機(jī)械制造立體車庫方案

1、北華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院項(xiàng)目名稱： 地下立體車庫 項(xiàng)目組成員： 日期：2008年10月28日地下立體車庫的設(shè)計一、 項(xiàng)目背景隨著改革開放的不斷深入，中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國城市居民經(jīng)濟(jì)條件的日益改善，私人轎車的數(shù)量大大增加，致使在人口集中的城市里，在繁華的街道小車停車位的嚴(yán)重不足，使得停車難問題日趨嚴(yán)重，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展使城市汽車容量迅速增加，停車位在數(shù)量和布局上已不能滿足和適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需要， 更不適應(yīng)現(xiàn)代化城市的發(fā)展要求。城市住宅區(qū)和公共設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大要求建立大量配套停車設(shè)施，然而城市用地日趨緊張直接限制了停車設(shè)施建設(shè)大量占地。已有的住宅區(qū)怎樣改造補(bǔ)充車位、新開發(fā)的項(xiàng)目如何設(shè)計并提供

2、車位、公共建筑怎樣合理利用現(xiàn)有車位，總之停車已經(jīng)成為房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目、政府各部門以及社會各界普遍關(guān)注和亟待解決的問題。我國現(xiàn)有的住宅小區(qū)停車的主要方式是場地停車，即在小區(qū)道路內(nèi)或空地上劃定車位，大多為見縫插針，將綠地或公共道路改成了車位，影響了小區(qū)居民的出行和休息。目前我國城市停車的主要類型還是大型公共停車庫，規(guī)模大，占地面積較大，建設(shè)資金大，停放車輛多，主要應(yīng)用于車輛停放的密集區(qū)如商業(yè)中心區(qū)、大型的車站等，這都需要有較大的建設(shè)地面和空間?，F(xiàn)在還沒有應(yīng)用于城市住宅小區(qū)的立體車庫來解決私人汽車的停放問題.為了解決住宅小區(qū)內(nèi)的停車問題，只能利用小區(qū)內(nèi)較小的面積，建立中小型機(jī)械式立體車庫，占地面積少，

3、存放的車輛多，而且能使住戶存取車輛時，既便捷又安全可靠。垂直循環(huán)式機(jī)械立體停車庫以其土地利用率和空間利用率高，使用操作簡單、靈活，安全可靠，適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，是解決大城市住宅小區(qū)停車問題的主要發(fā)展方向。二、 市場調(diào)研1、 立體車庫分類：2、 （1）升降橫移式立體車庫（圖2-1）圖2-1 升降橫移式立體車庫由停車位與升降裝置立體組合而成的停車裝置，升降裝置可整體橫向移動或升降裝置的搬運(yùn)器可橫向移動，停車位設(shè)置在升降道和移動道的兩側(cè)，通過車盤的升降和橫移操作實(shí)現(xiàn)停車取車;采用模塊化設(shè)計，車位數(shù)從幾個到上百個均可，可以在地面及地下停車場使用，也可設(shè)計成半地下形式，使用形式靈活，造價較低，因此這類停

4、車庫比較普遍。（2）垂直升降式(電梯式)立體車庫(圖2-2)車庫中間是升降機(jī)垂直運(yùn)送汽車的通道，兩側(cè)是沿垂直方向設(shè)置的停車車位，類似于電梯的工作原理，把容納汽車的停車室和升降汽車的升降裝置組合起來。存取車時由升降機(jī)構(gòu)帶動車和托盤到達(dá)指定層面，然后用橫移裝置通過橫向伸縮把車和托盤擱放在指定存車位置上或是相反。通過橫移裝置將指定存車位上的車輛和托盤送入升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)降到車輛入口處，打開庫門，將車開走。其內(nèi)部為層狀結(jié)構(gòu)，一般以二輛車為一個層面，整個存車庫可多達(dá)20-25層，平均50平方米的土地可容車40至50輛，比傳統(tǒng)的停車場容車率高出約10倍，是酒店、商場、商務(wù)場所等人口極度密集區(qū)的首選停車設(shè)

