（车辆工程专业论文）多层平面移动式滚道存放停车设备的设计研究.pdf

上海交通大学硕士学位论文 摘要 i 摘要 本文首先系统地介绍了目前常用的机械式停车设备的型式及各自的 特点 在第二章详细地介绍了多层平面移动式滚道存放停车设备在结构上 的特点同时还介绍了该停车设备运作方式对运作时间做了估算进一 步说明该设备的优点 多层平面移动式滚道存放停车设备的控制系统则是整个车库系统的 另一个主要组成部分 这也是本文论述的重点 详细地介绍了在实际的工 程应用中 停车设备控制系统的硬件配置以及软件的设计在选用停车设 备控制系统中的控制形式时综合考虑各种因素选择以可编程控制器 ( p l c ) 作为停车设备控制系统的控制核心并根据停车设备工作时输入和 输出的工作参量 完成可编程控制器的选型 停车设备控制系统的硬件和 软件相互依托 相互补充 才能有效地以最低的成本完成对停车设备系统 的控制 多层平面移动式滚道存放停车设备根据其工作原理以及实际的运动 规律 运用模块化的设计方法来编制停车设备的控制程序这样更有利于 程序的调试节约内部资源多层平面移动式滚道存放停车设备具有非常 广阔的发展空间和发展前景 其未来的发展方向就是要使停车设备实现真 正的智能化以互联网为依托实现网络化在停车设备原有的控制核心 ( p l c ) 不变的前提下p c 机作为上位机通过串口或并口通信实现上位 机对下位机可编程控制器的控制操作人可通过灵活多样比较友好的人 上海交通大学硕士学位论文 摘要 ii 机界面 监控停车设备的运行状况以及对停车设备发送控制指令p c 机作 为上位机 便可很容易通过互联网实现多层平面移动式滚道存放停车设备 的远程控制和网络化管理 关键词平面移动滚道存放智能化停车设备运作方式 上海交通大学硕士学位论文 abstract iii abstract first this thesis introduced systematically the pattern of the in common use parking equipments currently and each from of characteristics; at chapter 2 introduces the multi-story and plane-moving roller table deposit parking equipment on the structure of characteristics, still introduced parking equipments operation method and estimates the operation time, elucidates the advantage of this equipment. the control system of the multi-story and plane-moving roller table deposit parking equipment is also the point of the thesis, introducing in detail in actual engineering application, the hardware and the design of the soft ware of the parking equipments controls system. while choosing the control form of the parking equipments control system, synthesizing to consider various factors, we choose the programmable controller (plc) as the control core of the parking equipments control system, and according to the parking equipments import and outputs work parameters, complete the programmable controllers choice. according to the multi-story and plane-moving roller table deposit parking equipments principle and actual sport regulation, we design the parking equipments control procedure