【正文】 國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市人口日益增多，特別是隨著改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)進(jìn)入了汽車擁有率進(jìn)入急速上升時(shí)期。本 課題以較為典型的升降橫移式立體車庫(kù)為研究對(duì)象，綜合介紹了升降橫移式立體車庫(kù)的運(yùn)行模式和操作模式。 本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外車庫(kù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，選擇三層三列式車庫(kù)結(jié)構(gòu)為研究模型。本文簡(jiǎn)單介紹了車庫(kù)的主體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對(duì)車庫(kù)的控制系統(tǒng)也作了詳細(xì)的說(shuō)明。在對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了常用的的 PLC 控制，運(yùn)用三菱公司的編程軟件編制了升降橫移式立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的程序，并經(jīng)調(diào)試、運(yùn)行，證明采用可編程序控制器 (PLC)作為控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)國(guó)家關(guān)于機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求的標(biāo)準(zhǔn)、升降橫移式立體車庫(kù)的實(shí)際運(yùn)行，在升降橫移式立體車庫(kù)中采取了一些必要的安全技術(shù)，這樣保證了車輛的 絕對(duì)安全，使得整個(gè)車庫(kù)可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。s programming software developed lifting and moving type threedimensional garage control system application, and the debugging and running, prove that using programmable controller (PLC) as control system is simple. Its stable, reliable, rapid, costeffective features make control according to the state of mechanical parking equipment general safety standards, lift the lateral movement type parking equipment and actual use in the lift move transversely type parking equipment necessary security technology, so that ensures the plete safety of the vehicle, make the whole garage can be safe and smooth operation. 【 Key words】 : Stereo garage。 The PLC。機(jī)械式立體車庫(kù)可充分利用地上資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問(wèn)題的重要途徑。 本設(shè)計(jì)主要是對(duì)車庫(kù)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確?？蛻敉＼嚾≤嚪奖憧旖莺桶踩?。升降橫移式立體車庫(kù)就組成部分而言，可分為三大部分：車庫(kù)結(jié)構(gòu)部分、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。 2 第一章 緒 論 立體車庫(kù)的發(fā)展有著重要的意義，立體車庫(kù)可充分利用地上資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問(wèn)題的重要途徑。 課題研究的背景和意義 隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車 工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來(lái)越多，而與此相對(duì)應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對(duì)全國(guó) 15 個(gè)大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動(dòng)車保有量與停車位之比平均為 ： 1，這一比值對(duì)于渴望 “車者有其位 ”的車主來(lái)說(shuō)，形式不容樂(lè)觀。上世紀(jì)80 年代初期，北京市權(quán)威部門對(duì) 2020 年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測(cè)僅僅是 70 萬(wàn)－ 80 萬(wàn)輛，而事實(shí)上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預(yù)期多了 100 萬(wàn)輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達(dá) 45 萬(wàn)輛。據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)開(kāi)發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設(shè)施的 “欠賬 ”最保守估計(jì)應(yīng)為 20－ 30％。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車輛平均增長(zhǎng)速度在 15%20%，而同時(shí)期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長(zhǎng)速度只有 2%3%，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車擁有量的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)速度，因此，我們必須重視城市停車難的問(wèn)題，并積極探求解決的措施。所謂軟措施，就是通過(guò)政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場(chǎng)利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車 對(duì)停車場(chǎng)的需求。