作品类别太阳能非机动车智能停车装置

;带格式的字体：（默认）黑体，（中文）黑体，三号：;带格式的字体：（默认）黑体，（中文）黑体，三号：:带格式的字体：（默认）黑体，（中文）黑体，三号：'带格式的〔+中文标题字体：（默认）+中文标题（宋体），（中文）（宋体）'带格式的[+中文标题字体：（默认）+中文标题（宋体），（中文）（宋体）'带格式的+中文标题字体：（默认）+中文标题（宋体），（中文）（宋体）'带格式的+中文标题字体：（默认）+中文标题（宋体），（中文）（宋体）:带格式的字体：（默认）黑体，（中文）黑体，小五）带格式的字体：（默认）楷体，（中文）楷体，小五:带格式的字体：（默认）黑体，（中文）黑体，小五:带格式的字体：（默认）楷体，（中文）楷体，小五.；带格式的字体：（中文）黑体，四号:带格式的字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号1:带格式的字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号；带格式的字体：加粗带格式的：字体：三号作品类别： 太阳能非机动车智能停车装置A作者：张小奕，吴雨柔，李俊，彭天意—一,指导老师：郭岚南京林业大学汽车与交通工程学院交通工程系,摘一S：徘机动车出行在国内大多城市比例较高，特别是校园出行，非机动车为主要交通工具J随着出行需求的不断增加,校内的非机动车数量激增：各种矛盾也逐渐显现。为优化校内非机动车停车空间、助力绿色出行、促进校园交通安全发展，本课题组以南京林业大学新庄校区为例，开展非机动车停放情况实地调查，针对校内自行车乱停乱放、占用公共设施区域造成的“出入难”、“管理难”等问题，设计出一款绿色环保、多量存储、存取快捷且防盗的非机动车停车装置，并在数据分析的基础上，规划出该停车装置在校内的布局。该装卷同样适用于城市的非机动车停车和充电等服务。关键词：声校校园；太阳能；非机动车；停车装置 1研究背景，J.1非机动车发展现状随着我国经■济水平的快速发展，高校招生规模与用地规模不断拦JE机动车且成为大学校园的生要交通方式之一同时，城市共享单车的迅猛发展，•定程度上也促进了校内出行由步•行向非机动车的转变。但由于现有的停车没施数量不足、资源配置不当，以及缺少对车辆的统一规划勺管理，非机动车乱停全带来孑隐患出随着我国经济水平的快速发展，高校招生规模与用地规模不断扩大，非机动车已成为大学校园的主要交通方式之一。同时，城市共享单车的迅猛发展，一定程度上也促进了校内出行由步行向非机动车的转变。但由于现有的停车设施数量不足、资源配置不当，以及缺少对车辆的统一规划与管理，非机动车乱停乱放、道路拥堵等问题日益严重，给师生及外来访者的出行造成不便，影响了校园环境，也为校园交通安全带来了隐患川。32非机动车停放设施发展现状 :承格式的：字体：必粗 一目前我国自行车停车位的理念停留于生产简易、成本低廉的层面，以造型简单的传统铁架或者停车桩， 〔祷格式的：行距：多倍行距1.25而为主如图1,多数共享单车只有划线分隔的“电子围栏”停车区域如图2,在用户研究、性能开发及科技创新等方面投入相对较少⑵。由于电动自行车存放于楼道中存在安全隐患，多数高校会设置专门的停放区域，并提供充电服务如图3。但随着电动自行车的数量增加，而充电口数量有限，高校全体师生的需求无法得到满足。此外，存放场所线路拥挤、缺少统一规划、安全措施不到位等问题也易引发安全问题。因此，在目前非机动车停车难、充电难的情况下，设计出一套实用且提升停车区域使用效率的停车装置十分必要，可优化校内非机动车停放空间、助力绿色出行、促进校内交通安全发展。图1-公共自行车停车装置 图2-共享单车停车区域 图3-电动自行车充电装置J.3基本概述,南京林业大学建校历史悠久，由于设计时，对校园师生非机动车的增长态势预估不足，当下非机动车停车设施简陋粗糙、数量不足主要以划线或实物分隔出几块露天停车区域为主。淮安校区人数相对较少，白马校区尚未建成，为了使研究对象更具有代表性，课题组选取南京林业大学新庄校区为研究对象。新庄校区地势较平坦，功能分区较明确，周围是玄武大道和锁金村社区。校内包含两块居民住宅区域，人便格式的：字体：加粗 一:祷格式的：字体：+中文正文（雨