by the piece model. be advantageous to procedures adjust, economize the internal resources. the multi-story and plane-moving roller table deposit parking equipment has the very vast 上海交通大学硕士学位论文 abstract iv development space and the development foregrounds, its future development direction is to make parking equipment the really intelligent, relying on the internet, carrying out the network. at the constant premise of the parking equipments original control core (plc), the pc machine as the source machine, passing a string of or combining correspondence, carrying out controller from the source machine to the control of the programmable. operator can pass vivid, diverse and the friendly man-machine interface, supervise and control the parking equipments movement status and send out to the parking equipment manipulative instruction. the pc machine as the source machine can manage the multi-story and plane-moving roller table deposit parking equipment long-distance control through the internet very easily. key word: plane-moving, roller table deposit, intelligent, parking equipmentoperation method 上海交通大学学位论文原创性声明 本人郑重声明所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独 立进行研究工作所取得的成果除文中已经注明引用的内容外本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名于文 日期2005 年 1 月 21 日 上海交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文 保密在 年解密后适用本授权书 本学位论文属于 不保密 请在以上方框内打 学位论文作者签名于文 指导教师签名程晓鸣 日期2005 年 1 月 21 日 日期2005 年 1 月 21 日 上海交通大学硕士学位论文 第一章 1 第一章 绪论 1.1概述 随着我国社会经济的发展, 人民生活水平的提高, 城市汽车保有量特别是私人轿 车逐年递增, 年增长率达 3 8 % 以上, 停车难行车难矛盾日益尖锐按照国家标 准, 2 0 1 0 年城市人均道路面积可达到7 1 5 2 , 但届时城市汽车保有量也将是现在的4 倍以上, 可以预见城市交通问题将更加严重目前我国城市机动车辆的保有量与停车 位之比大约为 5 : 1 , 停车位的满足率只有 2 0 % 左右, 根据上述数据预计, 到 2 0 1 0年我国 将需要数百万个停车位参照国外城市公共停车泊位与车辆一般以 1 : 7比例来计算, 如果仅解决 1 / 3的京沪两地的马路停车问题, 建造停车场的潜在合同额就可达 1 4 6亿 元人民币在发达国家, 停车设备业早已是一个巨大的产业在国内, 上海在 1 9 9 6年 有机动车 2 0 万辆, 2 0 0 2 年猛增到 1 4 1 万辆, 现在上海的停车场规模总体上来说是供不 应求 只能满足 5 0 % 的需要 因此, 立体化停车将是今后停车场建设的发展方向, 停车 设备制造业面临千载难逢的发展良机, 具有高科技高安全性高可靠性高效率的 智能化机械式立体停车库将具有巨大的发展前景 1 . 