【正文】 容車量也居于世界前列。如今，立體車庫在西歐、東南亞、韓國、日本都得到了廣泛的應(yīng)用，形成了一個包括制造、安裝、使用和維修的行業(yè)體系。目前在日木從事機(jī)械式停車庫及其設(shè)備開發(fā)、制造的公司約有 200 多家，其中生產(chǎn)機(jī) 械式停車裝置的公司約有 130 多家，比較大的公司有三菱重工業(yè)、石川島播磨重工業(yè)、日精、新明和工業(yè)、昭和起重機(jī)制作所等株式會社。另外還有一些公司專門生產(chǎn)停車場用的輔助設(shè)備 (如停車場管理系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)等 )。德國和意大利等歐洲國家從事停車設(shè)備開發(fā)和生產(chǎn)也較早，較好的公司有 :意大利，德國的 Pall 等。由于歐洲國家土地資源比較富余，停車問題表現(xiàn)不很突出，停車設(shè)備應(yīng)用量不是很大。韓國的機(jī)械停車設(shè)備技術(shù)是日本技術(shù)的派生，產(chǎn)業(yè)從 20 世紀(jì) 70 年代中期開始起步， 80 年代開始引進(jìn)日本技術(shù)，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化， 90 年代開始進(jìn)入供應(yīng) 使用階段。由于韓國政府的高度重視，各種機(jī)械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利第 1 章 緒論 3 用，近幾年泊位增長速度都在 30%左右。 國內(nèi)機(jī)械式立體車庫的發(fā)展 我國立體停車設(shè)備早期開發(fā)工作是從 20 世紀(jì) 80 年代末開始的， 1989 年推出了第一合雙層式停車設(shè)備。己經(jīng)開展工作研究、開發(fā)和制造機(jī)械式立體停車設(shè)備的單位有十多家左右，如北京恩菲科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、敬穩(wěn) (北京 )機(jī)電設(shè)備有限公司、江蘇雙良停車設(shè)備有限公司、杭州西子立體車庫有限公司、北京鴻安停車庫有限公司、許繼銀天車庫工業(yè)有限公司、上海天地停車設(shè)備有限公司、濟(jì)南天辰立體停車設(shè)備有限 公司、山東萊鋼泰達(dá)協(xié)固車庫有限公司等企業(yè)。我國立體停車設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)大多技術(shù)力量薄弱，自主開發(fā)能力差，多靠引進(jìn)國外技術(shù)圖紙或與外國的企業(yè)合作，制造水平基本上是跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)。 1990 年國家知識產(chǎn)權(quán)局開始授予停車設(shè)備專利，到 2021 年 12 月共有 350 項(xiàng)專利通過了實(shí)質(zhì)性審查或授予了專利權(quán)。其中發(fā)明專利 85 項(xiàng)，實(shí)用新型專利 251 項(xiàng)，外觀設(shè)計(jì)專利 14項(xiàng)，分別占 %， %和 4%(發(fā)明專利還較少，即原創(chuàng)性的成果少，停車設(shè)備領(lǐng)域研究的深度和水平有待提高 )。我國在 80 年代就曾由機(jī)械部策劃引進(jìn)，但直到 90 年代初 才受到重視， 1997 年，籌建成立了停車設(shè)備行業(yè)協(xié)會，建設(shè)部、公安部、勞動部現(xiàn)在都己制定專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并指定了歸口管理部門。在北京、上海、廣州、深圳等地己經(jīng)建立起一些立體停車庫，產(chǎn)品主要從韓國、日本、德國等進(jìn)口，國產(chǎn)比例約為 30%近幾年來，由于汽車工業(yè)和汽車需求市場的快速發(fā)展，國內(nèi)自動化立體停車庫市場正以直線上升的態(tài)勢在飛速發(fā)展。深圳、上海、廣州、重慶等城市正在建設(shè)，有些已經(jīng)建成使用，收到了很好的效果。北京市 2021 年新建立體車庫 67 個，泊位 14906 個，占全國泊位總數(shù)的 61%，比 2021 年增長%；上海市新 建立體車庫 41 個，泊位 3380 個，占全國總泊位數(shù)的 14%，比2021 年增長 47%。近日，濟(jì)南天辰立體停車設(shè)備有限公司的一座升降橫移式立體車庫在山東省立醫(yī)院建成并使用，該車庫造價 100 余萬元，共設(shè)有 36 個車位，是濟(jì)南市第一座投入使用的機(jī)械式立體車庫。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國安裝投運(yùn)的停車位己從 1989 年的 68 個增加到 2021 年的 24507 個，尤其是 2021 年安裝投入運(yùn)行的泊位數(shù)超過了過去歷年安裝投運(yùn)的總和，但只占到總需求量的 2%左右。從分布情況看，己安裝、投運(yùn)的停車庫分布在 25 個省 (市 )、自治區(qū)的 30 多個城市，除 北京、上海這樣的大城市外，已擴(kuò)展到省會城市，甚至一些中小城市 (如無錫、常州、溫州等 )。從采用機(jī)械式停車設(shè)備的類型看，應(yīng)用較多的仍然是升降橫移類、簡易升降類、倉儲類 (包括巷道堆垛類和多層平面移動類 )和垂直升降類，尤其是升目前我國立體停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展我國是從 20世紀(jì) 80年代初開始研制和使用機(jī)械停車設(shè)備的。 