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垂直循环立体车库设计

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：左鹏博

[导读] 摘要：随着我国科技的进步以及社会经济的快速发展, 我国汽车数量也正在迅速增加。

        杭州西子智能停车股份有限公司
        摘要：随着我国科技的进步以及社会经济的快速发展, 我国汽车数量也正在迅速增加。但与此同时, 停车难问题越来越严重, 为了使城市空间得到充分利用, 针对停车难问题设计了一种垂直循环式立体车库。该立体车库由驱动系统、机架系统、载车系统、传动系统、控制系统、安全系统组成。其主要运行过程是电机由减速器减速后输入到传动机构, 从而带动装有载车板的驱动链进行运转, 通过控制系统智能控制以实现低功耗存取车。该设计具有快速组装的灵活性, 同时容纳13-30辆汽车, 具有高效、安全、稳定以及空间利用率大等优点。
        关键词：垂直循环; 立体车库; 稳定装置;
        0 引言
        随着我国经济的快速发展和城市现代化水平不断提高, 交通运输业得到全面快速发展。国民经济的发展使得购车需求一直保持旺盛, 汽车保有量继续呈快速增长趋势, 2015年新注册登记的汽车达2385万辆, 保有量净增1781万辆, 均为历史最高水平[1]。另一方面是我国城市机动车停车场布局不合理、城市中心众多的老城区导致城市规划和交通规划不合理, 停车设施严重不足。
        在城市土地资源有限的情况下, 规划并建设自动化立体车库既可缓解城市“停车难”的问题, 又无需增扩停车场地。
        1 垂直循环式立体车库
        垂直循环式立体车库是自动化立体车库的一种, 其工作原理是将车辆停放在拖车架上, 通过减速电机带动传动机构, 促使牵引链和拖车架一起作循环运动, 从而达到存取车辆的目的 (图1) [2]。根据单双出入口以及是否具有换向装置可以分为多种类型。本文考虑的类型为出入口混合的无换向垂直循环式立体车库, 即车库只有1个出入口, 无换向机构, 车辆自行调头[3]。采用全包围式结构, 出入口由一个道闸杆控制。

        图1 垂直循环式立体车库结构简图
        用户使用流程:地感器感应到车辆停靠, 道闸打开, 司机驶入, 车辆停好后司机出车库取走磁卡;待取车时, 先刷磁卡, 付费后便可将车辆驶离。
        2 立体车库的流程设计
        2.1 主程序
        车库运行方式通常分为自动运行和手动运行两种模式:手动运行模式通常由按钮进行控制, 机械转动和车位选择需要人工判断;自动运行模式的存车、取车流程可由自动化设备完成。自动模式又将车库的状态分为待机状态、存车状态和取车状态[4,5,6], 但随着立体车库功能的增多, 智能化需求的增强, 须对车库运行状态进一步细化。
        立体停车库的主要功能是保存车辆, 具体操作为存车和取车。为确保用户安全, 将存车过程又分为司机存车和车库运行两个状态。另外, 机械式车库可能遇到各种故障以及空余车位数为零的情况, 故为车库增加检修状态和存满状态。将状态细化有助于提高车库运作效率, 添加更多功能而不冲突, 提高设备整体的安全性和鲁棒性。
        以垂直循环式立体车库为例, 将车库运行过程分为:等候、存车、运行、取车、存满、检修六个状态, 如图2所示。

图2 立体车库存取车主流程图

        图3
        每个扫描周期, CPU从头至尾执行主程序, 设立一个标志数, 根据标志数大小判断进入状态子例程。初始上电时, 将状态置为检修状态, 此时禁止车库运行, 只能通过旋钮切换自动/手动模式, 确保在断电重启后设备运行安全。另外, 可由急停按钮、传感器故障或变频器故障 (过流、欠压等) 进入检修状态。设备启动、故障维护、机器检修等情况应在手动运行模式下进行, 手动模式由按钮进行控制:控制电机正、反转;道闸门开关;故障复位等。
        等候状态是自动运行过程中的主要状态, 等待用户进行存车或者取车操作, 当感应到车辆进入时则进入存车状态。存车状态是用户将车辆驶入拖车架的过程, 用户完成存车过程后车库会根据剩余空闲车位判断进入运行状态还是存满状态。运行状态选择一个合适的空闲车位调至最低位, 方便下一个用户存车, 而存满状态则不需要调动空车位, 保持当前状态直至有车辆被取走。运行状态结束后重回等待状态, 完成存车的整个过程。取车流程由刷卡装置的通讯中断触发, 根据卡号进行取车。
        运行状态是将一个空闲车位调至最低位, 此时若进行“刷卡取车”则直接将目标车位调下来, 提高车库效率, 特别适合有存取车高峰期的情况。
        2.2 子例程介绍
        关于存车状态的流程说明, 如图3所示。
        在等候状态下由出入检测器触发存车状态子例程。首先由对射光电门进行车辆超高检测, 随后对驶入拖车架的车辆进行前后位置检测, 根据检测提示相应信息。当车辆停准、司机出去后方能进行取卡, 随后执行关门子程序, 进入运行状态。考虑到用户在存车过程中驶离情况, 增加车辆存在检测器, 当车辆不存在超过一定时间, 则判定“车辆不入库”, 重新回到等候状态。考虑到用户忘记取卡情况, 车库将正常进入运行状态, 但用户取车则需要联系相关人员。
        3 结束语
        立体车库作为解决城市的静态交通问题的一个选择, 已经得到广泛的关注和推广。本文采用西门子PLC为核心、变频器为辅助控制, 搭建了垂直循环立体车库的控制系统, 监测车库的运行状态。另一方面, 改进车库控制流程, 将车库状态细分为六个状态, 简化用户操作, 实现立体车库的自动化运行, 提高车库运行效率、可靠性。垂直循环式立体车库对环境适应性强, 易于商业化, 可进一步对大型立体停车场进行探究。
        参考文献
        [1]智研咨询集团.2016-2022年中国汽车行业市场运营态势及发展前景预测报告[R].R418558, 2016.
        [2]宋秋红, 安丰贞, 方铀, 等.城市立体车库的现状及展望[J].科技园地, 2012 (100.5) :17-20.
        [3]马红麟.垂直循环式立体车库的PLC控制[J].起重运输机械, 2009 (10) :85-87.
        [4]刘伟, 张延林, 董小伟, 等.基于PLC的立体车库自动控制系统的设计[J].起重运输机械, 2013 (12) :20-22.
        [5]周建华, 杨传花, 徐晨.基于ARM的垂直循环式立体车库控制系统研究[J].机械工程与自动化, 2016 (5) :156-157.
        [6]刘屹巍.基于PLC的立体车库控制系统设计[J].科学技术与工程, 2011, 11 (27) :6735-6737.