2机械式立体停车设备发展概况 1.2.1机械式立体停车设备的优点 机械式停车设备问世至今已有 5 0多年的历史机械式立体停车设备具备以下几 个优点 机械式立体停车设备占地面积较小空间利用率高一般情况下其占地面 积约为平面停车场的 1 2 至 1 2 . 5 , 空间利用率比建筑自走式停车库提高了 7 5 % 造价低机械式停车设备每个车位投资约 3 万至 1 2 万元而建筑自走式停车 库每个车位的造价约为 1 5 万元以上 使用方便对操作人员的要求不高操作简单安全可靠存取车快捷 上海交通大学硕士学位论文 第一章 2 维护也很方便一般一次存取车时间不超过 1 2 0 秒 减少了因路边停车而引起的交通事故在许多城市的主要地段司机往往没 有找着停车场而把车停靠在路边这样就很容易阻塞交通甚至引起交通事故 增加了汽车的防盗性和防护性在车库的系统中配置有智能防盗装置防火 装置等增强了车库的整体安全 改善了市容环境在现代化的车库的设计中不仅仅只是为了满足停车要求 更主要的是让其融入城市的整体建筑环境中成为现代化大都市一道独特的风景 1 . 2 . 2国外机械式立体停车设备的发展状况 机械式立体停车设备是解决大都市停车难问题的有效方法 土地资源紧张是大都 市的现状发展较快的有日本德国法国意大利荷兰美国韩国等地尤其是 日本发展迅速, 走在了世界停车业前列 在亚洲机械式停车设备采用较早应用较普遍的是日本和韩国 日本从 2 0世纪 6 0年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设 备从事机械停车设备的开发生产销售和服务至今已有四十几年的历史目前 在日本从事机械式停车库及其设备开发制造的公司约有 2 0 0 多家其中生产机械式 停车设备的公司约 1 0 0 多家比较大的公司有新明和石川岛播磨日精三菱重工 等从 9 0 年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在 1 0 万以上目前全日本已经 投入使用机械式停车位超过 3 0 0 万个其中以升降横移式停车设备为主对于日本 优势在多层升降横移类垂直升降类水平循环类垂直循环类简易升降类等产品 上8 0年代开始向韩国中国和我国台湾省出口产品和技术9 0年代其汽车保有量 达到 6 2 0 0 万辆机械式停车设备也得到了高速发展年递增率达到 3 0 % 品种也从单 一的垂直循环式发展为多种形式其中比较突出的就有升降横移式立体停车库至今 已开发生产出九大类近百个品种还包括停放自重不大于 1 3吨的大型客车载货汽 车自卸车工程车等的机械式停车设备在日本机械式停车场己超出了单纯用于 停车的功能而是发展成了与城市环境融为一体具有较强的实用性观赏性和经济 开发价值的城市建筑 韩国机械设停车设备行业的发展历程比较平稳 2 0 世纪 7 0 年代中期为起步阶段 8 0年代为引进阶段9 0年代为供应使用阶段由于这几个阶段受到了政府的高度重 上海交通大学硕士学位论文 第一章 3 视 各种机械式停车设备的到了普遍的开发和利用 年递增速度达到 3 0 % ; 2 0 0 0 2 0 1 0 年为发展阶段自动化停车设备将随供应量不断的扩大而得到迅猛发展 德国和意大利等欧洲国家从事停车设备开发和生产也比较早 他们的优势在巷道 堆垛类产品上由于欧洲国家土地资源比较富余停车问题表现不很突出停车设备 应用量不是很大多数为巷道堆垛式产品多层升降横移式产品应用很好较好的公 司有意大利 s o t e f i n i n t e r p a r k 德国 p a l i s 等 1.2.3国内机械式立体停车设备的发展状况 我国在 2 0 世纪 8 0 年代初开始研制和使用机械式停车设备8 0 年代是起步阶段 9 0 年代以来特别在加入 w t o 后, 世界的加工和制造中心逐步向我国转移的趋势越来 越明显, 中国有望成为世界汽车制造中心 停车难是导致行车难最直接的因素, 如不能 妥善解决, 将直接影响汽车工业的发展和人民的日常生活 所以城市停车场所的建设, 尤其是能多停车位少占空间的立体停车库的建设有着十分重要的社会意义和经 济意义 鉴于上述情况停车设备的应用在我国己经形成了新兴的停车设备行业步入引 进开发制造使用相结合的初步发展阶段现在从事停车设备制造的企业数约有 1 0 0 家 其中主机生产企业超过 5 0 家 首批获的国家颁发的立体停车设备制造企业资 质的企业有 2 2家其中较大的停车设备制造企业如江苏省双良集团浙江省西子立 体停车有限公司等 据中国重机协会停车设备工作委员会提供的数据显示 2 0 0 3 年国 内安装建设的机械式立体停车库 3 0 3 个较 2 0 0 2 年增长 5 4 . 