横移式立体停车库的设计与实现

王健

青岛茂源停车设备制造有限公司 山东省青岛市 266000

1 引言

随着当前社会经济的发展，城市的规模化发展，以及人口密度的极具上升，小汽车的数量也随之呈现大幅度的增加，停车困难将是一个日益突出的问题。如何利用有限的空间实现最大限度的停车将是一个很棘手的问题，而垂直空间的有效利用将是一个解决问题的手段，多层立体停车进入了人们的视野，目前广泛存在的立体停车有七类：平面移动类、垂直升降类、水平循环类、多层循环类、垂直循环类、升降横移类和巷道式堆垛类。

在以上的七类立体停车类型中，本文以升降式横移类（PSH）立体停车最为有效和应用最为广泛，在实现立体停车过程中是以升降或横移方法实现车辆的存取设备称为升降横移类停车库。自从1986年英国独立制造的第一座自动化立体停车的投入使用，立体停车概念已发展了几十年，我国为此也进行了大量的研究，中国从90年代开始对立体停车设备的研究，由此立体停车库便逐渐走入人们的生活。

2 立体停车工作原理

关于升降式横移立体停车库，很多工作者对此进行了大量的研究，根据横移式立体车库的类型可以分为二层升降横移式立体车库、三层横移式立体车库以及四层横移式立体车库等，在此主要以三层横移式立体车库为例介绍立体停车的工作原理。PSH-3三层横移式车库主要是以升降和横移进行车辆的提取，这种停车设备所用到的辅助设备为升降横移机械设备，此设备课分为钢结构、载车板、控制系统、传动系统和辅助安全防护部分。在立体车库的每个停车位都有一个载车板实现车辆的停靠，以及实现车辆的升降和横移方向的运动。当在实际的车辆停靠时，载车板先是通过横移和升降，到达地面，车辆可以开进载车板，而后实现自动化的车辆停靠。

2.1 钢结构

钢结构作为横移式立体停车库的主体框架部分，主要作为支撑结构实现整体的良好运行。其设备结构应整理简介且安全性极高，所使用功能的钢材多以H型钢为主，还有槽钢和钢板等，并以适量的螺栓结构作为连接件以及焊接等，必须满足一定的强度和刚度要求，还可以在此基础上实现一定的抗腐蚀和防锈的能力，使质量可靠安全。

2.2 载车板

载车板在其中具有核心的作用价值，一般载车板结构都是以镀锌板成型，配合高强度的螺栓进行连接，保证足够的刚度和强度要求。对于载车板的类型也可分为全包装式、简易包装式和半包装等结构。

2.3 控制系统

控制系统部分主要的对象是横移式小型电极和大电机实现在存取车时的左右和上下移动。以及相关的一些辅助设备的使用，如横移时的位置确定和抗干扰措施，以免事故的发生。控制系统的所使用的PLC具有抗干扰性强和稳定性高的优点，且满足系统使用中的高灵敏度和位置准确性要求。

2.4 传动系统

另一部分是传动系统，驱动系统包含减速机、钢丝绳辅助结构、电动机和制动器等，在停车过程中主要通过钢丝绳拖拽实现停车设备的移动，要求系统具有运行平稳和安全可靠。

2.5 辅助安全防护系统

作为立体停车，其可靠性要求非常严格，在此对于辅助安全防护系统的要求有断电、断相等保护，以及对于杂物的红外线检测设备，车辆升降和横移运行中的定位和紧急制动装置。

3 横移式停车库设计与实现

横移式立体车库在和传统的车库进行比较的时候，拥有天然的优势，相比于传统车库，其空间使用效率提高80%-90%，大大的节省的城市日益金贵的土地资源。本文以三层横移式停车库为例进行研究，在此结构中，对于顶层的载车板结构只需要研究在空间上的上下升降移动，中层载车板需要研究上下和横移，底层只需要研究横移。在设计特点上，本三层结构的最主要优点就是平面的使用率和可根据需要实现二层或者四层的结构变化，在规模上具有一定的灵活性，应用范围非常广泛。

在设计中本结构需要有立柱、横梁钢结构组成，底层结构需要横移的载车板，以及可实现升降的提升装置，运转平稳可靠的电动机驱动。对于各参数的设计和安全性校正如下所示：

3.1 立体车库载车板相关参数

立柱需要为空心方钢，其尺寸为200x200MM，厚度为8MM，质量约为30Kg/m。横梁和纵梁所选用的是H型钢结构，底层载车板结构为槽钢和焊接结构。按照正常的车辆尺寸信息：5000x1850x1550mm，重为1800Kg，参照质量理论值计算得到钢板的质量为260Kg。同样方法计算接的槽钢和等材料的具体信息，可得车载版的总体质量约为500Kg。

3.2 电机选用

选择交流电动机，适用于不易燃易爆，无腐蚀性气体的场合，和要求有较好启动性能的机械。电动机主要包含升降式电机和横移式电机，所需要的升降式电机主要通过链传动来带动载车板实现升降移动，在此根据载车板的质量信息和各部件的传动效率（链传动效率η=0.97，齿轮效率η=0.97，η=0.92，轴承效率η=0.99），在具体的使用过程中还需要考虑摩擦阻力和载荷的安全性系数，本文选用的电极为三相异步电动机JXJ231。

另一个电机为载车板实现横移方向的移动，所需要的结构仅为链结构和滑轮，根据各种要求所选用的三相异步电动机为JXJ112。

3.3 链条和链轮设计

横移式立体停车结构还需要一些运动辅助结构，如驱动力相关的链轮和链条结构，链传动具有传动特性和挠性结构要求，比一般的齿轮传动结构更加的灵活，和可以实现大中心距的力传动，对于传动精度要求没那么高的传动链轮更加合适，而且具有相关的经济性优势。和摩擦型带传动相比，链传动的平均传动比准确；传动效率高，并且能在恶劣环境条件下工作。链轮齿受力情况较好，承载能力较大，有一定的缓冲和减震性能，结构轻便。链传动的应用范围很广，通常中心距较大，平均传动比要求准确的传动，环境恶劣的开式传动等都可成功应用链传动。链的使用寿命很大程度上取决于链的材料和其制造精度、热处理等。链轮材料应能满足强度和耐磨性的要求。链轮应用中碳钢制造。因为小链轮的啮合次数比大链轮多，所以对材料的要求也比大链轮高，本文的大链轮应用45#。

4 结语

本文针对城市愈加艰难的停车问题，为解决停车难和土地资源的有效性利用研究了横移式立体停车库的设计与实现方法。本文显示针对立体停车的相关理论进行阐述，而后以三层横移式立体停车系统为例研究具体的停车信息，将上、中、下三层分别讨论，以及相关的一些辅助设备如载车板和驱动设备等进行研究，最后以实际的设计研究为例，验证本方法的有效性，可为未来的立体停车提供可靠的参考和方向。