本质安全智能停车库关键技术研究

黄业华　王春雷

摘  要：随着我国汽车保有量的不断增加，城市停车用地紧张与车主停车难的问题日益尖锐，已经严重制约了城市基础建设以及城市交通的发展。伴随着智能车库技术的不断发展与完善，发展本质安全的柔剐转动垂直循环类智能立体停车库的关键技术开发及产业化，进行停车库的智能系统及友好人机界面的开发，将有效地解决这类矛盾。

关键词：智能停车库;本质安全;立体停车库;垂直循环

中图分类号：TP311.52      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）22-0161-03

Abstract：With the continuous increase of car ownership in China，the problem of urban parking land and car owners’parking difficulties has become increasingly acute，which has seriously restricted the development of urban infrastructure and urban traffic. With the continuous development and improvement of intelligent garage technology，develop the key technology development and industrialization of the intrinsically safe soft cycle intelligent stereo parking garage，and develop the intelligent system and friendly man-machine interface of parking garage，which will effectively solve this kind of contradiction.

Keywords：intelligent parking garage;essential safety;stereo parking garage;vertical cycle

1  背景和意义

机动车保有量高位增长催生庞大的车位需求，但是限于土地资源刚性约束、停车位配建标准滞后，车位供给严重不足，特别是城市中心区域的停车难痼疾难以解决，目前我国城市中心区域停车位缺口率已经达到50%，到2020年，停车缺口将达到3.7亿停次。在此背景下，立体车库相对于传统停车场所具有的众多优势，使其成为传统停车场的有效替代产品。

为此，本停车库旨在进行本质安全的柔剐转动（即柔性材料刚性化转动系统）垂直循环类智能立体停车庫的关键技术开发及产业化。宣城市华菱精工科技股份有限公司（以下简称本公司）在现有基础上，设计制造出柔刚转动的、具有安全冗余措施的新型立体停车库。该停车库进行了智能系统及友好人机界面和模块化生产技术开发，实现了同层车库的价格接近升降横移类车库的价格，且更安全、更节能，可以替代升降横移类停车库。该新型垂直循环类立体停车库更符合我国国情，有利解决我国城市停车难的问题。

2  国内外研究现状和发展趋势

2.1  国内外研究现状

由于市场及政策的支持，近几十年来我国的立体停车库发展快速。但垂直循环类立体停车库却发展缓慢，针对垂直循环类立体停车库的标准，几十年来几乎没有更新。立体停车库安全性方面，国家标准GB/T 17907-2010《机械式停车设备通用安全要求》和JB/T 10215-2000《垂直循环类机械式停车设备》，都未要求垂直循环类停车库的载车板具备防坠措施，对升降横移类也无载车板在升、降过程中的防坠要求。特别是JB/T 10215-2000已实施18年，至今未有更新版本，严重滞后。

国际上，立体车库的发展较早的是日本、德国等，在停车技术领域的研究处于世界领先水平。日本从事机械式停车库及其设备开发、制造的公司约有200多家，从20世纪90年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在10万以上，到今已开发生产出九大类近百个品种，管理体制、技术标准等方面日趋完善。德国Smart Parking公司（智能停车公司）、德国STOPA公司（斯托帕公司）的垂直循环（板链式）机械立体车库是我国引进使用较多的产品，但由于德国对立体停车库的需求不高，目前的技术已经可以满足其使用，因此发展较为缓慢。目前我国市场占有率最高的是升降横移类车库，但是其易发生冲顶事故，且其各载车板升、降过程中无防坠保护措施，造成废库、死库、烂库、坏库等事故频发。垂直循环类立体停车库由于造价高，虽然具有停车保护措施，但升、降过程中无防坠措施。由此可见，我国的立体停车库已经到了必须自主创新、开发出符合我国国情的新型车库的时候。

停车设备行业面临着国内持续增长的汽车产销量和不断增长的私人汽车保有量带来的巨大的停车需求，而停车设备行业产能规模不断扩张，停车设备行业在市场需求大、资金少。

2017年新安装机械式停车泊位617386个，同比增长5.2%;新增项目2079个，同比增长5.3%;国内销售总额1109223.36万元，同比增长2.9%;新增项目中，住宅小区配套占54.0%，与上年基本持平;公共配套项目占24.8%，同比增长2.7%，有逐年上升趋势;单位自用车库项目占21.1%。

