立体车库模块化机械设计论文

2022-04-22

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30-40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。下面是小编精心推荐的《立体车库模块化机械设计论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

立体车库模块化机械设计论文篇1：

立体车库的工作原理与选择

摘要：随着社会进步和科技发展，当前的汽车保有量不断增加，随之而来的是停车问题。立体车库因其占地面积小、空间利用率高的特点得到普遍青睐。本文介绍了立体车库的类型、特点和工作原理，在此基础上指出了不同类型立体车库的适用范围。

关键词：立体车库；工作原理；适用范围

一、立体车库简介

立体车库由机械构件、液压系统、电气传动、光电检测和PLC控制系统组成。机械部分包括立桩、载车板、悬臂、升降架、横移机械、防附保护装置、自动安全门等。立体车库从其外形及功能上大体分为以下几类：升降横移类、垂直升降类、巷道堆垛类、简易升降类、平面移动类、垂直循环类、水平循环类、多层循环类、汽车升降机。

我国的立体停车设备大多是采用机械式传动，只有少部分简易停车设备采用液压传动。液压传动噪音小，工作平稳，单位体积重量轻，便于自动控制与机械传动相比具有较大的优越性[1]。

二、几种主要立体车库的工作原理

1、垂直升降类：

垂直升降类立体车库也称为塔式立体车库。它是通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，从而实现车辆的存取过程。这种类型的立体车库适宜建设在繁华的市中心以及车辆集聚点。垂直升降类立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，司机无须调头。垂直提升式立体车库一般高度较高。对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。

这种立体车库空间利用率最高。但是它设备结构复杂，因此故障率也较高。

2、垂直循环类：

采用垂直方向做循环运动来存取车辆的机械式停车设备，节省用地，能耗低，设置灵活，既可单独设置，也可附设在建筑物内。既可建在地上，也可建在地下或半地下。

3、水平循环类：

采用一个水平循环运动的车位系统来存取停放车辆的机械式停车设备。这类立体车库可以省去进出车道，提高土地利用率。适合建于狭长地形的地方，减少了废气排放和污染，降低了通风装置的费用，若多层重叠可为大型停车场。但因一般只有一个出入口，所以存取车时间较长。

4、简易升降类：

车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的简易机械式停车设备。简易升降类机械式停车设备一般为准无人方式，即人离开后移动汽车的方式。多用于私人住宅、企事业单位、地下室等。这类停车设备的结构简单、操作容易可充分利用地下室空间场所。在面积一定时将至少增加二倍以上的停车位。但是整体结构设计不科学，力学结构不合理，二层以下还可以，三层以上升降运行时摆动幅度过大，风力过大时发生摇晃，存在较大的安全隐患。

5、平面移动类

在同一层上用搬运机或起重机平面移动车辆或载车板平面横移存取车辆，亦可搬运机和升降机配合实现多层平面移动存取车辆，采取这种方式的立体车库就属于平面移动类。这类立体车库一般设置在地上或半地下，准无人方式，地平面层为自走式，不仅降低建立立体车库投资费用，而且地平面层可停放大尺寸车辆。

6、升降横移类

采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库。此类型立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。其工作原理是：每个车位均有载车板，车辆通过载车板的升、降、横移运动完成存取过程。底层只能平移，顶层只能升降，中间层既可平移又可升降。除顶层外，中间层和底层都必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车中间层、顶层进出车先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为空才可进行下降动作。进出车完成后，再上升回到原位置。其运动的总原则是升降复位，平移不复位。

这种类型立体车库的特点是结构简单，形式较多，规模可大可小，采用模块化设计，每单元可设计成一层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。对场地的适应性强，约占国内停车市场份额70%以上。缺点是它每组设备必须留有至少一个空车位用于车辆移位升降出入，而且电机驱动链条牵动升降运行中不具备防止倾斜坠落的功能，存在一定的安全隐患[2]。

7、巷道堆垛类

采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆的机械式停车设备。巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此，对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

巷道堆垛类立体停车库设备是一种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体停车设备。具有全封闭、存车安全等特点。但是同样存在设备结构复杂、相对比较故障率高的问题。

8、多层循环类

采用通过使载车板作上下循环运动而实现车辆多层存放的机械立体车库。因这种类型的立体车库无需坡道，适宜建于地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所。具有节省占地、自动存取的特点。

9、汽车升降机

汽车升降机是专门用作不同平面的汽车搬运的升降机，它只起搬运作用，无直接存取的作用。它可以代替汽车进出车库的斜坡道，大大节省空间，提高车库利用率，洗车专用升降机常用于地下或楼层，屋顶或建筑内自走式车库存取汽车的搬运。

