車垂直上下移動及進出車庫。CHJ新型立體公共自行車車庫的總裝配圖如圖1所示，整個車庫由傳動軸、掛車桿、托車板、從動鏈盤、提車板、外罩、立柱、傳動鏈、驅動電動機、蝸輪蝸桿減速器、主動鏈盤、自行車固定端插口等部件組成。

圖1 CHJ新型立體公共自行車車庫總裝配圖

立體自行車車庫整體是通過兩根立柱支撐在地面之上，整體向地面投影的占地面積約為4 m2左右，自行車從車庫最下方被帶入內部，通過順、逆時針循環的方式實現自行車的存入和取出功能，根據使用人的存取需要，利用智能控制系統，按順逆時針方向，將最近的自行車旋轉到存取口，進行車輛的存取操作，快捷方便。公共自行車庫系統配備信息顯示模塊，可將各種信息形象地傳輸給顯示模塊。當出現故障時，通過遠程控制系統發送信息到管理中心，以便及時處理，從而提高了整體的運行效率和可靠性。

2 工作原理

2.1 機械傳動分析

立體自行車車庫內部的核心機構是通過鏈條鏈輪傳動來帶動載車機構實現自行車的存取功能，如圖1所示，首先驅動電動機9將動力通過蝸輪蝸桿減速器10傳遞給傳動軸1，傳動軸兩端連接有兩個主動鏈盤11，兩個主動鏈盤分別與車庫上方的兩個從動鏈盤4通過傳動鏈條8相連接，需要指出的是，主動鏈盤之間安裝有驅動軸，用來驅動兩鏈盤同時正轉或反轉，而從動鏈盤之間沒有驅動軸，從動鏈盤的動力均來自于其下方的主動鏈盤，這樣設計的目的是在自行車被帶到頂部時，避免與驅動軸發生碰撞。

提車板5垂直焊接在托車板3上，并將托車板一分為二，一個托車板上可以放置兩輛公共自行車，掛車桿2穿過提車板上方的兩個套管，并與提車板、托車板形成一個承載自行車的整體部件。CHJ新型立體公共自行車車庫截面圖如圖2所示，掛車桿的兩端分別與兩側的鏈條相連接，在鏈條的帶動下，掛車桿連同托車板一同帶動兩輛自行車上下運動，實現自行車在車庫內部的循環存儲。每個托車板被提車板分成兩部分，分別放置兩輛自行車，為提升空間利用率，兩輛自行車相對放置，在托車板上設計有鎖車器，用于車輛信息的出入庫及車輛的固定。

圖2 CHJ新型立體公共自行車車庫截面圖

由于自行車車庫的車輛存儲是分布在立柱兩側，在存取過程中會頻繁出現立柱兩側自行車的儲存量不同，從而造成車庫內部載荷不均的情況，為防止載荷不均造成車庫傾斜，在控制系統中增加了載荷檢測傳感器，使用者對自行車完成存取操作后，驅動機構會根據傳感器發出的信號使托車板旋轉到合適位置，確保立柱兩側的載荷相等[2]。

2.2 車輛存取分析

CHJ新型立體公共自行車車庫核心系統使用單片機或PLC進行控制，可與目前使用的公共自行車卡系統相互融合，使用者在車庫最下方的車輛存取口處按下存、取車功能按鍵（或刷卡存、取車），控制系統接到指令后按照內部設定程序一步步運行，將信息傳送給各執行機構并最終帶動主從動鏈輪旋轉，進而帶動車庫內部的托車板在車庫內部循環運動[3]。

因為車庫中一個托車板上可以放置兩輛自行車，所以該自行車庫采用雙向存車、取車的設計方式，在這種設計方式中，兩名使用者可以同時對車庫存取口處的托車板上的車輛進行存取。

通過對控制系統的設計，對自行車的存取順序進行了科學的規劃，計算出最優存取路線，即使用者在存取車時，系統根據存車或取車信號，驅動鏈輪正轉或反轉，從而將車庫中離存取口最近的無自行車或載有自行車的托車板旋轉到車庫的存取口，供使用者存取車輛。

