基于双卡位器联动的零碳式旋转多位自行车取停驿站

何浪浪 郭越洋 俞文吉 周栋柱 王飞

摘  要：基于双卡位器联动的零碳式旋转多位自行车取停驿站是面向大众，以解决多辆自行车停放空间大小的一款小型停车装置。本装置具有性能稳定、制造成本低、易于加工制作且便于安放，相比原有的停车空间能够节约30%～50%左右的停车场地。此外该装置的运作为纯机械运动，可以达到节约能源的目的。文章针对现有状况，提出了一种新型的自行车停车结构模式，希望能够给有关的研究工作人员提供有价值的参考。

关键词：卡位器联动;旋转多位;纯机械;自行车

中图分类号：U491.71 文献标志码：A       文章编号：2095-2945（2019）26-0096-02

Abstract： The zero-carbon rotating multi-position bicycle parking station based on double parking position linkage is a small parking device for the public to solve the parking space formany bicycles. The device has the advantages such as stable performance， low manufacturing cost， easy processing and convenient placement， thereby can save about 30% and 50% of the parking space， compared with the original parking space. In addition， the operation of the device is purely mechanical movement， which can achieve the purpose of energy saving. Regarding the existing situation， this paper puts forward a new bicycle parking structure model， hoping to provide valuable reference for the relevant research staff.

Keywords： parking position linkage; rotating multi-position; pure machinery; bicycle

前言

自行车作为一种环保节能的交通工具，已成为当前健康出行的首选，且国家鼓励低碳出行。据统计近年来人均家庭自行车的拥有量正处于持续增长态势，其中共享单车的发展尤其明显，但自行车的停放问题已成为管理者们关注的焦点，特别在老旧小区以及繁华街道更为明显，停车难以及乱停乱放现象，已经威胁着整个城市交通系统的高效运转。停车设施作为解决自行车停放的主要问题，其建设状况与城市交通运行状况、城市社会经济发展密切相关。

1 装置概述

装置模型主要由金属铝型材搭建框架，其高度约为1.1m，占地面积大约为1.5m2。装置主要由旋转车架（10个车位）、组合式上下联动卡位器一对、固定立柱、联动杆，以及弹簧组组成。其巧妙地运用一对卡位器与滑轨的配合，通过初始时的弹簧提供力使自行车前轮上抬至自行车型倾斜抬起，人只要往前推动自行车就可以将夹着车轮的卡位器扣到顶端，然后夹子自动松开，就可以轻松的将自行车停放在车架上，与此同时下卡位器与上卡位器实现了位置互换。取自行车与放置自行车运作类似，只需手握车把手，将前轮对准上卡位器并且顺势向下拉动，自行车就可以轻松取出，此时上下卡位器再次实现了互换。

2 研制背景

小组已对当前市面上的自行车停车装置进行了细致的研究与比较。就目前国内市面上的自行车停车装置而言，多为简单的平放式，如图1示;挂式停车装置，在停车与取车过程中需要花费人力较大，如图2示，因此使用率方面有所降低;目前已知的大多数风车式自行车停车装置在节约空间效果不佳，未能达到预期目的，如图3所示。因此小组结合当前老旧小区和街道，自行车停车难以及乱停占地现象等实际情况，设计了一种基于双卡位器联动的零碳式旋转多位自行车取停驿站。该装置相对于国外的壁挂式自行车停车装置更具有优势，国外壁挂式功能主要是以一輛自行车停放为主，多为单户室内应用，不适合小区内部使用，若为集体使用，一辆自行车必须配做一个停车装置，在制造成本上较高，得不偿失。项目团队设计的该自行车停车装置，可同时通过双卡位器交互联动实现10辆自行车的停放，可成排使用，或置于空走廊过道，该装置还具有的优势是在实现放置过程中可大大节省人力消耗，主要体现在停车过程中可利用压缩弹簧的初始力带动自行车抬起;取车时可利用自行车自重下压完成取车。

3 设计目标及原理（以停车为例）

（1）基于该设计作品将用于公共设施，市场化后的产品成本、能源消耗以及维护等，将成为该设施能否长期运营下去的重点任务。小组综合考虑后，将作品以纯机械式运动实现自行车的取停功能面向大众，因此在设计方面必须综合考虑整个机械机构的运作在运行若干次后还能否运行自如。小组的目标在于经过若干次的自行车取停试验后找出相对薄弱的装置易损件，通过再次合理的选材和设计延长整个装置的使用寿命，确保该产品的低维护成本。

（2）如何巧妙的利用创新结构实现一对交互式卡位器与旋转车架的配合，小组在设计上务必将两者在没有干涉运动的情况下做到更加紧凑，在设计上做到更加节省自行车停放占地空间。同时这也是利用两个卡位器实现10辆自行车停放的基础，需要在设计思路上进行有效的动态软件模拟实验，确保两者在对接过程中能够准确定位。

（3）如何巧妙的利用创新机构实现一对交互式卡位器联动，这也是整个装置运作的关键核心，其运作设计过程为：1号卡位器（即初始状态为下卡位器）被1号伸缩导向块抵住，2号卡位器（初始状态为上卡位器）在对面180°正上方被3号伸缩导向块抵住，此时两个卡位器的夹子为张开状态，当下方自行车推进1号卡位器时，1号卡位器推杆推动1号伸缩导向块使其从抵住的导向块上脱落，此时在中间联动的横杆同时会带动3号伸缩导向块伸缩，两个卡位器在自重与弹簧力的作用下瞬间实现了脱离。与此同时，在卡位器脱离伸缩导向块的瞬间，卡位器控制夹子的弹簧驱动夹子锁紧，实现了对自行车车轮的夹紧过程。最后自行车将在导轨上弹簧力与人力的作用下实现上升运动，当1号卡位器与自行车到达车架顶端时，1号卡位器会被2号伸缩导向块抵住，此时卡位器夹子也会在平滑导轨的作用下彻底张开，同理当1号卡位器到达顶部时，2号卡位器将到达底部，并被4号伸缩导向块抵住，即停车的整个运行过程。取车过程与此工作原理一致，自行车停车过程如图4所示。

4 创新点

第一，区别于传动的停车模式，小组的主要设计借助于壁挂式自行车停车装置的停车理念，将市面上的单个停车装置配对单个自行车的功能局限性彻底打破，利用两个卡位器有效自如的取停10辆自行车，且可节省30%～50%左右的停放空间。

第二，可重复循环使用的上下联动卡位器理念：一对卡位器相互作用，当一个卡位器位于上端时，另外一个卡位器就会处于下端，保证循环工作，从而实现10辆自行车的轮流交换停放。

第三，采用了辅助性省力上下联动装置：在装置的整个设计中，合理的运用了多个压缩弹簧，在操作省力方面有明显的优势，利用小型压缩弹簧在部分结构设计上解决了很多难以解决的问题，且应用效果明显。

5 结束语

随着时代的发展以及人们环保意识的增强，绿色出行对人们出行方式的影响会越来越大，相比其他出行方式，人们更愿意选择自行车出行，既健康环保，也能起到锻炼身体的效果，近年来更是推出了“共享单车”这类自行车，显然自行车的出行方式已经被大多数人普遍认可和接受。该装置的研制可服務于更多“无家可归”的自行车。

参考文献：

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