下沉式平面移动类机械式停车设备探讨

周洁，谢庆均，史焕然，邹建平

（江苏润邦智能车库股份有限公司，江苏 南京 211803）

0 引言

由于小汽车的保有量逐年增加，停车难的问题已经摆在政府的面前。在土地资源日益紧缺的城市，政府采取各种办法增加停车位的数量。机械式停车库由于占地面积小、停车容积率高的显著特点，被各级政府所青睐。近年来各城市纷纷出台政策，鼓励社会资本投入公共停车场经营建设，机械式停车设备进入城市公共停车场，已不是新鲜事了。在通过机械式停车设备解决住宅小区的停车难和城市公共停车设施问题时，由于规划和绿地面积占有率的要求，新建机械式停车设备从地上发展而逐步转向往地下发展已经成为事实。

由机械式停车设备建成的停车库俗称机械立体车库。目前，常见机械立体车库分为：1）升降横移类：利用存车板的升降或（和）横向平移存取停放车辆：2）简易升降类：用设备的升降或仰俯机构使车辆存入或取出；3）垂直升降类：用提升机将车辆升降到指定层，并用存取机构存取车辆；4）平面移动类：在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆，或使存车板平面横移实现存取停放车辆；5）巷道堆垛类：用巷道堆垛起重机或桥式起重机，将进到搬运器上的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆；6）垂直循环类：用一个垂直循环运动的车位系统存取停放车辆；7）水平循环类：用一个水平循环运动的车位系统存取停放车辆；8）多层循环类：作循环运动的车位系统存取停放车辆[1]。

平面移动类机械式停车设备以其节省占地面积，充分利用空间；相对造价低，使用方便，操作简单，安全可靠，存取车快捷；减少因路边停车而引起的交通事故；增加了汽车的防盗性和防护性，改善了市容环境[2]等优点广泛地被采用。下面以上海宝山文化活动中心项目为例，介绍地下平面移动类机械式停车设备的方案设计、地下平面移动类机械式停车设备产品研发设计的方法及所要注意的问题。

1 方案设计

上海市宝山文化活动中心项目是要求在指定的下沉区域内设计72个停车泊位，平面图见图1，层高要求控制在4700mm。立面图见图2。

由于这个区域只有2个井道式出入口，根据机械立体车库的分类可以看出，这块区域只能制作平面移动类机械式停车设备。平面移动车位可以布置为纵向，也可以布置为横向。其特点为：横向机械式停车设备：停车位上停放汽车的长度方向与搬运台车或巷道堆垛机运行的巷道长度方向垂直布置的停车设备。纵向机械式停车设备：停车位上停放汽车的长度方向与搬运台车或巷道堆垛机运行的巷道长度方向平行的停车设备[3]。首先按照停放5000mm（长）x1850mm（宽）x1550mm（高）规格的车辆进行总体平面布局，标准要求停车位尺寸长度方向为容车长度加200mm，宽度方向为容车宽度加150mm，高度方向为容车高度加50mm。及车位净空间尺寸应该为5200mm（长）x2000mm（宽）x1600mm（高）。按这个尺寸要布置72个停车位，停车位上停放汽车的长度方向与搬运台车方向只能垂直布置才能满足。因此确定为横向机械式停车设备。

层高要求4700mm的布置方法。一般钢结构和停车位占有空间尺寸400mm，而搬运台车加搬运小车道轨占有空间尺寸在550mm，在方案设计中取大值，即550mm。这样车位2层空间尺寸为4700-550x2=3500mm，满足2层容车尺寸净高1600mm的要求。

升降机布置方法。升降机主要用于不同层的车辆交换，因为存取车辆的出入口在地面层，其空间尺寸无法安放升降机驱动机构，因此，升降机驱动机构放置在升降机井道地坑内部，采用钢丝绳通过滑轮转向提升升降机平台。考虑到存取车辆的出入的方向与泊位方向垂直，因此在升降平台上设置回转装置，回转装置上再设置取车装置，满足车位在搬运台车和升降机之间转换。