:带格式的：字体：+中文正文藻而员出入较为频繁，非机动车交通量不断增长，有限的停车空间正遭受严峻的挑战。图5非机动车侵占绿地.带格式的：字体：TimesNewRoman:带格式的：居中，缩进：首行缩进：0字符2一校园非机动车停车系统现状分析A校园内非机动车出行主要有如下特征：出发地集中、出行时间集中、目的地集中。非机动车的停放具＜有占用空间大、不便于停取车、存在安全隐患、破坏绿地等表征。校园内非机动车出行特性分析（1）出发地集中 ・结合调查结果与校内学生公寓区入住情况，可以发现非机动车使用需求与学生所在年级、与教学区的带格式的：居中，缩进：首行缩进：0字符，行距：多倍行距1.25字行 ：:带格式的：字使：+中文正文（宋体） ；:带格式的：字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号1;带格式的：字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号1；带格色的：字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号:;带格式的：行距：多倍行距1.25字行 1;带格式的：字体：加粗 ;:带格式的：行距：多倍行距1.25字行 :距离有很大关系。例如研究生公寓，居住的主要是在读研究生，由于有较多科研任务，许多人会选择购置代步车辆以节约时间成本，因此研究生大楼附近非机动车聚集停放的现象十分明显；例如公寓三区（玄武公寓），地理位置距离教学区、公共服务设施区域较远，选择购置代步车辆的人也较多。（2）出行时间集中出行时间分为两大类：一类是教学时间，一类是用餐时间。教学时间主耍集中在上午07：30-10：00、下午13：30-16：30.晚间18：00-21：00,非机动车使用者出行目的主要是上课、自习、实验；用餐时间集中在中午11：30-13：30、傍晚17：00-18：30,非机动车使用者出行目的主要是食堂用餐。（3）目的地集中疫情期间学生活动范围受限，校内非机动车使用者的出行目的主要是上课、自习、用餐，因此目的地集中在教学楼、院楼、实验楼（逸夫楼）、图书馆及各个食堂。目的地的集中会导致各个目的地在短时间内有大量非机动车聚集，非机动车停车需求陡增，对非机动车停车处的设置和容量要求较高。2,2现状问题分析 径格式的：字体：加粗（1）占用空间大出行者一般急于停车，因此停放不整齐的情况十分常见，该现象在教学楼附近，尤为明显，更易导致过多空间被占用，影响其他非机动车进出和机动车行驶，存在安全隐患。此外，由于南京多风的气候特点易将校内露天停放的非机动车吹倒，这不仅会给正在取车的同学带来安全隐患，倒下的自行车会占用更大的空间，使得停车点的利用率进一步降低。（2）停取车不便相较于停车规划合理、车辆摆放整齐的教九楼，教五楼、教主楼、逸夫楼等作为建成已久的教学楼，由于初期建设时对校内非机动车数量变化预估不足，其附近的非机动车停车需求量大且集中，出现了明显的停车乱象。根据调查，周一至周五在这一区域内停放的非机动车（包括自行车、共享单车、电动车）有500-700辆，在教五楼前围成两到三圈，严重挤占了人行道和机动车道空间，带来停车难、取车难等问题。尽管目前已采用栏杆隔离出非机动车停车区域，但不规范的停车依然存在。（3）破坏绿地，影响校园形象经调查，如南大山公寓等地，有大量旧自行车闲置于路边的花坛草坪上，对绿地的侵占十分严重；樱花大道处非机动车停放需求较大，但由于停放车辆点数量不足、使用者不遵守停放规则，大量非机动车随意停放，不仅阻碍了行人正常通行，还影响了校园宽阔、整洁的形象。（4）校内现有充电桩数量严重不足根据调查数据，校内现有电动车约2840辆，而充电桩仅260个，车桩比约为10.92,远超标准车桩比3-4,充电桩数量严重短缺。同时，近年来电动车火灾事故频发，学校通过将充电桩断电的方式避免事故，通过命令禁止教学楼、实验楼、学生宿舍电动车充电来提高安全，导致学生与居民抢占电动车充电位，甚至在一村居民区还有不少“飞线”充电现象，使充电桩数量短缺现象更为严峻。