一种智能立体车库的设计

赵鹏 胡志强 黄传辉 许晓强 高婷婷 吴濛涛 李鹏

摘   要：随着我国汽车工业的迅速发展和建筑用地的减少，汽车保有量急速增长和停车难矛盾日益严重，大力发展机械式立体停车设备是缓解矛盾的有效途径。本作品针对老旧小区的特点，在研究国内外的立体车庫先进技术和吸收中国华容道解法基础上设计一款华容道智能立体车库，在较小的土建成本下实现更大的车辆容纳能力，可以实现一键式存取，提高了存取效率，真正实现了老旧场所车位的立体化改造，符合国家老旧小区政治改造政策。

关键词：老旧小区  立体车库  华容道  智能化

中图分类号：TP242                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（c）-0101-03

我国老旧场所建设时“快餐化”倾向严重，使得现今老旧场所普遍存在设施陈旧功能退化现象。其中老旧场所的停车场就因先天设计不合理，缺乏长远规划，进行停车场扩建困难，并且随着汽车保有量的不断上升，老旧场所的停车位已经无法满足人们的停车需求，因此设计一种能够在有限空间内实现多辆汽车停放的立体车库显得非常重要。

国内外很多学者针对各种特定的场合，展开了大量的研究。有对智能车库设计提出概念和方案[1-3]。中冶南方工程有限公司[4]优化设计了取车旋转盘。李俊杰的智能立体车库控制系统人机交互软件[5]。苏鹏波研发的智能立体车库电气控制系统[6]。华北理工大学王新研究分析的智能立体车库存取模式[7]对于智能立体车库[8]有较良好的改善，并开展了监控系统技术研究[9]。本文设计了一种用于解决老旧小区停车难的智能立体车库，包括立体车库的机械结构设计，车库的工作原理，车库的控制系统。

1  车库机械结构设计

一般来说立体车库正常工作需满足车库结构设计和取车模式设计。车库结构有4种：九宫格式[10]、垂直循环式[11]、回转式[12]以及升降横移式[13]等。取车模式有两种实现方式：传统取车系统和智能取车系统[14-16]。

华容道智能立体车库的机械结构如图1所示包括：立体车库的框架、载车板机构、动力传递机构、钢丝绳支撑机构和防摆动机构，其中立体车库框架主要是钢结构，由前立柱、后立柱、横梁、纵梁和加强筋组成;载车板机构主要由载车板边框和波纹钢板组成;动力传递机构主要由电机安装结构、齿轮传动结构和卷筒组成。

机械结构设计是在针对老旧小区特点和各类立体车库建模分析的基础上确定。本设计为升降横移类机械式立体停车设备，在吸取中国古代华容道游戏解法基础上确定了载车板及其运动形式，正二层与负一层做垂直升降运动，正一层（地面层）做水平横移运动。首先用solidworks对立体车路进行了三维立体设计，并对模型进行了运动分析，确定了各个载车板的运动顺序。车库整体结构如图车库运动方式流程图如图2所示。

2  车库控制系统设计

2.1 PLC电气控制电路

系统控制核心采用PLC，该PLC有24个输入口和16个输出口，还有一个串口，在输入口X0-X16引脚依次连接了16个磁性传感器，用来检测车位是否到指定位置，如果车位到位，磁性传感器工作，发出低电平给PLC控制电机停止。

PLC的输出口Y0-Y17连接16路继电器，继电器连接电机，M1M2是横移电机，M3-M8是升降电机，每个电机使用两组继电器接口，但连接方式相反，这样能形成不同的电流方向，从而实现电机正反转，完成车位不同方向的移动。

PLC的串口连接的是触摸屏，用户在触摸屏的用户界面操作，利用RS485通讯方式，通过串口将触摸屏指令发送给PLC，PLC按指令控制Y0-Y17的输出方式，控制对应的继电器接口，从而控制对应电机的运动，实现了智能化的一键存取车。控制电路如图3所示。

2.2 电机和传感器安装分布

电机和传感器安装分布如图4所示，图中M代表电机，X代表限位开关，X0-X3限位开关检测车位的横移，X0-X3限位开关检测车位的升降，以M3为例，当电机正转提升车位，上升到指定位置后，X4发出低电平触发信号，PLC输入口接收信号后，就会改变输出口Y4的输出状态，停止M3电机的运行，使车位稳定悬停，其他限位开关运行流程与X4相同，都是一旦车位到位，就使电机失电停止运行。

3  结语

本文设计的华容道智能立体车库成本较低，可与厂家联系，销售给不同的停车场所;其次该产品占地面积小、取车效率高，工作稳定品质可靠，更符合老旧场所车位立体化改造的需求;同时，配备了人机交互系统，用户只需点击触摸屏选择想要停放的停车位，即可实现一键式存取车辆，极大便利了广大车主、用户的使用。华容道智能立体车库真正实现了老旧场所车位立体化的改造，作为停车设备，它可以缓解停车难问题，在同等的土地面积上创造更多的停车位数量，作为老旧场所车位立体化改造的工具，它不需要额外的改造面积，只需要在原有地面车位上进行改造即可实现，符合老旧场所零散面积改造的要求，而且本产品具有一键式操作系统，适合普通用户的操作和使用;本作品主要由机械和控制部分组成，机械结构简单，控制方便，改造成本较低廉，具有一定的推广应用价值。

参考文献

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