搬运台车的布置方法。搬运台车主要作用是在道轨上运行，把停放在升降机上车辆运送到指定的存放泊位，或把指定泊位的车辆运送到升降机上。其关键部分是怎么把升降机上或泊位上的车辆取到搬运台车上，目前有板式和无板式两大类。有板式是车辆停放在载车板上，取车时是通过取车装置取载车板，而把车辆带出。无板式是车辆停放在固定面上，取车时通过智能搬运小车直接把车辆取出。两种方式各有不同的优点，这个项目由于升降机与搬运台车之间有2000mm的过渡距离，从结构布置上只能采用有板式存取车。有板取车机构有滚轮式存取车、推拉钩存取车、转臂式存取车、摩擦轮夹持存取车等多种型式，在这个项目上存取机构采用摩擦轮夹持存取车[4]。

载车板的布置方法。载车板是停放车辆的载体，因为车辆在升降机上通过井道向下运行，考虑到车辆的安全性，载车板的长度和宽度尺寸都大于停车车辆的长度和宽度尺寸。

按照各个部件的方案布置思路，确定了项目的总体方案图，见图3。

2 设计理念及运行原理

2.1 设计理念

（1）机械配置：项目设计选用载车板运送管理形式，设备配置垂直升降运行系统、搬运台车水平横移装置、自动旋转装置，存取车采用摩擦轮夹持牵引载车板。控制系统采用PLC可编程控制系统通过变频系统实现全智能控制。

（2）操作控制系统分工：垂直升降设备：负责上下升降的同时连带载车板旋转调头的运行和平层。水平移动设备：搬运台车在轨道上运行，水平运送车辆到指定的泊位，一层布置一个搬运台车。升降机和搬运台车上的存取车机构，负责升降装置平层后的存取车任务，升降机与搬运台车、搬运台车与泊位之间的载车板存取车转换。控制系统：PLC可编程控制系统作为整套控制工程的总指挥系统，由PLC通过变频系统、多头光控数据通信传输系统、光电传感系统、人机界面操作管理系统等综合运行过程来实现全智能化管理和操控。安全装置：采用多种、多重安全保护措施，保证系统对驾驶人员、车辆、设备是绝对安全的。操作管理：采用磁卡管理和自助式触摸屏操作等多种形式，具有科学管理、安全可靠、快捷便利、运行无误等优点。

2.2 运行原理

（1）存车：存车时由驾驶员将车辆驶近车库门前，由专业管理人员一键操作确定存车泊位，库门打开后驾驶员将车辆驶入升降装置指定停车位置，按设备声、光、电提示引导系统停车，停车确认后即可离开，升降装置接到管理员存车确认信号后升降系统迅速下行至停放车辆所在泊位的层，同时旋转90度，完成后将车辆连同载车板一起通过存取车机构自动控制，与停放在此层与升降机对应位置的搬运台车进行载车板交接。在载车板与车辆交接到搬运台车上后，搬运台车自动运行到指定的存车位置与泊位对接，搬运台车上的存取车机构运行，将车辆连同载车板从搬运台车上一起移送到泊位，完成存车[5]。

（2）取车：由专业管理人员一键操作确定存车泊位，搬运台车自动运行到指定的取车位置与泊位对接，搬运台车上的存取车机构运行，将车辆连同载车板从泊位一起移送到搬运台车上。搬运台车在道轨上运行至升降机处，与升降机对接。通过存取车机构把搬运台车上的车辆和载车板过渡到升降机上，升降机反向旋转90度，并且升降至地面层，车库门打开，取车结束。

3 设计

车库主要由钢结构部分、载车板部分、搬运台车部分、升降机部分、控制系统及安全防护措施六大部分组成。

3.1 钢结构

钢结构是设备的主体，用于支撑载车板，形成停车位停放车辆，由立柱、横梁、轨道梁组成。其设计依据符合国家标准GB/T3811《起重机 设计规范》和国家标准GB50017《钢结构 设计规范》设计规定。横梁搭接在立柱上，轨道梁与前后横梁连接，并且轨道梁上固定用于支撑载车板的轨道。局部单元钢结构见图4。

3.2 载车板

载车板作为车辆的载体，由面板、滚轮座、滚轮组成。面板设计采用钢板整体折弯成型，底面安装滚轮座，滚轮座中安装有滚轮，使得载车板在轨道上为滚动摩擦移动，见图5。载车板可以通过存取交接机构移动到升降平台上的搬运小车上。