3 市場前景分析

當今各大城市均已大規模使用公共自行車系統，形成了一套較成熟的公共自行車運營模式。隨著公共自行車熱潮的持續，將有更多的公共自行車投入到城市的街道中，由于其在路邊分散式的排列方式，造成了大量的公共綠地和人行道被公共自行車占據，CHJ新型立體公共自行車車庫將原來沿地面排列的自行車實現立體存儲，有效釋放了公共綠地空間，將帶來巨大的社會效益。

CHJ新型立體公共自行車車庫釋放城市空間的對比圖如圖3所示，圖3中左側為目前城市公共自行車的排列方式，24輛自行車占用了大片的城市道路和綠地空間，而右圖中兩座立體自行車車庫即可將24輛公共自行車收納其中，提升城市形象的同時，為城市釋放了公共綠地空間。

圖3 CHJ新型立體公共自行車車庫釋放城市空間對比

經濟效益方面，首先，立體自行車車庫外部設計有外罩，通過噴涂廣告和架設顯示屏投放廣告的方式進行收費，將是投資立體自行車車庫的收益之一[4]，其次，開發獨立的APP或小程序方便用戶車輛的存取操作，起到了商業引流的作用，投資者可獲得更高的資金回報。

4 自行車車庫布局模式

目前，由于城市中心區域城市規劃相對密集，自行車停車難是許多上班族放棄騎自行車的主要原因，所以解決停車空間問題就很大程度上解決了碳排放和交通擁擠等多項社會問題。

4.1 設置地面停車區域

在城市交通干線上設置立體公共自行車車庫，既要保證設置足夠數量的立體車庫的同時，還要確保不影響交通。如在地鐵車站出入口處，將使用立體自行車車庫節省出的地面空間建設成公共綠地，通過設立導向標志，引導乘客使用公共自行車，打造綠色騎乘的理念，這樣的出行過程不僅成本較低，而且美化城市環境，有效減少土地資源的浪費。

4.2 有效利用綠化帶

各大城市道路兩側均設置有綠化帶，各條綠化帶之間都設置一定數量的間隙，可以根據實際情況，在綠化帶的間隙之間安裝立體公共自行車車庫，并在車庫表面設置廣告顯示屏用于廣告投放，這種設置不僅減少了由于增加用地的額外建設成本，而且充分利用了現有城市公共資源，還可根據自行車的使用情況調整立體自行車車庫的投入規模。

4.3 車站大廳設置車庫

在車站大廳設置公共自行車立體車庫，車庫的設置位置應靠近大廳出口處，有單獨的通道與外界道路相連，以方便乘客存取自行車。這種設置既可以最大限度地釋放車站周圍公共空間以增加汽車停車位數量，又可以方便乘客更換交通工具，增加乘客的出行方式，減少出站高峰期車輛的擁堵[5]。

5 主要技術指標

CHJ新型立體公共自行車車庫通過必要的立柱整體安裝在地面上，向地面的投影面積約為4.4 m2，高度約為5.5 m，通過外殼將自行車庫整體包裹，下方留有存取口，方便車輛上下，該公共自行車庫可容納12輛自行車，通過主從動鏈輪機構帶動6個載車板在車庫內部旋轉，每個載車板上可放置2輛自行車，根據使用人的存取需要，通過智能控制系統，按順逆時針方向，將最近的載車板旋轉到存取口，進行車輛的存取操作，快捷方便。

6 結語

1）CHJ新型立體公共自行車車庫，通過主從動鏈輪鏈條帶動載車板按順逆時針旋轉，使用時，鏈輪會將離地面最近且存有車輛的載車板運送到存取口，用戶可方便地將車取出，存車時此過程亦然。

2）公共自行車車庫垂直于地面向上存儲自行車，減少了對地面道路及公共空間的侵占，方便了市民出行和生活。

3）公共自行車車庫對外密封，有效減少了自行車的自然損害及人為破壞，延長了自行車使用壽命，降低了車輛的維護成本。車庫外罩用于廣告位運營，運營收入可用于自行車維護與發展，具有較好的經濟效益。