6 % 截至 2 0 0 3 年底全 国 3 1 个省自治区直辖市不含香港澳门及台湾的 5 6 个城市兴建了机械式立 体停车库目前我国机械式停车设备品种的满足率已达 9 0 % 左右有的品种填补了国 内空白产品国产化率达到 5 0 % 以上虽然产品经引进技术和自我研究开发生产技 术水平有了很大的提高许多设备采用了当前机械电子液压光学磁控和计算 机等领域的先进技术但国内大多数停车设备制造企业的产品为简易型停车设备只 有少数企业生产智能化立体停车设备而且其采用的是日本和国韩技术很少有自己 的知识产权 停车设备行业的发展牵涉到停车立法收费政策城市规划交通管理等诸多方 面目前我国有关城市停车的立法尚未完善城市停车规划停车管理办法停车收 上海交通大学硕士学位论文 第一章 4 费政策大多数还处于酝酿之中因此我国停车业的发展还需走一段艰难的历程但人 们普遍认为停车设备行业发展前景良好并已被誉为 2 1 世纪最热门的行业之一 1 . 3机械式立体停车设备的分类特点结构型式及技术性能 1.3.1机械式立体停车设备的分类 按照 j b / t 8 7 1 5 1 9 9 8 机械式停车设备类别型式与基本参数机械式立体车 库一般可分为以下几类: 升降横移式; 垂直循环式; 水平循环式; 多层循环式; 平面移动式; 巷道堆垛式; 垂直升降式; 简易升降式 表 1 - 1 机械式停车设备分类名称及代号 table1-1 classification, name and code of mechanical parking equipment 类别 升降 垂直 水平 多层 平面 巷道 垂直 简易 名称 横移 循环 循环 循环 移动 堆垛 升降 升降 代号 s h c x s x d x p y x d c s j s 表 1 - 2 机械式停车设备尺寸参数 table1-2 parameter of mechanical parking equipment 小型汽车 中型汽车 大型汽车 停放车辆尺寸 长宽高 4 7 0 0 m m 1 9 5 0 m m 1 5 5 0 m m 5 0 0 0 m m 1 9 5 0 m m 1 5 5 0 m m 5 3 0 0 m m 2 0 5 0 m m 1 5 5 0 m 最大机载载荷 1 7 0 0 k g 1 7 0 0 k g 1 7 0 0 k g 升降速度 2 . 7 m / m i n 5 . 0 m / m i n 2 . 7 m / m i n 5 . 0 m / m i n 2 . 7 m / m i n 5 . 0 m / m i n 升降电动机 1 . 5 k w 3 . 7 k w 1 . 5 k w 3 . 7 k w 1 . 5 k w 3 . 7 k w 横移速度 6 . 5 m / m i n 9 . 0 m / m i n 6 . 5 m / m i n 9 . 0 m / m i n 6 . 5 m / m i n 9 . 0 m / m i n 横移电动机 0 . 2 k w 0 . 4 k w 0 . 2 k w 0 . 4 k w 0 . 2 k w 0 . 4 k w 电源 a c 3 3 8 0 v , 5 0 h z a c 3 3 8 0 v , 5 0 h z a c 3 3 8 0 v , 5 0 h z 上海交通大学硕士学位论文 第一章 5 1.3.2机械式立体停车设备的特点 占地面积小空间利用率高 这是机械式立体车库的突出特点从占地面积来说一座垂直循环式停车场可在 不到 6 0 m 2的地面上停车 3 0辆左右 而如果在地面上平面停车轿车按 5 0 5 0 m m ( 长) x 1 9 5 0 m m ( 宽) 占地面积计算 则停车 3 0 辆需占地近 3 0 0 m 2 还不算车辆进出通道 显然 立体车库比平面停车可节省 5 / 6 的用地从空间利用率考虑由于减少了行走空间和 停车空间机械式立体车库所占用的空间仅为同规模自行式停车库的 1 / 2 1 / 3 0 使用方便效率高 机械式立体车库采用电脑控制自动化程度高操作简便工作可靠管理人员 少不需坡道存取车辆无须在车库内行驶机械自动记忆调车耗费时间少效率 高存取车时间一般为 1 2 秒3 5 秒 安全可靠 因为有可靠的安全闭锁及控制装置汽车不会丢失和损伤因不需司机驾驶车辆 在车库内行驶司机不会受到意外伤害 配置灵活 机械式立体车库具有多种形式可适应各种不同形式的建筑物 附加设备较少 机械式立体车库一般只在维修时才需人员进入 所以不需大量照明 通风 换气 水暖消防等设备 经济性好 