而無(wú)論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、立交橋和 地下鐵路，編織出城市立體交通網(wǎng)，汽車的住宅 停車場(chǎng)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，由平面停車向立體停車，由簡(jiǎn)單的機(jī)械車庫(kù)向計(jì)算機(jī)管理高度自動(dòng)化的現(xiàn)代立體停車演變，成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。 作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識(shí)。機(jī)械式立體車庫(kù)既可以大面積使用，也可以見(jiàn)縫插針設(shè)置，還能與地面停車場(chǎng)、地下車庫(kù)和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難最有效的手段，也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。機(jī)械車庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù) 40 平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫(kù)，可使地面的使用率提高 80％ —90％，如果采用地上多層（ 21 層）立體式車庫(kù)的話， 50 平方米的土地面積上便可存放 40 輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開(kāi)發(fā)成本。應(yīng)該說(shuō)，機(jī)械車庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。機(jī)械車庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車難的問(wèn)題提供了方便條件。截至 2020 年底，我國(guó)個(gè)人汽車保有量為 12427672 輛。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地 下或地面停車場(chǎng)均解決不了上述問(wèn)題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)非常有效的措施。國(guó)家計(jì)委已明確機(jī)械式立體停車設(shè)備及城市立體停車場(chǎng)為國(guó)家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)。可以預(yù)見(jiàn)立體車庫(kù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。自 70 年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國(guó)家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家積極開(kāi)展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和制造應(yīng)用。 6 圖 13 國(guó)外高容量 的立體車庫(kù) 目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，易于安裝拆卸?？刂萍夹g(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機(jī)械式行程開(kāi)關(guān)、磁性接近開(kāi)關(guān)、光敏感應(yīng)開(kāi)關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈條和鋼絲繩長(zhǎng)度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影對(duì)比安全檢測(cè)、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。當(dāng)時(shí)日本全國(guó)汽車保有量大約為 500 萬(wàn)輛，大多采用的是垂直循環(huán)式停車設(shè)備。韓國(guó)機(jī)械車庫(kù)技術(shù)是日本機(jī)械停車技術(shù)的派生。由于這幾個(gè)階段得到政府的高度重視，各種機(jī)械停車 7 設(shè)備得到普遍開(kāi)發(fā)和利用，韓國(guó)近幾年增長(zhǎng)速度都在 30%左右。 圖 14 韓國(guó) LG公司研發(fā)的塔式 我國(guó)機(jī)械式車庫(kù)的早期研究開(kāi)發(fā)工作是從 80 年代中期開(kāi)始， 90 年代開(kāi)始引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使 用。機(jī)械式立體車庫(kù)是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國(guó)外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國(guó)停車產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、 省地的產(chǎn)品，滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。解決上述問(wèn)題，需要我們?cè)谡呤袌?chǎng)、管理和技術(shù)多方面做出努力。市場(chǎng)方面應(yīng)建立車庫(kù)市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除 “路滿庫(kù)空 ”現(xiàn)象。 8 圖 15 在我國(guó)廣泛使用的升降橫移式立體車庫(kù) 本文的主要工作目標(biāo)和意義 目前，立體車庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。因此，本文最終確定研究對(duì)象為升降橫移式立體車庫(kù)。由于受收鏈裝置及存取車時(shí)間的限制 ,一般為 2~4 層 (國(guó)家規(guī)定最高為 4 層 ),2 層、 3 層者居多 ,現(xiàn)以典型常見(jiàn)的地上 3 3 升降橫移式為例 ,說(shuō)明停車庫(kù)的運(yùn)行原理。 除頂層外 ,底層都必須預(yù)留一個(gè)空車位 ,供進(jìn)出車升降之用。 9 第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)定 降橫移式立體停車庫(kù)的系統(tǒng)控制選擇 PLC 作為設(shè)計(jì)中的主控制系統(tǒng)，能夠更好的滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。所以順應(yīng)時(shí)下的現(xiàn)狀立體車庫(kù)迅速發(fā)展起來(lái)，其設(shè)計(jì)也在不斷的趨向于完善化，本車庫(kù)模型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有很多不同的方法。采用單片機(jī)作為主控制器來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)所要設(shè)計(jì)的控制電路較多，較為復(fù)雜。 （ 2）單片機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期比較長(zhǎng)，系統(tǒng)調(diào)試耗時(shí)比較多。 （ 4）單片機(jī)控制系統(tǒng)，其控制程序基本上是匯編語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言雖然功能比較強(qiáng)大，但是程序編制工作量比較大。 方案二：基于 PLC 立體車庫(kù)模型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 （ 2）通用性好： 由于可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，一般有 CPU 模塊、電源模塊、PID 模塊、模擬輸入和輸出模塊等，可以用這些模塊靈活的組成各種不同的控制系統(tǒng)，對(duì)不同的控制系統(tǒng)，只需選取不同的模塊即可，因而具有很好的適用性 。 （ 4）具有順序、周期性的工作特征。 綜上所述：我們選擇方案二，即 PLC 作為設(shè)計(jì)中的主控制系統(tǒng)，能夠更好的滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。在對(duì)國(guó)內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及市場(chǎng)需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式立體車庫(kù)形式比較多，規(guī)?？纱罂尚。覍?duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，采用這類設(shè)備的車庫(kù)十分普 遍。 升降橫移式立體庫(kù)控制系統(tǒng)整體方案 升降橫移式立體停車庫(kù)是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信息和電氣技術(shù)于一體。如果說(shuō)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢”，框架是“區(qū)體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。 升降橫移式立體停車庫(kù)的系統(tǒng)控制原理 :操作者 (人 )要通過(guò)控制系統(tǒng)信息交流的平臺(tái)(界面 )把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)經(jīng)系統(tǒng)處理后， 然后系統(tǒng)把可識(shí)別的控制信息通過(guò)控制設(shè)備（ PLC）來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，進(jìn)而完成車庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)作。整個(gè)系統(tǒng)控制原理框圖，如圖 21 所示。 控 制 系 統(tǒng)操 作 者操 作 界 面車 庫(kù) 現(xiàn) 場(chǎng)檢 測(cè) 系 統(tǒng)執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 檢 測(cè) 裝 置 12 第三章 立體車庫(kù)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 立體車庫(kù)采用的方式為升降橫移式立體車庫(kù) 升降橫移式立體車庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。 立體車庫(kù)的基本結(jié)構(gòu) 升降橫移式立體車庫(kù)的工作原理 升降橫移式立體車庫(kù)每個(gè)車位都有載車板，車輛停在載車板上，最下層的載車板只做左右橫移，不能升降，中間層車位可以左右橫移和升降，上層車位只能升降，不能橫移，若中間層車位需要存取車，則需下層車位移出空位，才能降至底層，上層車位需要存取車，則需要中間層車位和下層車位移出空位方能下降至底層。下圖為一個(gè)地上 3 3 型七車位的升降 橫移式立體車庫(kù)，其工作原理是 :上層載車板可以做升降運(yùn)動(dòng)，中間層載車板可以做升降運(yùn)動(dòng)和橫移運(yùn)動(dòng)，下層載車板只能做橫移運(yùn)動(dòng)。 圖 31 七車位升降橫移式立體車庫(kù)工作原理圖 5 6 73 41 23 X 3 型 升 降 橫 移 式 立 體 車 庫(kù) 13 如圖 31 所示： 1 、 2 號(hào)車位可以直接存取車輛； 7 號(hào)車位需下降后再存取車輛； 3 號(hào)車位，則需先將 1 號(hào)和 2 號(hào)載車板右移，再將 3 號(hào)載車板下降后才能存取車輛； 4號(hào)車位，則需先將 2 號(hào)載車板右移，再將 4 號(hào)載 車板下降后才能存取車輛； 5 號(hào)車位需要先將 4 號(hào)四個(gè)載車板右移，再將 5 號(hào)載車板下降后才能存取車輛； 6 號(hào)車位則需要先將 4 號(hào)載車板右移，再將 6 號(hào)載車板下降后才能存取車輛。 立體車庫(kù)主要機(jī)械構(gòu)件及其功能 3 3 型升降橫移式立體車庫(kù)，其主要有六大部分組成，分別是：結(jié)構(gòu)框架部分，載車板部分，橫移系統(tǒng)，升降系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，安全防護(hù)系統(tǒng)。鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì)量易于保證，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時(shí)還可在地面拼裝成較大的單元，再進(jìn)行吊裝。由于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。 傳動(dòng)方式為電 動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪從而帶動(dòng)主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)行走輪帶動(dòng)載車板在導(dǎo)軌上做橫移運(yùn)動(dòng)，采用這種鏈傳動(dòng)方式與齒輪齒條傳動(dòng)方式相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。 3．二層載車板升降橫移傳動(dòng)系統(tǒng) 第二層車位是由一個(gè)橫移矩形框架及一個(gè)懸掛載車板組成，汽車駛上載車板后不光要進(jìn)行橫移運(yùn)動(dòng)，還要進(jìn)行垂直升降運(yùn)動(dòng)。 升降傳動(dòng)方式為：升降電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng)升降主動(dòng)鏈輪，使鏈條帶動(dòng)升降從動(dòng)鏈輪從而帶 14 動(dòng)升降主軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)升降鏈輪帶動(dòng)升降鏈條，從而帶動(dòng)載車板，實(shí)現(xiàn)二層載車板的垂直升降運(yùn)動(dòng)