立体自动存取车库模型

符佳宏 米乐 张汇君 陆君洁 毛润鸿

【摘 要】本模型旨在为解决共享单车停放乱象提出一种可行的方案，即一个兼顾存车空间利用率和存取车效率的自动存取单车模型，既整治停放乱象，美化市容，降低单车损坏率，也方便市民存取单车，减少取到已损坏单车的概率。

【关键词】自动存取；停放结构；升降结构；存取结构；传动结构

一、引言

问题背景：

在北京一些地铁站周围，共享单车乱停放现象明显：有的横亘在人行横道上，造成人行横道拥堵；有的拦在地铁站出入口前，挡住进出站通道；有的倒在绿化带里，影响市容。同时，共享单车乱停乱放也会增加单车损坏率。据测算，平摊下来每辆自行车维修保养成本约1000元，这甚至要超过一辆新车的价格。长此以往，共享单车的发展将因容易受损，维修保养费用高，回收价格低，回收难等问题而撞墙。而北京市也不断出台共享自行车的指导意见，要求规范停放区域，保证运营单车完好率，限制承租人年龄等。因此，整顿共享单车停放乱象刻不容缓。

二、立体自动存取车库模型

（一）基本结构：

包括停放结构、升降结构、存取结构、传动结构。

（二）停放结构：

车库为多层立方体结构，具体层数、单层大小及每层车道数可根据建设地情况进行调节。

本方案拟采用地上地下综合结构。在地下条件允许的情况下，可优先选择地下结构，在利用地下空间资源的同时又可以解放地上空间；而在地下条件不允许的情况下，可选择地上结构；在单车存储需求量较大的情况下，可结合地上地下结构。

每层自行车呈方形队列摆放。考虑到，自行车实际参数为（以ofo 3.0小黄车为例）：高107mm，长173mm，宽100mm，故设每层间距1.2米。

本文研究的存取模型以3层每层两车道为例，如图1所示。

为提高空间利用率，增加存车数量，考虑将车头斜向停放（如圖2所示），从而缩短单车停放间距。

（三）升降结构：

由链条、可旋转导轨条组成。每车道的升降结构均由一组从底层至顶层的循环平行链条牵引，两条链条间隔1米，每组链条隔120厘米设一组可旋转导轨条，导轨条长50厘米，可以链条为轴旋转，在使用时导轨条可旋转至与车道导轨相接，便于传动轮沿导轨将单车送至导轨条上，随链条在不同层间传送。不使用时导轨条旋转至链条内侧收起。

上升结构设在取车口附近，下降结构设在存车口附近。

从存车口将车收入车库后，判断地表层车位停放率是否达到临界值，若达到临界值，则升降系统启动，将地表层最右侧取车口附近的车辆向其余层运送。

从取车口将车取出车库后，判断地表层车位停放率是否低于临界值，若低于临界值，则升降系统启动，将其余层车辆向地表层运送。

升降结构保证地表层的单车数量始终保持在一个范围内，存取车时均有余量，避免了取车时地表层为空需从其余层运送的等待时间，也避免了存车时地表层已满需运至其余层的等待时间。这种设计也避免了升降结构与存取结构可能产生的冲突。

升降结构既用于拓展存车空间，使相同占地面积存车数量更多，也用于控制地表层的单车数量，以减少存取车时间，提高单车存取效率。

（四）传动结构

传动结构由传动轮、导轨组成。每车道铺设两条导轨，导轨间距由单车两轮着地点的间距决定，以ofo 3.0小黄车为例，间距设为100cm。

共享单车在车库内的移动由传动轮辅助完成，包括自行车架及底板，其中底板下有2个动力轮，4个支撑轮。动力轮在凹槽轨道内；4个支撑轮为球型，分布在底板四角，保证底板不倾斜侧翻。

在用户将车存好后，滚动轮将车沿导轨送入车库内，沿车道导轨从存车口运往取车口，直至与前一辆车相邻时停下。在取车时，将车沿车位导轨送至取车位。

传动结构保证地表层车辆集中停放在取车口附近，预留存车空间，使存取车时均不必等待。

（五）存取结构：

共享单车存取口设在地面一层车库外，存取口分开设置，每车道配置存车口取车口各一个，位于车道同一侧两端。

每个存取口垂直于车库设置若干平行车位，具体数量可根据当地车流量决定。每车位设一条导轨与车道导轨相接。

用户存车时将共享单车推入存车位导轨固定好，即可离开，由传动轮将车辆送入车库。传动轮预先将车辆从车库送至取车位，用户取车时将车解锁后推离即可。

为保证存取效率，缩短用户等待时间，应保证存取口时刻处于就绪状态，即存车位时刻有空置的传动轮等待，取车位时刻有待取单车。

（六）存取基本流程（图3）

三、模型优化

（一）高峰应对策略：

a）取车高峰期时，存车口处的左侧两个存车位变为取车位，可将上层的单车由升降结构直接送至调整后的取车位（如图4所示）。

b）存车高峰期时，取车口处的右侧两个取车位变为存车位，可将存入的单车由升降结构直接送至上层车库。

（二）损坏单车应对策略

将车库最顶层单独划为问题单车的存放地。损坏单车在被存入车库后，沿导轨前进至上升口处，随上升链条到车库最顶层。最顶层车辆只进不出，除非收到维修人员指令，才会从下降口送至取车口。

（三）车库运营策略

将车库最顶层单独划为问题单车的存放地。损坏单车在被存入车库后，沿导轨前进至上升口处，随上升链条到车库最顶层。最顶层车辆只进不出，除非收到维修人员指令，才会从下降口送至取车口。

四、总结与展望

（一）总结

该自动自行车库存在着诸多优点：长方体车库取代传统的圆柱形车库，增加车库的空间利用率；预留损坏车辆存放区域，方便维修人员定期取走维护；早晚高峰时部分存取车口的自动切换；当一楼存车量达到阈值时，车库各楼层之间进行车辆调度，以此提高存取效率等。这些优点能极大满足现阶段共享单车存在的各种乱象，为共享单车问题治理提供较好的方案。

（二）未来展望

1.在车库地表层可设广告位及商位，利用人流密集优势，带来巨大商机。

2.在车库露天部分设太阳板，提供车库运行部分能源。

3.可以多家共享单车联合建造该自行车库模型，提高车库的经济效益。

【参考文献】

[1].自动化立体小汽车库 自动化立体自行车库[J].中国乡镇企业信息，1996（12）：26

[2]刘全胜，张豪.自动车库的设计及实现[J].组合机床与自动化加工技术，2008（12）：86-88.