2.2  未来发展趋势

首先是垂直循环停车库的技术更新、安全性提高及低成本控制，以便可以在大城市中心快速及大规模建设。其次，车库的智能化同样重要，立体车库要搭上互联网高速发展的快车，以实现存取车自动化、便捷化（线上预约、移动支付等）。最后，立体车库的安全性始终是人们关注和担忧的重点，必须不断地对现有车库的结构进行优化和改进，提高安全性能，订立一整套自动化立体车库的行业标准，建立立体车库建造、运营、维修保养的一体化系统，用百分百的安全赢得人们的信任。

3  技术创新要点

3.1  新型智能立体车库设计、优化

本公司针对现有垂直循环立体停车设备存在的安全性差、取车效率低及价格昂贵等问题，采用新技术、新方法，实现安全防护性能高、运行噪声小、可拆分、低成本的新型智能垂直循环立体车库设计，采用有限元分析方法、模态分析方法以及实验研究方法实现车库系统动静态性能分析，在此基础上实现车库结构优化，最终实现新型智能车库产品的开发。

3.2  立体停车库的模块化生产技术

本公司针对立体停车库进行模块化设计、生产，以便减少停车库安装时间、缩短现场工期，主要模块有：结构框架模块、动力驱动模块和安全防护模块等。其中结构框架模块是停车库现场安装周期的主要影响因素，其包含载车板连接模块和外部结构框架模块。载车板上下连接，连接方式采用以形锁合为主，紧固连接为辅的方案，需要增加载车板模块连接层数时，只需通过紧固螺栓连接即可;外部结构框架的主要作用是支撑动力驱动模块，载车板连接模块使用柔性链绳转动吊装，通过外部结构框架模块与动力驱动模块连接。

3.3  立体停车库设备智能管理调度软件系统及最优存取调度策略

基于PC平台，本公司开发了立体车库智能管理调度系统软件，系统具备车辆自动识别、智能导引以及自动计时收费等功能，同时为机器人的引入留出数据接口，帮助用户实现一键存取车。结合网络技术、传感器技术、自动控制技术，实现车库远程管理和维护。系统通过网络发布车库状态信息、故障信息、使用信息至云端，用户通过手机APP实现车位查找、预约等功能。同时为提升车库存取车工作效率，基于人工智能技术，开展智能存取车调度算法研究，对车辆的存取策略进行最优化控制，减少车辆存取时间。

3.4  智能立体车库关键技术研究

本公司攻克了制约立体车库智能化存在的关键技术问题，在原有立体车库的基础上，开发新技术、新方法，开展新型智能垂直循环立体车库研发相关关键技术研究，开发新结构形式的立体车库，研究车库动态性能、安全可靠性分析与优化以及轻量化设计方法，开发具备智能化、网络化功能的智能车库监管控制系统，研究车库环境共融技术、车库运行降耗以及降噪技术，提升垂直循环立体车库产品性能和品质。

3.5  智能立体车库新产品开发与产业化推广

本公司通过项目实施，完成了新型智能垂直循环立体车库研发，并形成产业化推广能力。公司通过新产品的研发以及对原有产品的升级改造，将带动企业和相关行业进行产业升级，推进车库行业相关标准的修订，提升国产车库的智能化技术水平。

4  关键技术

4.1  智能化车库管理调度系统

立体车库发展涉及电气自动化技术、电子应用技术、网络技术以及嵌入式计算机控制技术等多方面。随着各项先进技术的引入，立体车库正朝着信息化、全自动化、网络化、智能化的方向发展。本公司研发的智能化车库控制系统，结合“互联网+”技术、传感器技术、自动控制技术等，将使立体车库更加智能。通过互联网远程管理和维护，将车库状态信息、故障信息、用户信息上传到网络，对车库进行网络智能化管理。通过采用最优化存取策略，根据用户的存取车需求，把前来停车的车辆传送到最优停车位置，同时给取车的车辆选择消耗时间最短的取车路径，实现存取车过程全程自动化最优控制。利用网络技术，实现立体车库之间的系统联合和消息同步，实现对立体车库进行网络集中管理与监控，使得分散的用户可以快速寻找到停车位置。增加网络查询功能，使得用户可以通过手机APP登录客户端查询车库的使用状态，对车位进行选择性预约，缩短车主寻找车位、进出库时间，提高城市交通的管理水平。