5、備。這種車庫的高度較高（幾十米)，對設(shè)備的安全性、加工安裝精度等要求都很高，造價較高，但外型美觀大方，可以與建筑物并設(shè)，也可單獨(dú)設(shè)置，與環(huán)境融洽結(jié)合，高效利用土地。最適宜建筑在高度繁華的城市中心區(qū)域以及車輛集中停放的集聚點(diǎn)。圖2-2 垂直升降式(電梯式)立體車庫（3）多層循環(huán)式立體車庫（圖2-3）圖2-3 水平循環(huán)式立體車庫搬運(yùn)器排列成兩層或兩層以上并作上下循環(huán)運(yùn)動而實(shí)現(xiàn)車輛多層存放的停車設(shè)備，根據(jù)循環(huán)的形狀可分為圓形循環(huán)式和箱形循環(huán)式。圓形循環(huán)式車庫一般存車位較少，出入庫時間短;箱形循環(huán)式車庫一般車位較圖2一4多層循環(huán)式立體車庫多，空間利用率高。在每列任意兩層的兩端，搬運(yùn)器以升降運(yùn)動進(jìn)行不同

6、層之間的循環(huán)。根據(jù)循環(huán)方向與停車方向的關(guān)系，可分為縱式和橫式兩類。根據(jù)汽車出入地下室的方式可分為由汽車自行駛到地下停車裝置上的直接出入式和用升降裝置使汽車出入的升降式。（4）巷道堆垛式立體車庫（圖2-4）圖2-4 巷道堆垛式立體車庫其工作原理和堆垛式立體自動化倉庫存取貨物很相似，采用堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)作為存取車輛的工具，所有進(jìn)到搬運(yùn)器的車輛均由堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)水平且垂直移動到存車位，或者從存車位取出，因此對堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺堆垛機(jī)成本較高 ,所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。 （5）垂直循環(huán)式立體車庫(圖2-5)圖2-5 垂直循環(huán)式立體車庫垂直循環(huán)類機(jī)械式停車設(shè)備

7、采用與地面垂直方向做循環(huán)運(yùn)動而達(dá)到存取車輛的停車設(shè)備。其工作原理是通過減速電機(jī)帶動傳動機(jī)構(gòu)，在牽引構(gòu)件鏈條上，每隔一定距離安裝一個存車拖架，存車拖架隨鏈條一起作循環(huán)運(yùn)動，從而達(dá)到存取車輛的目的。存車時，司機(jī)將車開至設(shè)備存車拖架準(zhǔn)確位置后，停妥后，司機(jī)出庫。按動操作按鍵，電機(jī)啟動，存車拖架隨之運(yùn)動，另一存車拖架轉(zhuǎn)動到進(jìn)口位置即停，則可進(jìn)行下一存車操作；取車時，按下所取車編號按鍵，設(shè)備動作，存車拖架按最短路程運(yùn)行至出口，司機(jī)進(jìn)入存車拖架，將車開出。該類型車庫占地小，容量大，利用地面兩個平面停車位可同時停放7-32輛車；機(jī)械性能穩(wěn)定，安裝操作簡便，配置靈活，存取車方便；運(yùn)行平穩(wěn)，制動可靠，安全性高，

8、外觀輕巧美觀。（6）簡易升降式立體車庫（圖2-6）圖2-6 簡易升降式立體車庫簡易升降類機(jī)械式停車設(shè)備把停車位分成上、下二層或二層以上，借助升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)使汽車存入或取出的一種機(jī)械式停車設(shè)備。該類車庫一般為準(zhǔn)無人方式，結(jié)構(gòu)十分簡單、建造成本較為經(jīng)濟(jì)，安裝周期也很短，性能可靠、操作也十分容易。該類車庫多適用于多用于私人住宅、企事業(yè)單位、地下室等場所，在面積一定時至少增加二倍以上的停車位。托運(yùn)盤作升降運(yùn)動的裝置有鋼絲繩式的、鏈?zhǔn)降?、液壓式的等形式。?）圓形立體車庫（圖2-7）臺灣省臺北市矽鋼中山停車業(yè)公司獨(dú)創(chuàng)圓形立體車庫，具有獨(dú)到之處。圓形立體車庫由于車輛存取時無橫向移動，出入庫速度高，具有

9、優(yōu)異的平穩(wěn)性，噪聲小，故障率低，成本低等特點(diǎn)。圖2-7 圓形立體車庫三、立體車庫方案設(shè)計1、車庫整體設(shè)計垂直循環(huán)式立體車庫主要由鋼結(jié)構(gòu)骨架、驅(qū)動裝置、機(jī)械傳動系統(tǒng)、電氣及自動控制系統(tǒng)、自動檢測系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等部分組成。垂直循環(huán)式立體車庫整機(jī)采用輕鋼結(jié)構(gòu)，對稱布置受力合理，既能滿足整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，又降低整機(jī)重量。采用鋼絲繩傳動，降低了機(jī)械噪音與磨損，成本低，維修便利。2、具體實(shí)施方案首先，車輛進(jìn)入地下一層，將車輛駛?cè)胪＼嚾肟冢藛T下車后到電腦前刷卡，程序控制，自動獲取車位，系統(tǒng)啟動升降機(jī)開始工作，將車輛下降到指定的需要停車目的層，到達(dá)指定位置后，智能小車開始工作，將車輛從升降臺上取下，將車

