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摘 要：随着经济的快速发展，城市人口在不断的增加，汽车的保有量与日俱增，很多城市出现了道路拥堵、停车困难、乱停车等问题，这些问题严重影响着城市的正常节奏和人们的日常生活。为解决上述问题，机械式立体停车库随之出现，它使停车场的利用率得到了大幅度的提高，有效缓解了停车难的问题。本文对立体停车库进行了介绍，并阐述了升降横移类机械停车库的设计要点。
关键词：机械式立体停车库；升降横移类；机构设计
引言：目前，城市化的进程在不断加快，城市土地资源日益紧缺，特别是城市汽车保有量的快速增加，使停车难的问题愈加严峻，而停车场地的严重不足导致的乱停车直接影响着城市交通的通畅和安全。为了有效解决停车难的问题，借助有限的空间停放更多的车辆，便出现了机械式立体停车库；此类停车库最大的优点是节省土地、便于管理，对于车辆众多的大中型城市而言，机械式立体停车库的应用前景较为广阔。本文主要以机械式立体停车库为研究对象，对其设计要点加以论述。
一、机械式立体停车库的概况
（一）机械式立体停车库的发展
机械式立体停车库在发达国家的应用时间相对较长。从20世纪80年代起我国对机械式立体停车库及设备开始研究。随着车辆不断地增加，城市里传统的平面停车位已经远远跟不上汽车的增长需求，因此向空间发展的立体停车设备作为新兴的行业随之出现，据重机协会停车设备委员会资料，目前国内加入停车协会的生产停车设备主机的厂家已达150多家，配套企业近百家[1]，已经形成了具有一定生产规模的产业群体，中国的机械停车设备行业正在逐年壮大。
（二）机械式立体停车库的优点
近年来在城市停车位刚性需求的推动下，立体式停车库行业迅速发展，立体式停车库与传统的平面停车库相比，其节省土地的优势十分显著，土地资源高效利用，在同等面积下立体停车库的容车数量可比平面停车库增加数倍；由于其停车位的立体化设置，停车位更为集中，更加便于停车库的管理，更能保证司机和车辆的安全，同时也减少了车辆在停车库里频繁行走造成的尾气污染。停车库设备一般由PLC智能程序控制，实现了停车设备自动运行及安全高效管理。
（三）机械式立体停车设备的分类
机械立体停车库按照工作原理区分，主要有升降横移式、垂直循环类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类、汽车升降机类等九大类别；按照不同的结构特点又可分出几十种不同的型式[2]。
本文主要以升降横移类机械立体车库为对象展开论述。
二、升降横移类立体停车库的特点
采用以载车板升降或横移实现存取车辆的机械停车设备而建设的停车库成为升降横移类立体停车库。车库设备一般以二列、三列为基本单元，可采取不同的方式对停车库进行组合设计，层数一般为2-6层，如有特殊需要也可实现更高的层数；此类停车库可根据场地的具体情况设计成不同形式，如：半地下加地面多层、全地面多层等，可一个单元自成小型库，也可单元连片建设成大型车库。车库采用PLC自动控制系统，操作简单，车库管理员经短期培训即可操作，在车库管理员的监护下车主也可以刷卡存取车；加之其造价相对较低，对安装基础、环境要求条件较低，设备动作简单直观，便于维护保养，在各种类型的机械停车库中应用最广。
三、升降横移类立体停车库的组成及设计要点
（一）设备组成
升降横移类机械式停车库一般由钢结构框架部分、载车板部分、升降传动系统、横移传动系统、控制系统、安全防护装置等部分组成。
（二）设计要点
1、主体框架
升降横移式立体停车库的主体框架大都由热轧H型钢和各种型材组成，为便于运输，通常在工厂焊接成梁、柱等零部件，运输到安装现场后用高强度螺栓将梁柱连接成框架，具有较高的刚性与强度。梁柱表面的防锈防腐涂装采用喷漆或整体热镀锌工艺，当采用喷漆时，为增强螺栓连接的摩擦力，在连接部分的接触表面不予喷漆。在进行主体梁柱的设计时，需要根据载荷及现场实际环境状况对梁柱的强度、刚度、局部稳定和整体稳定的进行验算，使所选材料都能满足设计要求。多层车库设计时还要考虑当地风载荷的影响。
2、提升系统
提升系统是指载车板的升降，它主要负责车辆的搬运及存放，在运行时要保持一定的平稳性，以此保证停车的准确性，避免车辆的损伤。该系统的构成主要由车库专用减速电机、卷筒、滑轮及钢丝绳链条等。
接到升降指令后减速电机运转，经链传动将动力传递到主传动轴上，主传动轴两端各有一个双出头卷筒，四根钢索分别固定在载车板的四角，传动轴转动带动卷筒卷绕或放松连接在载车板上的钢丝绳，使载车板实现竖直升降运动。载车板的升降速度一般设计为4.5-5m/min，通过对电机输出轴负载功率、扭矩计算，合理选择减速电机的规格。减速电机要求带有常闭制动器，断电制动，制动力应大于额定载荷1.5倍。升降钢丝绳应选用多股纤维芯镀锌钢丝绳，其安全系数不小于提升总重量的7倍[3]。