三、立体车库的选择

1、要遵循适用原则

不同类型的立体停车设备，采用不同的工作原理和技术，适用于不同的场地条件，各有特点和优势。设计车库要充分考虑周边的交通车流量，综合考虑使用效率、占地地价、投资成本等因素，避免选型决策的失误。

2、严格保证产品质量

立体停车设备已被国家纳入了特种设备管理，选择的生产厂家一定要具备相关的生产资质和相同类型产品的成功业绩，同时还应注意该厂家是否具有一定的知名度。一般来讲，知名企业或在当地具有较高市场占有率的企业，其产品质量是可以信赖的。

3、要重视售后服务问题

负责售后服务的企业是否具有相关资质，维修人员是否能在承诺最短时间内解决问题？是否能做好定期维护和故障紧急處理工作，及时提供常用备品备件，保证对客户利益的影响降到最低，这些都是必须要考虑的问题。保存完整的设计施工技术资料。对于设备将来的维护维修有重大意义，也是不容忽视的[3]。

4、要进行性价比分析，选择合理的价格

在确定质量性能的前提下比较报价，在确定价格的前提下比较质量性能。

四、结语

随着汽车的普及各类场所的车位需求日益增多，国内大中城市的停车难问题已日趋严峻。要使有限的土地资源满足日益扩大的停车需求，立体车库必将成为停车市场的主流。相信在不久的将来我们的汽车都将“拔地而起”、“驶向立体车库”。

参考文献：

[1]贺拥军，杨承超，周绪红等.立体车库的结构形式及应用与发展[J].建筑科学与工程学报，2009，（12）.

[2]付翠玉，关景泰.立体车库发展的现状与挑战[J].机械设计与制造，2005，（9）.

[3]刘丽娜.浅谈立体车库的特点及其应用[J].智能建筑与城市信息，2007，（12）.

作者：杨波耿蕊

立体车库模块化机械设计论文篇2：

浅析立体车库的自动化控制

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30-40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1：1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。

一、升降横移式立体车库介绍

1.1升降横移式停车设备概述

升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。

1.2升降横移式停车设备运行原理

停车设备的顶层载车板可上下升降；中间所有层载车板既可升降，又可横移；中间所有层和底层都有一个空位，可以通过横移载车板变换空位，使空位正上方的载车板下降到底层，完成存取过程。底层载车板上的汽车可直接出车。

特点

●对有限的停车空间，可数倍停放车辆，可节省大量空间。

●PLC电脑控制，操作简单，存取方便。按钮、触摸屏、IC卡可任选。

●升降驱动系统为钢丝绳四点吊挂式，运行平稳可靠，保证车辆升降安全。

●设有防坠落装置，使用安全可靠，避免发生坠落事故。

●光电检测，控制车辆规格及停放位置，使车辆有序停放。

●光电安全检测，人员误入运行自动停止，确保车库的安全性。

●设有急停按钮，非常情况下急停，避免发生意外事故。

●设有停妥提示装置及车轮上挡，使车辆停放更加安全；

●下层车位使用与一般平面车库车位相同；

●上层车位取车快速方便，只需20S即可完成，极为便利。

二、立体车库自动控制系统

立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸，监控安保系统。

以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。

2.1自动收费管理系统

自动收费采用非接触式IC卡。IC卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。

2.2自动存取车系统

自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。

2.3远程诊断系统

现场控制器可以通过网卡、Hub等网络设备与控制中心的局域网相连接，可以通过MODEN实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。

2.4自动道闸

在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。

2.5监控安保系统

监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。

2.6立体车库控制系统设计

PLC是车库控制系统的核心，其操作大致分为三类：以故障诊断和处理为主的操作；联系现场状况的数据I/O操作；执行用户程序以及响应与PLC相连的外部设备的命令操作。当有存取操作时，PLC会接收和分析操作人员在控制面板按钮或上位机输入的指令，做出合理的工控安排：判断检测元件的状态，读取车库机械驱动部分的信息；然后，将信息反馈到执行元件，拖动车位板，实现其位置移动，完成车辆的存取操作和信号的显示（指示灯）。整个动作区域配有光电检测及多重安全系统，以防异常情况发生。