10、輛送至目的車位。3、各部位具體設(shè)計方案（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架支撐動力裝置、機(jī)械傳動系統(tǒng)和停車載荷，為保證停車設(shè)備安全、可靠的工作，它具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架由支柱、橫梁、斜拉桿、腹桿和支撐動力及附屬裝置的上、下支承梁等組成，其支柱通過螺栓與基礎(chǔ)相連。每層智能小車導(dǎo)軌與鋼結(jié)構(gòu)車庫連為一體。（2）驅(qū)動系統(tǒng)垂直循環(huán)式立體車庫采用電機(jī)驅(qū)動，符合本次設(shè)計的要求，電機(jī)設(shè)置在一層地面上，可正反雙向轉(zhuǎn)動，在車庫上、下部各有兩個大型鏈輪，下部的兩個鏈輪用一根傳動軸來連接，上、下部的鏈輪都固定在支撐架上并通過兩條鏈條相連，這樣可以使兩邊保持同步，確保工作起來震蕩較小，工作安全可靠，噪聲小

11、，采用的電機(jī)功率必須大一些才能保證工作的穩(wěn)定性。（3）鋼結(jié)構(gòu)骨架車庫骨架全由鋼材結(jié)構(gòu)組成，主要由立柱、橫梁、斜拉桿、加強(qiáng)肋等構(gòu)成；本次設(shè)計主要采用熱扎槽鋼結(jié)構(gòu)，材料均選牌號為q235-a。初選立柱型號為20 gb707-88，該車庫全部重量由四根大的立柱承受，四根立柱外型截面為正方形，中間為空的，外型尺寸為：正方形邊長為200mm,立柱厚度為40mm，高度為8000mm,立柱底部上焊有一塊正方形鐵板，邊長為400mm，厚度為30mm，鋼材上安裝四個地腳螺栓，保證立柱的固定，另外焊接肋板，增加立柱的強(qiáng)度。正面橫粱也承受很大的壓力，車輛的重量通過支撐架壓在橫梁上，用螺栓m24固定在立柱上或加肋板焊

12、接固定，它采用工字形截面，型號為熱扎工字鋼18 gb706-88，側(cè)面橫梁因受力較小，主要起連接作用，因此只需要外形合適就可以，可采用和正面橫梁一樣的連接方法，選熱扎槽鋼16即可。斜拉桿、加強(qiáng)肋均采用熱扎等邊角鋼截面，角鋼號數(shù)為10 gb9787-88，4、垂直循環(huán)式立體車庫運(yùn)行的可靠性與安全性垂直循環(huán)式立體車庫的機(jī)電設(shè)備和控制系統(tǒng)是車庫正常運(yùn)行的物質(zhì)保證，為了提高車庫運(yùn)行可靠性和安全性，因此對這些機(jī)電設(shè)備和控制系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性設(shè)計，在可能投資的情況下，保證一些關(guān)鍵部位的合理冗余，使車庫在個別機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障時仍能可靠安全運(yùn)行。對運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備和控制系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計，并在設(shè)計中考慮到性能匹配

13、，快速安裝、更換和調(diào)試。選擇微機(jī)控件plc，保護(hù)電路的設(shè)置，建立多渠道的光電檢測、軟硬件信號互鎖、限位、防自轉(zhuǎn)保護(hù)、過載保護(hù)、緊急停車按鈕等裝置，來確保整個系統(tǒng)安全、平穩(wěn)的運(yùn)作，以保護(hù)人員和設(shè)備的安全。在操作停車設(shè)備時，如遇到突發(fā)事故，按“緊急停車”按鈕可斷開所有電源，停止一切動作，同時報警，直至故障解除為止;同時要設(shè)置手動控制按鈕，在plc控制出現(xiàn)錯誤時，可以手動控制停車設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。對垂直循環(huán)式立體車庫的控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡要的設(shè)計，主要采用微型計算機(jī)和plc來組成自動存取車控制系統(tǒng)，微型計算機(jī)作主機(jī)，plc作下位機(jī)。主機(jī)的主要通過自動監(jiān)測系統(tǒng)確定托車盤的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過通信模塊傳輸給