现有的充电棚内部空间狭小，不少等待充电或充电完毕的电动车皆摆放至棚内以遮风挡雨，导致人员车辆进出困难，同时也带来了极大安全隐患：棚内电动车的遮风罩等易燃物堆积，一旦有蓄电池发生故障产生明火，短时间内就会引发火灾。（5）非机动车停车设施使用效果不佳目前学校为校内非机动车提供了两种停放设施：地面标线、物理隔离。对于宿舍区、院楼等非机动车聚集数量较多、对停放效率要求一般的地点，主要采用地面标线为非机动车划出非机动车停车空间，车辆摆放是否整齐多靠同学的自觉；而对于教学楼、体育馆、图书馆、食堂等有非机动车短时间大量聚集现象的地点，主要使用红白相间的硬质栏杆、软质警戒线等物理隔离；目前，学校还额外安排了值班组在指定地点排车。尽管有上述措施对停车区域进行管理，但由于非机动车数量激增、使用者规范停车意识薄弱等原因，停车设施的实际使用效果仍不理想，非机动车乱停乱放现象依旧明显。（6）共享单车调度不合理课题组经过与共享单车管理人员的沟通得知，管理人员的工作内容是在7:30-10:00、13:00・16:00时间段将聚集在教五楼、逸夫楼、教学主楼三角区的共享单车移动到教九楼、网球场、新青年广场、食堂等地点。据观察，一辆三轮车大约能放置15-20辆共享单车，单个地点一般有两人作业。调查结果显示下午高峰时三角区有约330辆共享单车，按一次运送20辆共享单车来算，两人需要往返8次以上才能将共享单车全部运离。这样的调度方式耗费大量人力物力，同时还忽视了调度时间内该区域对共享单车的使用需求，实际效果并不良好。（7）缺乏对停车设施的规划管理虽然近期学校对非机动车停放管理采取了更为严格的一系列措施，例如在非机动车停放需求大的院楼下划出非机动车停车标线，在研究生大楼楼下设置限制出入的栏杆、张贴禁止非机动车停放到机动车道上、带格式的：字体：四号、带格式的：字体：四号序格式的；字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号:带格式的：字体：四号 —‘带格式的：字体：加粗3一方案设计,3/总体设计本装置秉持简单、易懂、高效、节约的设计原则，装置由雨棚、立杆、固定座、移动车架、辅助装置组成⑷，其中辅助装置包括充电桩、照明灯、电子锁、扫码座等。顶部的雨棚上设有太阳能板，车架组通过雨棚侧端的楔合块和楔合槽可以进行拆分组装，方便当地管理人员根据实际服务量灵活设置车架数量。扫码座下端安装有调节机构，使用者转动把手，带动两侧车架同向或反向移动，可根据使用者的非机动车车辆大小调节车架。需要停车时，将车辆推入车架，车轮进入锁座时车轮锁启动将车轮锁住固定，利用移动设备扫描车架上的二维码设置密码即可存储车辆。此外，车架底部均安装有滚轮，固定座下的万向轮凭借电动推杆的作用也可在竖直方向上进行升降，实现装置自由移动的功能。图太阳能非机动车车架三维立体图图2#太阳能非机动车车架侧面结构图1.立杆；2.连接座;3.固定座；4.锁座；5.导轨；6.滑槽；7•滚轮;8•电子锁;9•车架;10.把手；11-调节机构；12-扫码座；13.照明灯；14.太阳能雨棚;20-底槽;21-电动推杆;22-万向轮;23-充电接口便格式的：至体：加粗细节设计便格式的：至体：加粗移动装置固定座底端的两侧均设置有底槽，且底槽内部安装有电动推杆。启动电动推杆，电动推杆输出端延伸带动万向轮在竖直方向进行升降，同时.,车架的底部也均安装有滚轮。管理人员能够灵活移动车辆和车架,并根据实际情况进行合理安置。图8H连接座俯视结构示意图17-固定螺孔；18.固定螺丝；19.连接板调节装置调节机构包括设置在连接座的内部的调节槽，调节槽的内部零件有螺纹套、连接轴、正反牙螺杆、从锥齿轮、主锥齿轮。具体如图5所示，使用时:通过转动把手带动主锥齿轮旋转，主锥齿轮带动从锥齿轮转动，进而带动正反牙螺杆旋转，从而可同步带动两侧车架同向或反向移动，以便在车架的移动伸缩作用下，能够放入不同大小的电动车和自行车。图9H调节机构俯视剖面结构示意图1101■调节槽；1102.螺纹套；1103.连接轴；1104-正反牙螺杆；1105-从锥齿轮；1106-主锥齿轮拼接装置每两个车架形成一个车架组，太阳能板上的楔合块和楔合槽可以拆分组合，针对实际车辆数目设置特定数目的车架组。并且，楔合块和楔合槽的作用能够减小相邻太阳能雨棚之间的间隙，使得在组合过程中能够形成完成的避雨结构。