机械式立体车库占地面积少空间利用率高便于合理规划优化设计综合性 经济指标较高 1.3.3机械式立体停车设备的结构型式及技术性能 本文选择目前比较常用的几种停车设备的型式作简要介绍 多层循环式 多层循环式图 1 - 1 较适于布置在楼宇地下室, 也可布置在地面上, 兼作搬运装 置的承车板布置在同一个垂直平面内的23 或多层水平输送线上, 用转层平移机构( 又 称日内瓦机构) 或汽车升降机实现车辆的停入移位及取出其优点是可充分利用地 上海交通大学硕士学位论文 第一章 6 下空间, 墙体建筑费不高, 隔振和噪声效果较好 但要求在进行地下设计时要对停车设 备的相关土建作充分考虑适宜用于车站商业楼宇和广场地下等处作中型社会用停 车设备 图 1 - 1 多层循环式 fig1-1 multilayer circulating mode 巷道堆垛式 该机械式停车设备的工作原理类似于大型自动化立体仓库 以巷道堆垛机式比较 常见图 1 - 2该设备一般采用双立柱式巷道堆垛机作为搬运装置, 高速运行入库 车在堆垛机载货台上同时作两维运动, 快速到达指定车位一般采用车位与巷道长度 方向垂直的横向布置, 也可与巷道长度方向平行的纵向布置 一般情况, 一个巷道设置 一台堆垛机, 也可在一个巷道中设置两台堆垛机, 承车板在堆垛机载货台上可旋转缩 进, 当两台堆垛机交汇运行时互不干扰也可以在载货台上作一带梳齿可伸进钢架 车位的承车架, 而省去承车板 此种形式适合于上百个, 甚至上千个停车位的大型自动 化立体停车库, 可使用现代自动化立体仓库的各种高科技技术, 如信号传输 位置检视 及运动控制等 该技术的方案因使用沿巷道纵向移动的堆垛起重机 因此停车设备不能设计的很 高即停放层数不可能多增加停放车辆存容量是通过在水平面内沿巷道纵向和横向 都布置存车区存放车位的形式来实现的这导致停车设备占地不够紧凑另外停车 设备设置一台巷道堆垛起重机以及只有一个共用的车辆进出口 加之存取车辆地面进 出停车设备还需要出入口取送机横移推拉操作所以停车设备动作效率不高巷道堆 垛起重机行走巷道和出入口取送机也使停车设备机械结构相对复杂 上海交通大学硕士学位论文 第一章 7 图 1 - 2 巷道堆垛式 fig1-2 alley stacking mode 垂直升降式 见图 1 - 3 在这种机械式停车设备中, 存取车时的主要运动是汽车沿垂直方向升 降由一个提升机向其两侧的存车区存取车辆用承车板或梳齿架存放车辆具体布 置形式有多种其中以纵向并列车位式最为常见 停车位设在垂直提升机的两侧, 停车方向与车进提升机提升架方向平行当车被 提升到指定层后用横移装置使其到达车位或反向将车从停车位取出, 下降出库 为提高库容量, 此设备可两台并联或数台串并联等组合应用该种停车设备目前已实 现智能化管理停放层数可多达数十层占地面积小应用较多 其缺点是: 每一辆车下需有一块存车托板该托板随车移动并作交换 每一层巷道两侧仅能存放一辆车同样高度下存容量较小 只有一套驱动机构, 车辆存取不能同时进行且一旦系统故障不能实现紧急 出车工作机动性较差 各类型机械式立体车库均有其他附属设备如转盘用于汽车原地调头转向停车 位置检测消防通风照明等安全装置及停电时的取车装置等 上海交通大学硕士学位论文 第一章 8 图 1 - 3 垂直升降式 fig1-3 vertical ascend and descend mode 1 . 4本课题的提出及研究内容 机械停车设备发展到今天其优越性十分明显它不仅大大提高了土地使用率 缩短车辆进出时间同时还具有施工期短管理先进运行安全操作方便等优点 而且它的适应性强可根据停车设备的实际情况进行灵活组合以最小的空间尽可 能发挥更大的容纳效果 但是这些常用的停车设备虽然有以上优点由于前面所示的结构及运作简图可 见它们有着共同的缺点即这些停车设备大都因车辆存容里较小一般只有几十个 存车位从而带来的问题是设备投资和使用成本昂贵另外一个在结构上的缺点是这 些停车设备均使用托板来存放车辆即每辆车均需要一块相对的托板来存放而每 一块托板又配有一套移动设备结果导致结构复杂和造价昂贵一般情况下这此致停 车设备的每个车位的造价为 3 1 5 万元人民币进口设备更贵这些缺点在较大程 度上制约了停车设备在我国的推广应用 针对上述停车设备的不足之处 一种新型机械式停车设备多层平面移动式滚 道存放停车设备 2 0 0 4年在上海交通大学机械与动力工程学院研究成功并获得国家发 上海交通大学硕士学位论文 第一章 9 明专利该项设备结构简单采用统一形式的滚道来托放和输送移动车辆从而省出 托板及其移动装置并且存放容量大造价相对较低可根据不同的应用场合及占地 