14、plc; plc接收和分析主機(jī)傳輸過來的數(shù)據(jù)、指令并做出合理的工控安排，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動從而完成車輛的存取操作。該車庫通過ic卡來識別車主身份，存車時車主只需刷卡確認(rèn)并將車駛?cè)胝{(diào)出的停放車輛用的空托運(yùn)盤上，即可離開;取車時，車主刷卡后，系統(tǒng)將自動尋找對應(yīng)的汽車，并自行將其送回。利用ic卡控制器產(chǎn)生的辨識信息，以通信的方式去控制plc操作，可將刷卡、計時計費(fèi)與自動存取車系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)停車管理系統(tǒng)的自動化，整個過程不需要人工參與。垂直循環(huán)式立體車庫的機(jī)電設(shè)備和控制系統(tǒng)是車庫正常運(yùn)行的物質(zhì)保證，為了提高車庫運(yùn)行可靠性和安全性，因此對這些機(jī)電設(shè)備和控制系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性設(shè)計，在可能投資的情況下，

15、保證一些關(guān)鍵部位的合理冗余，使車庫在個別機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障時仍能可靠安全運(yùn)行;建立多渠道的光電檢測、軟硬件信號互鎖、限位、防自轉(zhuǎn)保護(hù)、過載保護(hù)等裝置，來確保整個系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)作。（一）弱電系統(tǒng)： 四、控制部分設(shè)計1. 檢測信號： 車庫檢測信號是控制程序執(zhí)行的重要依據(jù)?？刂瞥绦蚋鶕?jù)檢測到的信號順序執(zhí)行，控制輸出。 對每個上、下層載車盤，其運(yùn)行狀態(tài)只有上升、下降動作，載車盤停放位置只有上位或下位，所以都有以下檢測信號：載車盤上認(rèn)趾，載車盤上極限，載車盤下認(rèn)趾，載車盤下極限。在載車盤上位，均設(shè)有安全掛鉤，掛鉤也為兩種狀態(tài)，即掛鉤通電打開和斷電閉合，并通過一個特定的行程開關(guān)來獲取掛鉤狀態(tài)信息。載車盤

16、向上運(yùn)行過程中，檢測到上認(rèn)趾信號，則自動停止運(yùn)行，如果上認(rèn)趾開關(guān)被損壞，系統(tǒng)未檢測到信號，載車盤會繼續(xù)向上運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到上極限開關(guān)處時，上極限信號就會切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停電，無法繼續(xù)運(yùn)行，起著雙重保險的作用。載車盤向下運(yùn)行過程中，首先打開對應(yīng)的掛鉤，系統(tǒng)檢測到掛鉤打開的信號后，系統(tǒng)開始下降，如果掛鉤未打開，載車盤不會下降。下降過程中，當(dāng)檢測到下認(rèn)趾信號時，自動停止運(yùn)行，如果下認(rèn)趾開關(guān)被損壞，系統(tǒng)未檢測到信號，載車盤會繼續(xù)向下運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行到下極限開關(guān)處時，下極限信號就會切斷電機(jī)電源，使電機(jī)停電，無法繼續(xù)運(yùn)行，起著雙重保險的作用。plc還設(shè)有延時保護(hù)，在載車盤開始運(yùn)行的同時，plc開始計時，當(dāng)計

17、時時間到，而載車盤未運(yùn)行到位時，載車盤停止運(yùn)行，同時系統(tǒng)報警。另外，若兩道認(rèn)址開關(guān)均被損壞，載車盤運(yùn)行到位而無信號返回時，載車盤會繼續(xù)向上或下運(yùn)行，從而發(fā)生不可預(yù)料的事故，但通過plc的時間保護(hù)，則可對載車盤的運(yùn)行起到第三層保護(hù)的作用。 對中層載車盤，其運(yùn)行狀態(tài)只有左、右移動動作，載車盤停放位置只有左位或右位，所以有以下檢測信號：4在d位，4在e位，5在e位，5在f位，12在m位，12在n位，13在n位，13在o位。4號載車盤右移時，檢測到e位信號，則停止運(yùn)行；左移時，檢測到d位信號，則停止運(yùn)行。5號載車盤右移時，檢測到f位信號，則停止運(yùn)行；5號載車盤左移時，檢測到e位信號，則停止運(yùn)行。12號