该系统中PLC主要完成对托盘、托板位置及运行状态的检测和存取车的操作。用各种光电开关、行程开关检测位置状态，用接触器、继电器执行对拖动电机的起停控制。

对车位的操作就是控制横移小电机和升降大电机，使它们在不同时间实现正反转。而且上层升降动作和以下各层的横移动作必须是互锁的，即当上层泊位在升降时，下面各层泊位不能移动，反之亦然。并且上层泊位每次只能有一个泊位进行上下升降运动。

为了保证存取车可靠安全，系统要精确定位。行程开关的设置保证了托板能平移到预定位置以及托盘能上升或下降到准确位置，但同时，行程开关逻辑要严格互锁。例如1、2水平限位开关在静态情况下只能有一个是断开的，如果2个以上开关闭合即表示托板不到位。在车库静止时， 2、3层所有挂钩信号均应断开（负逻辑），2层上限位开关断开，3层上限位开关闭合。

此外，为了保证载车板运行过程的安全性，必须采取传动系统自锁保险设计和安全挂钩保险设计；如链传动采用制动电机，无论发生什么情况，都处于自我保护状态；控制安全挂钩运动的电磁铁上必须有一反馈信号，以指示挂钩是否已把托盘挂好等。

三、结论

智能立体车库不仅容车密度大、存取车快捷、综合成本低、运行安全可靠，还可有效阻隔噪音、防尘。通过改变车库外包玻璃，车库可与周围环境做到完美融合，能有效解决机场、车站、繁华商业区、CBD等城市区域停车难题。智能立体停车库是集自动化技术、机器人技术、计算机技术为一体的智能化、立体化的物流储运系统，能够自动而可靠地完成车辆的存取以及相关信息的管理。对该系统的开发与研究，可以解决我国停车难的问题，具有非常大的理论意义和实用价值。

本文介绍的升降横移类立体车库的控制系统通过采用PLC和Profibus现场总线控制，使整个控制系统的可靠性大大提高，满足了车库的控制功能与使用性能的要求，完全实现了进出车的智能控制。

参考文献：

[1]杨冬梅，高炳学.立体车库的布局设计[J].起重运输机械，2003（5）：9-10.

[2]李雪雪，柯尊忠.PLC在立体车库自动控制中的应用研究[J].机电产品开发与创新，2003（2）：7-8.

[3]许光泞，苑鸿骥，林小峰.立体车库计算机控制系统的构成及智能化方案[J].机电一体化，2004（3）：34-36.

[4]杨晓芬，肖华.自动化立体车库存取策略的比较分析[J].机械制造与自动化，200433（5）：47-49，53.

[5]付翠玉，关景泰.立体车库发展的现状与挑战[J].机械设计与制造，2005（9）：12-13.

作者：王远彬

立体车库模块化机械设计论文篇3：

多用途光伏立体共享单车/电单车库

摘要：近些年来，随着多数高校校园规模不断地扩大，校园内出现了不少共享单车的身影。共享单车在高校校园内的普及，丰富了师生们的出行方式，促进更多人选择低碳环保的出行方式，但也产生了以无序停放为代表的治理问题。为了能有效地减少自行车和电单车的乱停乱放问题，设计一种采用多功能、集成理念，既能停放脚踏单车，又能停放电单车的立体结构车库的立体车库。

关键词：立体车库 ;共享车位;互联网

1 引言

随着社会经济与科技的不断发展与进步，我国的城市规模日益壮大，但其公共交通问题也日益突出。共享单车应运而生，共享单车作为共享经济生态体系中独具特色的一环[1]，给广大居民的生活带来了便利，促进了人们选择更加绿色环保的出行方式。2016-2020年我国共享单车市场发展规模及增速突飞猛进。共享单车的出现顺应了绿色低碳理念，将传统租车系统与互联网模式进行创新结合，志在解决市民出行“最后一公里”难题。但如今，共享单车产生爆炸式增长，甚至已经到了“泛滥”的地步[2]。广大群众也表现出对于共享单车发展前景的质疑和担忧[3]。随着共享单车在人们日常生活中的普及，我国校园内也涌进了大量的共享单车，而大量的共享单车引起了严重的乱停乱放问题。

2立体自行车库和平台的介绍

2.1立体自行车库的结构设计

多功能能立体车库采用模块化设计，整个立体车库由支撑模块、车辆储存模块、发电模块、动力传输模块、电能储存模块组成。旋转型立体车库以厢式车库为主要存储模块，采用电机驱动链条带动存储模块做旋转运动，完成存储模块的转换。如图1所示，立体单车库简图。

1）支撑模块：支撑模块采用可拆装的框架式结构，便于运输与现场安装。使用膨胀螺丝将立柱打入地面，再将可承载单车存储箱的钢架结构搭建在立柱上。便可使得整个立体车库平稳的立在地面上。