80 年代尚處于起步階段， 90 年代以來，機(jī)械停車河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 4 設(shè)備逐漸步入了技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)相結(jié)合的初步發(fā)展階段，得到了較快的發(fā)展，已經(jīng)形成為新興的停車設(shè)備行業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 1997 年全國只有 9 個機(jī)械式停車設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)， 只有 11 個省、市、自治區(qū)的 13 個城市擁有機(jī)械式停車設(shè)備。而截至 2021 年底，全國的機(jī)械式停車設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)已發(fā)展到 100 多家，已有 27個省、市、自治區(qū)的 94 個城市興建機(jī)械式立體停車全國機(jī)械式停車庫 (泊位 )擁有量達(dá)到 284, 752 個。目前，我國的機(jī)械停車設(shè)備在生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量方面，已接近國外先進(jìn)水平。許多設(shè)備采用了當(dāng)前機(jī)械、電子、光學(xué)、磁控、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，大大提高了產(chǎn)品在技術(shù)含量、智能程度、運(yùn)行可靠性等方面的性能。近年來，立體停車設(shè)備的自主研發(fā)工作也越來越被重視，國內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)都投入技術(shù)力量，對 機(jī)械立體停車設(shè)備的各個方面，例如結(jié)構(gòu)優(yōu)化、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、存取策略優(yōu)化、可靠性分析、生產(chǎn)工藝等方面進(jìn)行研究，取得了很多的成果。與此同時，國家也逐步配套與停車產(chǎn)業(yè)相關(guān)的法規(guī)和各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，先后制訂了多項(xiàng)停車設(shè)備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，以加強(qiáng)規(guī)劃引導(dǎo)、技術(shù)開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作，雖然機(jī)械式立體停車庫在中國作為新興的產(chǎn)業(yè)，具有相當(dāng)可觀的發(fā)展前景，但是目前仍未進(jìn)入高速發(fā)展時期，主要因?yàn)槲覈牧Ⅲw停車設(shè)備行業(yè)的發(fā)展存在著一些問題 :首先，雖然行業(yè)里的企業(yè)已經(jīng)形成一定的規(guī)模，但是發(fā)展不平衡，骨干的大中型企業(yè)在 20 家左右，其它的則是中 小企業(yè)居多，中小企業(yè)技術(shù)力量薄弱，靠仿效或引進(jìn)國外的技術(shù)，缺乏自主開發(fā)能力。其次，機(jī)械式立體車庫是對安全性能要求很高的機(jī)電一體化設(shè)備，但是有些自主研發(fā)的產(chǎn)品缺乏深入的研究，產(chǎn)品的可靠性、安全性、耐久性還不能完全保障；第三，市場競爭無序，目前總體生產(chǎn)能力過剩，價格偏低；政府在對立體停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策方面嚴(yán)重滯后；此外，平面停車場收費(fèi)低廉以及人們在意識上尚未完全轉(zhuǎn)變，也是立體停車難以普及的重要原因。由此看來，為加快我國機(jī)械停車設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要在政策、市場、管理和技術(shù)等多方面做出努力 : (1)政策是解決此問題 的關(guān)鍵，政府的扶持對于新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分重要。政府應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家的相關(guān)政策法規(guī)，完善機(jī)械式停車設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，規(guī)劃專用和公共停車位數(shù)量，實(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定合理的停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資者和經(jīng)營者優(yōu)惠政策等。 (2)市場方面，可調(diào)高路面停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，利用價格杠桿刺激立體停車庫的市場需求；鼓勵市場規(guī)則與政府調(diào)控相結(jié)合，促進(jìn)立體停車行業(yè)的良性發(fā)展。 （ 3）提高機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，是解決問題的根本措施。鼓勵國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)在機(jī)械停車設(shè)備研究上投入更多的技術(shù)力量，開發(fā)出高效、節(jié)能、安全、符合本國 國情的產(chǎn)品 ,鑒于目前很多中小企業(yè)采用的是從國外引進(jìn)的技術(shù)，應(yīng)提倡企業(yè)將技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)相結(jié)合，在消化吸收的基礎(chǔ)上注重技術(shù)第 1 章 緒論 5 創(chuàng)新，提升產(chǎn)品的競爭力。 機(jī)械式立體停車庫的特點(diǎn) 以立體化形式存放車輛的機(jī)械式停車庫叫做機(jī)械式立體停車庫，是一種技術(shù)密集型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，發(fā)展?jié)摿艽?，具有很多?yōu)點(diǎn) : (1)節(jié)省占地面積。一般約為平面停車場的 1/21/25，立體車庫最大的優(yōu)勢就是能夠向高空、地下發(fā)展，利用小的占地面積實(shí)現(xiàn)大的車輛存儲。 (2)建設(shè)成本低。由于機(jī)械式立體停車庫主要向垂直空間擴(kuò)展，雖然工程費(fèi)用 較高，但可省去大量的土地使用費(fèi)等開支，因此就單個泊位的建設(shè)成本而言，一般低于同等規(guī)模的平面停車場。 (3)自動化操控，使用方便。機(jī)械式立體停車庫自動化程度高，用戶通過簡單操作，就能實(shí)現(xiàn)車輛的自動存取；配備自動檢測系統(tǒng)以及安全保護(hù)措施，安全性能好。 (4)配置靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。機(jī)械式立體停車庫具有多種類型，設(shè)計(jì)上具有較大的靈活性，可適應(yīng)各種形式的地形或建筑物。機(jī)械式立體停車庫在具有上述優(yōu)點(diǎn)的同時，也存在一些缺點(diǎn)，并且在一定程度上制約了其推廣和應(yīng)用：首先，造價偏高，除了建筑和設(shè)備的投資費(fèi)用，還需要維護(hù)的投入，以保 障設(shè)備的安全、持久地運(yùn)行；第二，進(jìn)出車時間長，雖然各種類別的機(jī)械停車設(shè)備對單車最大進(jìn)(出 )時間一般控制在 2 分鐘以內(nèi)，但由于單套設(shè)備往往只有一套執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不允許多輛車同時出入庫，如果面臨高峰期，勢必會出現(xiàn)等候現(xiàn)象。 機(jī)械式立體停車庫的主要類型 所謂機(jī)械式停車設(shè)備，是指將汽車搬運(yùn)或存放到泊車位使用的機(jī)械設(shè)備的總稱，主要由鋼結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等幾個部分組成。根據(jù)我國發(fā)布的 JBT 87131998《機(jī)械式停車設(shè)備類別、型式與墓本參數(shù)》標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械式停車設(shè)備的類別名稱及代號現(xiàn)介紹幾種具有一定代表性的 類型 : 升降橫移式停車設(shè)備利用載車板的升降或橫移來實(shí)現(xiàn)車輛的存取，此類停車庫將載運(yùn)和存放汽車的載車板與升降裝置組合在一起使用，構(gòu)成立體化存車的形式，多為中、小型車庫，泊位數(shù)目從幾輛至幾十輛不等，一般設(shè)計(jì)為 2 或 3 層，極少超過 5 層。結(jié)構(gòu)上，除頂層外，每層均有一個空車位，作為交換車位；車輛進(jìn)出層的載車板僅作橫移運(yùn)動，最頂層或地下最底層的載車板只作升降運(yùn)動，中間層既能升降也能橫移。這種類型的立體車庫造價不高，車位的布置緊湊，易于實(shí)現(xiàn)自動控制，在樓宇地下室或住宅小區(qū)的空地上布置較為方便，特別適用于平河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 6 面自走式停車庫的 改造工程。缺點(diǎn)是每塊載車板都需要配套的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可靠性不易保障，飛層數(shù)不宜設(shè)計(jì)太高，車位數(shù)不宜太多，否則存取流程過于冗雜，能源浪費(fèi)很大。垂直循環(huán)式立體停車庫是循環(huán)式中最有代表性的，主體是垂直回轉(zhuǎn)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)，車輛停放在呈圓形或長圓形配置的數(shù)個托盤上，由鏈條帶動做垂直循環(huán)運(yùn)動，在平動機(jī)構(gòu)控制下保持車位水平。這種車庫由單一大型電機(jī)驅(qū)動，最大的優(yōu)點(diǎn)是電氣控制系統(tǒng)簡單，但缺點(diǎn)也很明顯，例如泊位數(shù)受電機(jī)功率及結(jié)構(gòu)等因素限制、傳動噪音大、存取速度慢、能耗高等，因此呈逐步淘汰之勢。垂直升降類立體停車設(shè)備利用升 降機(jī)構(gòu)將車輛提升到目標(biāo)層，再啟動橫移機(jī)構(gòu)把車存入泊位中，工作方式類似于電梯。