3.3 搬运台车

搬运台车由电机、主动轮、从动轮、小车架体和存取机构组成。考虑到搬运台车运行的平稳性，采用双电机驱动。主动轮安装在小车架上通过联轴器与电机连接，从动轮安装在小车架另外一侧。小车架由型钢焊接而成。存取机构为摩擦轮夹持式固定在搬运台车的小车架体上，由微动电机、螺杆、取（送）板机构组成，通过微动电机带动螺杆的微进微缩，可以使取（送）板机构与载车板接触，并且给载车板一个外力，使载车板在泊位轨道与台车之间移动。

3.4 升降机

升降机设计在出入口的井道，由升降平台、升降驱动系统、对重等组成，见图7。由于进车方向与存车方向垂直，因此需要在升降平台上设计回转装置，升降平台上回转机构由回转驱动装置、回转支撑、回转固定架等组成，回转驱动装置，回转支撑通过螺栓固定在升降平台上，回转固定架与回转支撑通过螺栓固定，回转驱动装置通过齿轮副传动可以带动回转支撑可以90°旋转，同时回转固定架也进行90°旋转。摩擦轮夹持式存取机构固定在回转固定架上，用于存取载车板。其工作原理与搬运台车上的存取机构一样。在方案布置中已经说明，因为存取车辆的出入口在地面层，其空间尺寸无法安放升降机驱动机构，因此，升降机驱动机构放置在升降机井道地坑内部，只能采用卷筒传动钢丝绳通过滑轮转向提升升降机平台。卷筒上有8根钢丝绳，4根通过转向滑轮与升降平台四个提升点连接，另外4根通过转向滑轮与对重连接，升降驱动系统通过升降电机驱动带动提升钢丝绳可将升降平台升降至所需位置的装置。

3.5 控制系统

控制系统由控制箱、红外数据传输系统、光电开关、限位开关、空气开关、操作盘等组成。控制系统的主要部位为控制箱内的可编程序控制器（PLC）。自动控制的运转，接受来自于PLC的输入点（INPU T）的信号，经数位化的逻辑运算处理后，输出到PL C的输出装置（OUTPUT DEVICE），这些信号再通过接触器、继电器等将信号放大，驱动电机或指示显示器等，正确地、安全地让停车系统达到自动控制的功能。

采用成熟的可编程序控制器（PLC）来采集外部的各种输入信号，进行内部运算，处理后发送到各执行元件驱动减速电机的运转以实现停车设备的运行。完全软件化的控制在不改变硬件的前提下在现场修改软件，调整系统参数对于车库运行中性能的调整成为可能，使车库的运转达到最佳，也使车库能最大限度满足不同用户的要求。同时，在PLC中预留R232接口，可配485转换口，在与大楼智能化系统相连后就可以实现真正的一卡通功能[6]。

为了更方便用户的使用，及时有效地解决相关问题，公司实施了远程监控系统。在车库建造成功后，只要有网络，就可以在总部对车库内部实施运行全程实时监控。一旦设备发生故障，公司会远程予以解决或提供相应的解决方案，帮助现场的管理人员迅速解决问题。见图8。

3.6 安全防护

对于平面移动机械式停车设备，按照TSG Q7015-2016《起重机械定期检验规则》要求需要设置安全防护装置，此项目安装了警示装置，在停车设备的出入口、操作室、检修场所、电气柜等明显可见处设置相应的安全标志(包括禁止标志、警告标志和提示标志)；电气保护，设置了短路、过电流、缺相、错相、零相、零位、欠压、过压保护；电机保护，设置短路和缺相保护，用非自动复位的自动断路器进行过载保护；紧急停止开关，在便于操作的位置应设置紧急停止开关，以便在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转。在紧急情况下紧急停止开关能迅速切断动力回路总电源，但不切断电源插座、照明、通风、消防和警报电路的电源；自动门防夹装置，以为防止汽车出入停车设备时自动门将汽车意外夹坏；防脱装置，保证钢丝绳与转向轮不脱出；防重叠自动检测装置，避免向已停放汽车的车位再存进汽车；汽车长、宽、高限制装置，对进入停车设备的汽车进行车长、车宽、车高的检测，超过适停汽车尺寸时，机械不得动作并应报警。

4 结论

发展地下下沉式停车库是解决“停车难”问题的一大解决途径。本文从一个项目的实施，分析了平面移动类机械式停车设备的方案布置、产品设计所应该关注和考虑的问题。