可组装式立体停车装置的设计与研究

2023-02-18

一、前言

随着社会经济的发展, 私家车的数量迅速增加, 随之带来的问题则是停车位的严重缺乏, 究其原因主要是老旧小区或商场规划之初未考虑车位的匹配问题[1]。“停车难问题”已成为制约城市发展的主要问题之一。目前针对停车难问题的主要解决方案为:交通分流, 限号, 限购, 及发展共享停车场, 立体停车设备等[2]。但上述大部分方案都是治标不治本, 对于立体停车设备国内外主要以中大型设备为主, 并不能满足我国城市老旧小区的需要。针对上述情况, 我们对现有停车装置进行了大量对比研究, 并结合老旧小区公共面积小, 购买力相对较低等问题, 最终设计出一种用于城市小区的小型可升级立体停车装置。

二、设计方案与运行原理

(一) 总体结构设计

小型可组装升降停车装置 (如图1所示) 与其他停车装置相比, 它可以不用安装到传统的停车位上, 它可以安装到草坪等地方, 占地面积小没有特别的安装方位限制。停车方式采用的是升降式, 车辆首先停在可以升降的梳状齿形停车板上, 停车栅栏板随丝杠的旋转上升到指定高度后, 将平台旋转180度到相应的地方, 下降一定高度进行放置。丝杠两边的立柱支架起限位作用。电机1为立柱的旋转提供动力, 电机2为丝杠的旋转提供动力, 电机3为栏杆的升降提供动力。该装置与传统的升降式装置区别在于体积小, 停车架加装的层数不是固定的。如果停车数多, 需求大, 可以对停车架进行加层扩容。主体装置后的栏杆系统, 用作车辆升降时对来往车辆进行拦截。装置工作时栏杆抬起。传感器系统对升降机的运动状态进行监控, 配合程序监控装置运行状态[3]。

(二) 升降结构设计

传统的升降装置一般采用钢丝拉吊、链条带动、液压升降等, 而小型可组装升降停车装置的智能升降台的升降构件却没有采用以上几种装置, 而是利用丝杠升降, 利用丝杠传动具有平稳, 噪声低, 自锁特性等特点, 通过电机带动丝杆转动, 使升降台被带动升起, 从而取放汽车, 使用户使用更加安全便捷。

1—升降步进电机2—电机固定框3—顶套4—内轴套5—运车板6—立柱底座7—旋转步进电机11—立柱底旋转轴13—栏杆电机14—驱动器15—停车板16—栏杆

1—升降步进电机2—电机固定框3-外轴套4-内轴套5-运车板6—立柱底座7—旋转步进电机

电机2通电旋转, 带动齿轮2旋转。这里齿轮1与齿轮2的齿数模数相同, 传动比为1:1。齿轮2与丝杠相固定且一同旋转, 丝杠旋转带动滑块上升, 滑块则与停车板相固定。滑块两边的立柱起到对滑块的限位作用, 防止滑块跟随丝杠一同转动。

立柱自上而下有三个轴套, 用于对立柱的加固。因为在实际中, 升降平台上升的越高, 则立柱受到的转矩就越大 (Tn=F×R) 。所以在这里, 我们每上升一层都在立柱上嵌套一个内环, 内环与外环嵌套, 防止立柱左右晃动同时减小震动。

内环留一道开口方便升降的承力杆上下通过。立柱上有6个拨片与传感器接触后, 产生脉冲信号, 用作计数使用来判断升降板的高度。由于控制器的接口数量限制, 无法连接太多的传感器, 故仅采用一个传感器来产生脉冲计数。

三、程序与控制系统设计

(一) 总控制方案设计

本次停车模型设计为最多能停三辆车, 因此在程序控制上主要分为三个相对独立过程, 分别为第一层停取, 第二层停取, 第三层停取, 同时也要考虑到停车安全性、停车速度等重要问题。因此在综合考虑至之后, 主要控制方案如下:

a-控制思维流程图b-程序流程图

(二) 定位

因为本系统才用的是伺服半闭环系统, 所以并不需要过多的传感器进行反馈, 这样能够提高装置的稳定性以及使用寿命。

a-本停车装置, b-已有停车装置

唯一的定位传感器安装在装置的最后一层 (接近) 装有一个定位传感器, 装置每次运行都会触碰一次定位装置进行误差消除, 由于步进电机的精度高, 再加上丝杠也采用的是高精度丝杠, 所以, 我们只需要计算我们给了步进电机多少个脉冲数即可知道我们当前的位置[5]。

(三) 一车一位效率停取控制

根据本装置特点以及现实生活中私家车车位混乱问题, 本次停车方案特别采用了一车一位停车方案, 即一个车位只提供给特定的车主。

如此一来, 不仅会加快停车速度, 而且也避免了私人车位被抢占, 车位主找不到地方停车的问题。主要控制方法如图4。

四、结论

在目前车辆高速增长的大趋势下, 研发面积节约, 可靠耐用, 成本低, 容量大的立体停车装置势在必行。本停车装置在不占用正常停车面积的情况下, 充分利用小区闲置上层空间。

在实现同等停车功能的前提下传感器少, 接近于纯机械结构, 结实可靠, 使用寿命长。独特的三角支撑结构及梳状齿形结构节约了大量成本, 停车装置模块化方便扩容, 满足了不同客户的需求。

摘要:针对现有老旧小区及城市空间存在的停车难问题, 提出一种新型可组装式立体停车装置, 该装置采用三点式梳齿旋转停车方式, 大大节约停车时间与装置重量。同时装置采用两段分离驱动方案, 竖直方向的运动通过丝杠驱动, 运动平稳, 安全, 低噪声;水平方向的旋转通过同步带传动, 保证整个装置的旋转精度;整个装置采用模块化拼装方案, 可实现多种用户的停车要求。

关键词:停车难,组装,立体停车,梳齿

参考文献

[1] 周银海, 蔡炳洲.遥控车位锁的设计与模拟实现[J].科技传播, 2011 (21) :192-193.

[2] 刘斯津, 李坤鹏, 李军令等.CBD区域的停车多级分层诱导模式研究[J].长春师范大学学报 (自然科学版) , 2016 (2) :26-30.

[3] 黄江民.一种基于无线通信的外用施工升降机监控系统的研究与开发[J].建设机械技术与管理, 2011 (10) :107-110.