设计组合便于标准化系列化生产的新型自动化立体停车设备 由于多层平面移动式滚道存放停车设备是一种全新的机械式停车设备 对其结构 的了解以及如何设计一种适合于它的控制系统是将这种新型停车设备投入到实际应 用中的关键因此本文对这种新型的停车设备的结构形式特点以及其控制系统的 设计进行比较全面和详细的介绍和研究 以期通过本文的研究为以后该项停车设备投 入实用打好技术上的基础 虽然本文并没有就此种停车设备将更加详细的设计方案作 为研究目标但比较全面地讨论了总体思路和方法具有全面性可以在实际设计该 停车设备的具体结构 比如存放车位数量 和控制系统形式有更大的自由空间 因此 本文对于该种形式的停车设备以及其它形式的停车设备的控制系统的设计研究具有 很大的指导意义 上海交通大学硕士学位论文 第二章 10 第二章 多层平面移动式滚道存放停车设备 结构及运作方式 2 . 1多层平面移动式滚道存放停车设备结构形式 目前常用的机械式停车设备中大多都因为车辆存容量小占地面积大而带来投 资和使用成本昂贵的问题而多数智能化机械式停车设备均由托板来存放车辆为此 还需配以一套移动或循环移动托板的机构且车辆存容量较小最终导致结构复杂和 造价昂贵而设有堆垛起重机的巷道堆垛类机械式停车设备虽然车辆存容量较大但 其结构相对复杂运作效率不高一种多层平面移动式滚道存放停车设备采用统一 形式的滚道来托放和输送车辆 而且无巷道 无巷道堆垛起重机无出入口取送机车辆 进出口增加一个并按进出功能分开设立 2 . 1 . 1系统组成 多层平面移动式滚道存放停车设备属于 机械式停车设备其结构如图 2 - 1所示主 要包括多层仓储式钢架两台相同的可垂直 升降移动的搬运器车辆托放滚道车辆分 隔定位取送装置如图 2 - 2 和图 2 - 3 所示 车辆入口和车辆出口另设置检测控制系统 包括智能化的停车管理系统多层仓储式 钢架位于两台升降搬运器的井道之间其上 每一层为存车区有多个存车位一般可横 向并排存放四辆车两台搬运器中一台对 应于车辆入口的专用于存车移车输送另一 台对应于车辆出口的专用于取车移车输送 4 5 3 2 1 6 5 转移存车区 车库管理区 图 2-1 停车设备结构示意图 fig2-1 structure of parking equipment 1.仓储式钢架 2. 存放车辆 3. 待存 车辆 4. 车辆入口 5. 搬运器 6.车辆 出口 上海交通大学硕士学位论文 第二章 11 78 987211 0 2 . 1 . 2托放滚道 车库存车位上的托放滚道用于输送库存车辆并兼起定位车辆的作用 共有两组三 排由可绕自身轴线自由转动的圆柱形无动力滚柱横向紧密排列构成在各存车区上 连续布置其中一组由滚道面成一较大夹角的两排滚道组成前轮托放滚道用于托住 库存汽车的前轮并将其纵向定位另一组是由单排水平放置的滚道组成后轮托放滚 道用于托住库存汽车的后轮如图 2 - 2和图 2 - 3所示在各存车区的前后托放 滚道之间设有长度跨整个存车的车辆分隔定位取送装置 车辆分隔定位取送装置位于 存放车辆的前后托放滚道之间可向左或向右沿托放滚道方向将车辆横移一个车位 的距离 图 2-2 托放滚道和车辆分隔定位取送装置侧视结构简图 fig2-2 structure of the roll way and the partition and direct current position take-sending equipment of the vehicle 1.仓储式钢架 2.存放车辆 7. 托放滚道 8. 定位杆 9.车辆分隔定位取送装置 10.轮轨 2 . 1 . 3车辆分隔定位取送装置 车辆分隔定位取送装置( 图 2 - 3 ) 主要功用是将存放于托放滚道上的车辆进行分隔 定位与横移取送 装置上对应每一存车位都设有一组四根外部覆有缓冲橡胶层的钢质 定位杆全部定位杆可同时转动 9 0度使其成对张开或收拢张开时各定位杆分别定 位于存放车辆各车轮的内侧轮圈将横向并排存放的车辆分隔定位保持车间距离 防止并排存放的车辆相互碰撞且张开定位后的定位杆与车轮端面平行其最大张开 外形尺寸小于两车轮内侧的轮距当张开的定位杆随同车辆分隔定位取送装置横移 时定位杆作用于汽车的内侧轮圈兼起横向移动存取汽车的作用 上海交通大学硕士学位论文 第二章 12 图 2-3 托放滚道和车辆分隔定位取送装置俯视结构简图 fig2-3 structure of the roll way and the partition and direct current position take-sending equipment of the vehicle 1.仓储式钢架 2.存放车辆 7.托放滚道 8. 定位杆 9.