這種車庫有幾十米高，每層可設(shè) 2 個或多個泊位，可單獨(dú)建設(shè)或安裝于建筑物內(nèi)，一般采用可編程序邏輯控制器構(gòu)成其自動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛的全自動存取、自動計(jì)費(fèi)等功能。垂直升降式立體車庫的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)更為復(fù)雜，對地基、消防、運(yùn)行可靠性和安全性的要求也更高，因此造價較高。但是相比于其他形式的立體車庫，其在空間利用率、技術(shù)性能、結(jié)構(gòu)剛度、存取效率以及能耗等很多方面都更有優(yōu)勢，具有很廣闊的發(fā)展前景。巷道堆垛類立體停車設(shè)備是利用巷道堆垛機(jī)或橋式起 重機(jī)作為搬運(yùn)裝置，進(jìn)入到搬運(yùn)裝置中的車輛可同時進(jìn)行兩維的運(yùn)動，快速到達(dá)指定車位，再用存取機(jī)構(gòu)將車存入泊位。這種車庫類似于立體倉庫，最早出現(xiàn)在美國，適合于上百個、甚至是上千個停車位的大型自動化立體停車庫，當(dāng)然造價也是很高的。 研究思路和主要研究工作 (1)查閱文獻(xiàn)資料，了解機(jī)械式立體停車庫的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、各類機(jī)械立體停車設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)；比較幾種主流形式在空間利用率、造價、存取時間、技術(shù)性能、能耗等方面的特點(diǎn)；注意文獻(xiàn) 中有關(guān)控制系統(tǒng)研究的部分。 (2)在車庫總體方案和自動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的墓礎(chǔ)上，參照立體停車庫存取流程，考慮設(shè)備運(yùn)行的高效、安全、可靠等要求，分析和設(shè)計(jì)具體的軟件實(shí)現(xiàn)方案， 包括功能的構(gòu)建、可行性分析、軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)、程序流程圖的繪制等。本論文在查閱大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，以新型智能立體停車庫的控制系統(tǒng)為研究對象，著重于控制系統(tǒng)軟件方案的制定和具體實(shí)現(xiàn)，主要內(nèi)容包括 : 1)立體車庫的總體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理分析； 2)立體車庫控制系統(tǒng)的硬件方案； 本章小結(jié) 本章介紹了機(jī)械式立體停車庫的概念用途，立體車庫的優(yōu) 缺點(diǎn)和主要類型、第 1 章 緒論 7 發(fā)展歷程以及過內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及目前國內(nèi)行業(yè)發(fā)展中存在的一些問題。此外，闡述了研究思路及論文的主要研究內(nèi)容。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 8 第 2 章立體車庫的總體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理 車庫選型 通過分析比較各種類型的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合技術(shù)可行性和投資經(jīng)濟(jì)性，本課題的立體車庫類型設(shè)計(jì)為垂直升降式，這是因?yàn)樵趲追N應(yīng)用較多的類型中，垂直升降式是綜合性能十分優(yōu)良的一類，具有空間利用率高、技術(shù)性能好、能耗低、噪聲小、速度快、操作簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。循環(huán)式立體車庫雖結(jié)構(gòu)簡單，但存取速度過慢、能耗高、噪音和震動大，只是早 期的立體車庫形式，目前較少使用；升降橫移類的應(yīng)用較為廣泛，但自動化程度及存取效率較低，受傳動鏈繩和存取時間限制，可建停車規(guī)模有限；巷道堆垛式的投資成本很高，適用于庫容量需求極大的場合，本課題暫不涉及這類立體車庫的研發(fā)。此外，課題的研究目的是實(shí)現(xiàn)直線電機(jī)直驅(qū)技術(shù)在機(jī)械式立體停車庫中的應(yīng)用，若采用升降橫移式，需要配備多套升降和橫移驅(qū)動機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而垂直升降式的立體車庫僅需兩套驅(qū)動機(jī)構(gòu)就能夠?qū)崿F(xiàn)車庫的正常運(yùn)作，更適用于直線電機(jī)直驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用。 垂直升降式立體車庫概述 垂直升降式立體停車庫習(xí)慣上稱 為電梯式或塔式立體車庫，是利用升降機(jī)構(gòu)和存取機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車輛存取的機(jī)械停車設(shè)備，一般由鋼結(jié)構(gòu)框架、升降裝置、存取裝置、載車臺回轉(zhuǎn)裝置、安全保護(hù)裝置、控制系統(tǒng)和檢測裝置等組成。此類車庫的停車位分布在井道周圍，每層可設(shè) 2 個或多個泊位，一般在 10 層以上，可停放幾十輛車，而占地面積不到 50m2,所以具有很高的平面和空間利用率，很適合建在城市中心或者住宅小區(qū)內(nèi)。