18、載車盤左移時，檢測到m位信號，則停止運(yùn)行；右移時，檢測到n位信號，則停止運(yùn)行。13號載車盤左移時，檢測到n位信號，則停止運(yùn)行；右移時，檢測到o位信號，則停止運(yùn)行。 由于此車庫為前后雙列停放車輛，后排車的出入就得依賴前排的過橋車，過橋車的控制將是后排車出入的關(guān)鍵。過橋車有三個運(yùn)行位置，即左、中、右，所以有三個檢測信號：過橋車在d，過橋車在e，過橋車在f。 另外，每個車位設(shè)有車輛超長檢測，當(dāng)系統(tǒng)檢測到超長信號時，所有載車盤均不能動作，以保護(hù)車輛的安全。車庫入口處設(shè)有人員誤入檢測，防止人員在載車盤運(yùn)行過程中誤入，發(fā)生意外；也有在車庫入口處設(shè)有升降門或欄桿，起著防止人員誤入的作用，但升降門或欄桿的開啟

19、關(guān)閉受系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)聯(lián)鎖控制。 2. 急停信號： 系統(tǒng)必須在明顯處設(shè)有急停開關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外時，按下急停開關(guān)，斷所有電機(jī)的電源，使載車盤無法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及設(shè)備的安全。 3. 輸出控制信號： 系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機(jī)運(yùn)行方向信號，控制電機(jī)運(yùn)行信號，控制電磁鐵得、失電信號，控制燈光報警信號，控制車庫照明信號。 （一）強(qiáng)電系統(tǒng)： 強(qiáng)電部分包括控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，控制電機(jī)運(yùn)行接觸器。plc輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。 （二）系統(tǒng)設(shè)計： 系統(tǒng)采用plc控制，分設(shè)自動，手動，檢修三種狀態(tài)。檢修狀態(tài)下，所有檢測信號不參與控制。在手動與自動方式時，所有信號進(jìn)入plc，plc按照外部

20、檢測信號，輸出控制信號，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器線圈和電機(jī)接觸器線圈，以控制各載車盤運(yùn)行。 系統(tǒng)聯(lián)動聯(lián)鎖控制： 1、 上層載車盤不在上位或運(yùn)行不到上位，中層載車盤及過橋車不能運(yùn)行。 2、 下層載車盤不在下位或運(yùn)行不到下位中層載車盤及過橋車不能運(yùn)行。 3、 中層載車盤及過橋車運(yùn)行不到位，上下層載車盤不能運(yùn)行。 4、 前后超長開關(guān)只要被遮擋，所有載車盤都不能動作。 5、 入口處人員誤入被遮擋，所有載車盤都不能動。只有通過“復(fù)位”按鈕，才可解除此聯(lián)鎖。 6、 安全掛鉤不在開啟位置，無下降動作。 7、 任何載車盤觸發(fā)上、下極限限位開關(guān)，立即斷所有電機(jī)電源。 8、 急停按鈕按下，立即斷所有電機(jī)電源。 此項(xiàng)目

21、已驗(yàn)收并投入使用，就使用情況來看，不僅占地面積相對擴(kuò)大了4倍，而且，經(jīng)實(shí)地測試，最長的出車時間為85秒，真正做到了空間利用率高；運(yùn)行速度快，存/取車時間端；智能化控制，操作簡便；耐用性高，維護(hù)方便。 五、結(jié)束語 “車庫”是大中城市的熱門話題，國家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)”，隨著家用汽車的不斷增加，公共場所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會越來越突出，在人們對生活質(zhì)量和環(huán)境意識不斷增強(qiáng)之時“車庫”日漸成為熱門話題，機(jī)械自動化立體車庫將會在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。 立體車庫自動化控制系統(tǒng)主要包含以下五個子系統(tǒng)：自動收費(fèi)管理系統(tǒng)，自動存取車系統(tǒng)，遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)，自動道閘，監(jiān)控安保系統(tǒng)。以上子系統(tǒng)均由中央控制室統(tǒng)一控制，可為客戶規(guī)劃停車庫管理形式，發(fā)布車庫庫存容量，控制車流方案。 （一）自動收費(fèi)管理系統(tǒng) 自動收費(fèi)采用非接觸式ic卡。ic卡分長期卡與儲值卡兩種。對固定用戶，發(fā)行長期卡，費(fèi)用可在固定用戶交納管理費(fèi)用時一并交納；對臨時用戶，發(fā)行儲值卡，即：用