E mI 马][ErE mI 马][Er3图1QJ装置组合状态示意图14161416图114~8——图5中A处结构示意图〔带格式的：字体：加粗14-太阳能雨就-15-楔合槽；16-楔合块〔带格式的：字体：加粗3,3辅助设计（1）太阳能存储装置。研究显示，当使用同等面积、相同转换率的太阳能板时，如果太阳能板能始终面向太阳光，太阳能板至少可以提高35%的接收效率，因此为了更高效的采集并利用太阳能，本装置采用了一种适用于各种环境下的新型太阳能自动追光装置，追光方式采用视日追踪与光电追踪相结合的方式，根据系统时间与光强传感器采集的数据精准判断太阳位置，适用于各种天气情况。视日追踪技术即利用当前时间和当地纬度计算出太阳能板的偏转高度角以及方位角：高度角的计算：sina=sin/sin/?+cosycos°cosco式中：/为太阳赤纬角；0为当地的地理纬度角；①为时角：0=（「12）X15°。方位角的计算：sintzsinB-siny

coscp=—cosacosp图12太阳高度角和方位角示意图由此得到的方位角跟高度角便可决定太阳能板横向与纵向的调整角度从而实现追光，实现太阳能的高效利用。其次关于该装置的结构控制方面，在太阳能板的转动方式上采用了双轴驱动，使用减速电机和推杆电机推动太阳能板在水平和垂直两个方向上转动，提高了采光效率。并且选取了能耗极低的传感器和电机,以降低系统功耗。光电追踪技术即由6个光照强度传感器均匀分布在太阳能板的四周，基于这6个传感器反馈的数据，根据权值分析，计算得到横向差值与纵向差值，然后再根据数值，通过PID控制电机驱动输出PWM,分别实现对推杆电机和减速电机的反馈控制网。由太阳能发电板转换得到的大量电能，主要用于为私人电动车供电，其次也为二维码锁车等小程序提供了必要的电能，此外太阳能板下的LED灯也能在夜间提供照明能源⑶，为用户进行非机动车的存取提供了方便。（2）安全保障装置。:带格式的：字体：加粗安全保障装置包括电子锁、扫码座和安全警报，每个车架旁都安装有一个充电插座，使用者可以在电瓶车停放后插上充电器，用移动设备扫描二维码，二维码连接小程序，实现预约车位；也可以现场扫码存储车辆，免除携带车锁的不便。同时，小程序也能收集到大量非机动车的数据信息，以供研究使用。取车时扫码输入密码即可将电子锁打开。此外，车架上还安装有温度检测器，检测器中的热敏电阻能够感知温度，当被测温度超过预设温度时，蜂鸣器报警，指示灯熄灭。电路板配有可调电位器，可调节预设温度值⑺。温度检测器能避免电器以及电池出现过充以及发热的现象，有效防止火灾的发生。:带格式的：字体：加粗3.4经济成本考虑到本装置需要一定的制作成本，为最大化节约用材、节省成本，本装置特分为流动式车架、固定式供电型车架、固定式非供电型车架，分别适用于共享自行车、私人电动车、私人自行车进行存取停放。这样分类的好处是可以最大化节约不必要的成本支出，使得物尽其用。比如流动式车架只具有存放功能,还有必要的滚轮以便共享自行车的搬运，但与此同时:流动式车架不具有供电式车架的太阳能板，以及相对应的充电功能。其他两类车架相似，只具备其各自交通工具所需要的功能。除此之外，本装置还具有一定的经济效益功能，以此来弥补初期的成本支出，并且能实现长期收益,有益于投资者的青睐。其具体表现在：（1）本装置的背面及其空白区域可进行广告的投放；（2）本装置在供电时实施阶梯式收费：前一小时免费，后每小时按1元/时进行收费。后期也可根据实际情况对收费标准进行调整。:带格式蜗字体：四号:带格声的？字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号:带格式的：字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号j4:带格式蜗字体：四号:带格声的？字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号:带格式的：字体：（默认）黑体，（中文）黑体，四号j本次研究通过调研■设计■规划完整的过程，为解决校园非机动车有效停放问题提出方案，同时为城市提升绿色出行认可度和参与度提供保障。本