车辆分隔定位取送装置 10.轮轨 11.电机 图 2 - 4 为车辆分隔定位取送装置运动示意图 该装置由底部的轮轨导向并支承于 仓储式钢架上 其上有两台驱动电机 一台电机通过轮轨传动定位取送装置横向移动 另一台电机驱动具有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器而各定位杆由蜗轮蜗杆减速器驱 动用于完成定位杆的张开或收拢动作因此电机只需较小的功率当定位杆随取 送装置移动时可实现推拉滚道上的汽车 1 1 1 0 9 8 7 1 2 上海交通大学硕士学位论文 第二章 13 图 2 - 4 车辆分隔定位取送装置运动示意图 fig2-4 motion of the partition and direct current position take-sending equipment of the vehicle 1.仓储式钢架 7. 托放滚道 8. 定位杆 9.车辆分隔定位取送装置 10.轮轨 11 电机 2 . 1 . 4搬运器 位于停车设备两端的车辆进出口处各设有结构完全相同的搬运器用于待存取 车辆的托放和转移输送衔接搬运器与电梯驱动方式相同通过曳引机及相配对重在 各自的井道内升降 其结构如图 2 - 5 和图 2 - 6 所示 由托放滚道以及底座和支架组成 搬运器上在与存车区相同相对应位置也设置相似的托放滚道前轮托放滚道将车辆 纵向定位与存车位上的托放滚道不同的是搬运器上的托放滚道均在两端排列渐大 直径滚柱在中间排列小直径滚柱如图 2-4 所示且在搬运器上没有定位杆这种 结构形式的搬运器具有更明显的优点因为不再采用定位杆来定位所以不仅省去了 定位杆而且还省去了定位杆的由电机和减速传动机构组成的驱动系统以及相应 1 7 8 9 1 0 1 1 上海交通大学硕士学位论文 第二章 14 的检测和顺序控制环节 因此搬运器结构简单 同时由于节省了搬运器上定位杆位置的检测控 制打开定位和收拢动作时间使停车设备的 存取作业时间缩短由于托放滚道的设计采用 两端排列渐大直径滚柱的结构依靠渐大直径 的滚柱对车辆横向定位同样能满足车辆在垂 直搬运过程中并不很高的横向定位要求且又 不会阻碍车辆的横向移动因此这种结构形式 的搬运器具有很大的应用前景 图 2-6 搬运器结构侧视示意图 fig2-6 structure of the conveyer 3 .待存车辆 4 .车辆入口 5 .搬运器 1 0 缓冲弹簧 1 1 .托放滚道 2 . 1 . 5辅助设施 此外停车设备进出口处设有自动库门只有在库门关闭后方可开始存取车辆 汽车在库内及存取时的运行状态参数由车库的各种检测装置传感器摄像机等进行 检测并将这些信息输入计算机进行管理和控制采用通讯模块与上位机进行通讯 实现了计算机的现代化智能化管理使整个控制系统可靠性大大提高汽车行驶到 车库搬运器上司机即可交车汽车进入车库指定存车泊位的整个存车过程完全由 车库的计算机系统控制 取车由车库的控制系统把汽车从存车泊位取出并运送到地面 由司机开走 整个存取车过程 车库实行封闭式管理 完全实现了进出车的自动控制 大大增加了设备的安全性能 41 03 1 1 51 0 1 1 图 2-5 搬运器结构正视示意图 fig2-5 structure of the conveyer 上海交通大学硕士学位论文 第二章 15 2 . 2多层平面移动式滚道存放停车设备的运作方式 2 . 2 . 1停车设备存取车优化策略 智能化立体车库是一个典型的离散随机服务系统属于运筹学中排队论问题离 散系统是指状态变化只在离散随机时刻产生的系统即人库车流是随机离散的车辆 的存放时间也是离散随机的只有系统的服务时间( 即存取车操作时间) 是确定的但 不是一个恒定值( 仅与存取车位有关) 对于单巷道单服务台的车库而言可归纳为 m / d / i型排队论问题由此推出智能化立体车库的入库车流和停车时间都服从于 p o s s i o n 流分布所以根据 p o s s i o n 流定义知车辆相继到达是相互独立的到达的 时间间隔和停车时间是随机的且服从于 p o s s i o n 流的同一负指数分布输人过程对 时间是齐次的平稳的由此可获得在每一时间段内存车和取车的数量用作仿真的 输人和输出数据 2 . 2 . 1 . 1分区存取策略 分区存取旨在提高车库内最佳车位利用率从而提高车库的工作效率这是由于 车库系统的存取车服务时间虽然可确定但它却与车库中各车位有关靠近出入口处 的车位作业时间较少远离出入口的车位作业时间较长所以怎样根据各车辆的存放 时间来有效地利用车库出入口附近的最佳车位这即是分区存取策略可解决的问题 也是分区存取策略与随机存取车辆的主要区别所在 分区存取就是根据车辆存放时间的长短 把他们分别存放到车库远近不同的车位 区域即把存放时间短的存在出入口近的车位区域存放时间长的放在较远的区域 这样可充分利用最佳车位进行车辆存取客户等待时间就可减少车库分区多少涉及 到决策计算量的大小考虑到决策的适时性分区不宜过多 2 . 