4.2  最优化车辆存取调度策略

为提高车库的整体效率，研究车库车辆存取调度优化问题是提高其存取车工作效率的关键。传统意义上的自动化只是利用传感和光电元件，把车辆自动随机地存入和取出车库的车位，存取顺序和车位的管理还没有达到科学化、智能化、合理化。随着计算机技術、人工智能技术的发展，本公司开发出通过智能控制算法在计算机上完成高级决策功能，通过车辆的存取顺序进行最优化控制研究，提高了车库的整体效率和利用率，减少了车辆的存取时间和存取车的设备能耗，同时有利于实现立体车库向智能化方向发展。

4.3  新型立体车库的设计与结构优化

现有垂直循环采用板链式结构，将刚性材料进行柔性化，结构上存在一定问题，能耗高、安全性差、材料及配件成本昂贵，主要支撑采用焊接的一体化结构，吨位大、运输成本高，对安装场地技术要求很高。现行的国内外技术标准，以及国际公司（德国Smart Parking、德国STOPA）生产的垂直循环类车库均对载车板无防坠要求，这也增加了车库的不安全性。市场占有率最高的（85%）升降横移式立体车库，事故发生率高，安全性极差。本公司针对现有车库的不足之处进行分析研究，开发出一种成本低廉的新型链式循环车库。该车库在库架的前、后支架上，安装前、后托绳轮，同时安装前、后主动链轮和前、后被动链轮;前、后链条分别对应绕过前、后主动链轮和前、后被动链轮，前、后链条的各自两端连接后呈封闭环形状，分别固定连接在与地面呈平行状的长顶横杆的前、后端;长顶横杆的前、后端，固定连接在对应绕过前、后支架上设置的托绳轮的安全绳上，前、后安全绳各自呈环形状;在前、后各自呈环形状的安全绳上，每隔一段距离分别固定连接与长顶横杆平行的短顶横杆;长顶横杆、短顶横杆的前、后端分别对应设置前、后滚轮，前、后滚轮沿库架的前、后支架相关对应的部分滚动、运行;长顶横杆、短顶横杆上分别设置载车板，各载车板上存放车辆。

4.4  车库安全可靠性

智能垂直立体车库作为集计算机技术、传感技术、网络技术为一体的智能停车设施，其安全可靠性关系到人身和轿车的安全，发生故障导致的后果较为严重，提高其安全可靠性十分迫切。立体车库的安全可靠性能涉及车库本身的安全功能以及对应安全功能的可靠性。现有研究主要采用一些改善性的技术手段来提高立体车库的安全可靠性，缺乏对垂直立体车库安全可靠性的设计方法的研究。本公司对立体车库进行分析与优化，提出了一种车库结构和传动系统均具备可靠性的设计方法。即在库架前、后支架上的对应位置，分别安装前、后曳引轮和前、后托绳轮。前、后曳引绳分别对应绕过库架上的前、后曳引轮和前、后托绳轮后，同根曳引绳的两端同时固定在长顶横杆的一端呈封闭的受力环形状，长顶横杆与库架的前、后支架呈垂直状并水平。等长的前、后保护绳分别绕过库架上的前、后托绳轮后，同根保护绳的两端同时固定在长顶横杆的一端呈封闭的环形状。在环形的前、后保护绳上从长顶横杆开始每隔一段距离分别对应固定同根短顶横杆的前、后端，并与长顶横杆呈平行状;在长顶横杆的前、后端及短顶横杆的前、后端对应库架前、后支架的相关横杆和相关的直杆处安装滚轮。滚轮沿着对应的库架前、后支架上相关的横杆和相关直杆滚动运行，逐一避过库架前、后支架上的曳引轮和托绳轮;在长、短顶横杆上配装可左右摆动的载车吊板。长顶横杆的前、后端及各短顶横杆的前、后端上的滚轮，能在库架的前、后支架相关横杆和相关直杆上滚动运行，在库架前、后支架的横杆或直杆上安装对应长顶横杆的行程开关，长顶横杆碰到并触发行程开关后断电。从而有效地解决了车库安全问题。

5  结  论

本项目围绕智能垂直循环立体车库研发及产业化，采用柔性材料刚性化技术实现新型立体车库设计，研究车库结构优化技术、模块化技术、轻量化设计技术、安全可靠性冗余技术，开发智能网络化立体车库监管控制系统以及车库运行最优化调度技术，并通过试制、优化、定型实现产业化推广，推进企业产品技术升级和行业、国家标准修订，提升了我国在智能车库制造领域的影响力。

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作者简介：黄业华（1969.03-），男，汉族，江苏溧阳人，本

科，高级经济师，研究方向：电梯控制与制造;王春雷（1971. 03-），男，汉族，江苏溧阳人，工程师，研究方向：电梯控制与制造。