2）传动模块（结构简单）：采用四槽轮间歇回轮机构（如图三）。槽轮机构的结构较为简单，便于加工，工作可靠，转角准确，机械效率高，能够平稳的、间歇地进行转位。伺服电机转动，通过减速器降低转速增加扭矩带动槽轮机构的拨盘，当外拨盘转动一周时，槽轮转动90度，恰好使得能存放单车的箱体能回到地面，方便使用者将车辆推入。

3）车辆储存模块（补给、维护方便）：采用抽拉箱体结构，模块化设计，方便维护与更换。每当需要进行自行车补给或者维护时，只要拆掉两边的固定螺丝，便可以将回收车厢拉出进行更换。

4）控制设备（安全可靠）：控制设备安装在集成电路箱中，进行设备调试和控制站点步进系统，存取车库两侧装有红外感应设备，有人取车或异物干扰时便不进行车厢的切换操作。

5）光伏发电（清洁环保）：利用车库顶部空间，安装一块光伏发电板，将转化的电能并入电网，既能起到环保发电，又能为车库里的电动车进行充电。在太阳暴晒和暴雨天气里也能起到为车库里的车辆遮风挡雨的作用。

2.2相关平台介绍

要实现预选存取车位，车主只需要在地图（高德地图、百度地图等）上搜索到距离自己较近的多用途光伏立体共享单车/电单车车库，在手机小程序上面点击选择空闲车位，通过互联网传到车库的处理器，处理器智能操作车库机械运动将车厢放置最下层进行远程存取车。此APP平台的停车流程主要有：车型选择、系统检测、系统查询、存车方式等（如图四远程控制立体车库停车流程）。

当检测到停车区域内无人时，根据用户所选择的车型多用途光伏立体共享单车/电单车库车库将会自动进行识别，若用户选择的车型为自行车，车库的自行车滑道锁将会开启，用户只需要等待车库开放之后将自行车推入滑道，自行车入库成功，完成停车;若用户选择的车型为电动车，车库的电动车滑道将会开啟，用户只需要等待车库开放之后将电动车推入滑道，电动车入库成功，电动车的停车与自行车的区别仅在于电动车用户可自行检查电动车是否有充电需求，若需要进行充电，用户则需要通过APP进行选择，将车库内的充电口开启，待车库充电口开启后将电动车连接电源，便可完成电动车停车。为了安全起见，多用途光伏共享单车/电单车车库内将会设置自动识别程序，此程序可识别电动车是否完成充电，若充电已完成，那么系统将会自动关闭此充电口电源，避免漏电、电源爆炸等意外发生。

3 总结

立体车库，又可称之为“机械式停车设备”，它是利用机械和电气系统组成的，用来存取车辆的设备[4]。立体车库作为一种新型的停车形式，已经成为有效解决城市“静态交通”问题的必然选择[5]。对于我国城市共享单车的发展现状，此款多用途光伏立体共享单车和电单车车库在确保用户的人身安全的条件下，不仅能有效提高共享单车的管理效果，还解决了校园内共享单车和电单车的随停随放问题。

参考文献：

[1]吴彦文，王群笑.基于“2P+3T”模型的共享单车可持续发展机理.行政事业资产与财务，2020，（16），123-124.

[2]叶卓雅，张月.城市共享单车发展存在的问题及其对策研究.景德镇学院学报，2020，35（03），77-80.

[3]徐盈婷.城市共享单车立体停放空间布局设计研究.艺术科技，2019-07-15.

[4]李玉婵.立体车库的结构形式及发展趋势向分析.科技创新与应用，2018-04-28.

[5]贺拥军，杨承超，周绪红，刘永健.立体车库的结构形式及应用与发展[A].建筑科学与工程学报，2009-12.

作者简介：

1.樊雪梅，广西南宁人，本科，武汉商学院车辆工程专业;主要研究方向：非标自动化控制设计;

2.陈祥秋，湖北随州人，本科，武汉商学院机器人工程专业;主要研究方向：非标自动化机械设计。

[通讯作者] 陈鑫（1988-），男，湖北武汉人，硕士，武汉商学院教师，工程师;主要研究方向：工业机器人系统仿真，视觉识别。

[项目基金]：武汉商学院2020年大学生创新创业训练计划，项目编号：202011654069，项目名称：校内多用途光伏立体共享单车/电单车

（武汉商学院机电工程学院湖北武汉 430056）