2 . 1 . 2交叉存取策略 交叉存取策略是从车辆存取顺序上进行优化存取的策略 即当同时有几辆需要存 入和取出的情况下选择怎样的服务顺序才能提高车库工作效率使客户的平均等 待时间最少目标函数最佳这就是交叉存取策略的目的所在交叉存取不遵循分区 上海交通大学硕士学位论文 第二章 16 存取中 f c f s ( 先到先服务) 的规则 而是对同一时间内所需要服务的存取车辆进行存车 和取车分组然后对两组服务对象进行存取车交叉服务方式具体对存车或取车客户 仍遵循 f c f s 规则 这样车库就可在交叉服务时通过减少总行程来减少服务作业时间 达到优化目的交叉存取的目标函数定义同分区存取策略 2 . 2 . 1 . 3自调整策略 自调整策略是利用车库设备的空闲时间对车库内的车辆进行自我调整来提高车 库的平均作业效率最终目的也是最大限度地利用车库的最佳车位即不管车辆存放 时间长短优先将车辆存入出入口附近的低位区中的空车位中以减少后继客户的存 车等待时间一旦有空闲就将存放时间长的车辆自动调整到车位的高位区从而让 出入口附近的低位区某些车位重新空出以提高该区域的最佳利用率当高位区车辆 快取出前再利用空闲时间将它们调整到低位区的空位上大大减少客户取车时等待 时间自调整策略的效果取决于车库的忙闲时间比若该车库无空闲时间则本策略 退化为分区存取策略可见本策略与分区存取策略是不冲突的它是一种更完善的分 区存取策略 在分区存取策略和交叉存取策略中客户的等待时间等于车库存取车作业时间 但在自调整策略中客户的等待时间小于存取车作业时间车辆存取作业时间包括了 自调整过程的作业时间而客户只关心存取车时所需等待时间的长短所以自调整策 略的目标函数只计算 n 次存取车辆所需时间不包括自调整次数和时间其数学模型 同上述两种只是计算的车位几乎为低位区 由上所述三种存取策略是相互关联逐步深入的优化过程可取用一种亦可综 合运用综合运用后效果则会更加显著多层平面移动式滚道存放停车设备采用自调 整与分区两种策略结合的存取方法来尽可能缩短存取车时间而提高设备运作效率 利 用车库设备的空闲时间对车库内的车辆进行自我调整来提高车库的平均作业效率 最 终目的也是最大限度地利用车库的最佳车位即不管车辆存放时间长短优先将车辆 存入出入口附近的低位区中的空车位中以减少后继客户的存车等待时间一旦有空 闲就将存放时间长的车辆自动调整到车位的高位区从而让出入口附近的低位区某 些车位重新空出以提高该区域的最佳利用率当高位区车辆快取出前再利用空闲 时间将它们调整到低位区的空位上大大减少客户取车时等待时间 上海交通大学硕士学位论文 第二章 17 2 . 2 . 2多层平面移动式滚道存放停车设备的运作方式 车辆在多层平面移动式滚道存放停车设备内的存车区上 按着靠存车搬运器井道 的排列形式存放而在转移存车区车辆的存放排列形式相反 多层平面移动式滚道存放停车设备的存车和取车移车过程可分别也可同时进行 但不会将待存车辆存入当前需取车辆所在层 2 . 2 . 2 . 1 存车过程 待存车辆驶上降在停车设备地面层入口内的存车搬运器后 停车设备的检测控制 系统对设备进行安全性检查确认停车设备库门已关闭将待存车辆提升输送至最近 的或指定的存车空位所在层 该层存车区的车辆分隔定位取送装置上的全部定位杆收 拢取送装置横移一个车位的距离伸入存车搬运器内前后轮托放滚道之间全部定位 杆再张开 取送装置横移退回隐入存车区内前后轮托放滚道之间并将搬运器上的待存 车辆拉至存车区的托放滚道上最靠近存车搬运器的存放车位存放 与此同时将原存放 位置上的其它车辆均向着同一方向横移一个车位存放 随后存车搬运器降至地面层入 口从而完成一次存车过程 2 . 2 . 2 . 2 取车过程 如图 2 - 1 所示取车搬运器先升至需取车辆所在层所在层车辆分隔定位取送装 置每次横移一个车位的距离随后全部定位杆收拢取送装置退回其上定位杆再次 张开将最靠近取车搬运器的存放车辆推到搬运器上与此同时该存车区原存放位置 上的其它车辆均沿着同一方向横移一个车位存放 如果最靠近取车搬运器的存放车辆 不是需取出车辆则取车搬运器升或降将该阻挡车辆转移输送至转移存车区一般设 置在中间层 如层数多至十三层以上也可在停车设备上设置两个转移存车区以加快存 取车运作效率由该层车辆分隔定位取送装置拉入重新存放随后取车搬运器再降 或升回到需取