3、横移系统
横移系统主要是负责将载车板及车辆水平移动；其构成主要有横移电机、横移托架、横移轴及传动链轮、横移滚轮等。
横移电机接运行指令后，正转或反转通过链传动带动横移轴上滚轮在轨道上滚动，进而带动载车板（地面层）或横移托架（中间层）实现左右横向移动，以让出载车板的升降通道；横移速度一般设计为7.5-8m/min。
4、检测系统
检测系统主要是通过光电装置对进入停车位的车辆长度高度及车辆停放位置进行检测，如检测到超规定车辆进入车位或车辆停放位置不正确时，会自动阻止设备运行，并发出警报提示管理人员处理。异常情况的信息会在操作显示屏幕上显示。
5、安全防护装置
升降横移类机械停车库在安全防护方面还设计有防坠装置和防摆装置。 防坠装置是为防止载车板在预定停放位置上发生制动失效、钢丝绳断裂等故障载车板坠落而伤及人车而设计的。载车板在提升到位后，防坠装置会自动将载车板钩住，禁止载车板自行下落保证人车安全，在载车板下降时防坠装置会提前打开解锁，然后载车板再执行下降动作。
中间层载车板是靠钢丝绳吊挂在横移托架上并随横移托架一同横向移动的，在移动时载车板会发生摆动而造成停放车辆的不稳定，甚至会发生停放车辆冲撞、滑落或磕碰，防摆装置就是为了防止中间层载车板在横移时发生摆动而设计的，通常设计为定位销的形式，它的作用是保证载车板在横移时与横移托架连接为一体，不会发生摆动。
6、控制系统
机械式立体车库的智能化管理和设备精准的运行动作全靠控制系统完成。对控制系统提出了很严格的要求，在保证安全的基础上不仅要实现设备动作顺序控制，还要实现动作平稳安全、启停位置准确、设备发生故障自动停止并报警、设备运行动作超时报警等。
机械式立体车库的控制系统设计要满足以下要求，首先是安全性；随着车库控制系统自动化水平的提升，对其安全性的要求也随之增多，在各个动作完成的基础上，要保证车辆与人员的安全性，因此，安全保护装置要具有全面性，在设备运行中如出现任何安全隐患和故障，如车辆超限、动作超时、人员误入、错误操作、防坠装置未打开、行程限位开关失灵、通讯故障等，设备都会即刻停止并发出声光报警。
第二是设备操作的自动化、简单化。操作者存取车辆可采用按键或刷卡的方式操作，控制系统按照操作者输入的数据进行识别对比，通过系统运算确认满足条件后对执行机构发出指令，指挥设备按指令顺序动作。另外，对于错误的操作和故障信息等均能进行及时的判断，并将异常信息发送到操作显示屏上，使工作人员对故障及时了解、快速排除。
最后是平稳性；在载车板升降、横移动作中控制系统控制减速电机平稳运行，在各动作之间设计合理的缓冲时间，在安全平稳的运行中实现车辆的快速存取。
控制系统包括弱电系统与强电系统两部分，弱电系统主要是对信号进行采集、分析、计算、输出与报警等，对于机械立体车库而言，其控制系统的核心为PLC可编程控制器，外围元器件为光电开关、限位开关等。当系统接收到操作者存取车的指令后，PLC立即对设备进行扫描确定设备状态，并对操作者的指令处理，对执行单元发出指令；通过继电器、接触器对防坠装置、制动装置及减速电机发出动作指令，指挥各执行单元按指令顺序动作，从而完成车辆的安全存取。
随着机械式停车库的不断发展进步，随着高科技电子技术的创新发展，以及更多的军品民用化，机械停车库的控制系统对其智能化、安全性与可靠性也在不断进步，从最初的按键操作到刷卡、触摸、遥控操作逐步使机械车库的操作更为安全简便；目前指纹识别、人脸识别技术也在逐渐应用到机械停车库的控制系统中，使机械车库更为安全、智能。不断进步的技术和优化必将推动机械停车设备向更智能、更方便、更安全、更快捷、更完善发展。
总结：综上所述，机械立体停车库具有节省土地、便于管理、减少排放等特点，对存放的车辆更具有安全防盗，防风雨作用，是解决城市停车难的重要手段之一。本文对升降横移类机械式立体停车库的设计要点进行了浅述，希望对机械停车库的普及有所贡献。
参考文献
[1]中国重机协会停车设备管委会 2015年行业年会资料
[2]国家标准 《机械式停车设备 分类》 GB/T26559-2011
[3]国家标准 《机械式停车设备 通用安全要求》 GB/T17907-2010
[4]中国重机协会停车设备管委会 《机械式停车设备》
关键词：机械式立体停车库；升降横移类；机构设计
引言：目前，城市化的进程在不断加快，城市土地资源日益紧缺，特别是城市汽车保有量的快速增加，使停车难的问题愈加严峻，而停车场地的严重不足导致的乱停车直接影响着城市交通的通畅和安全。为了有效解决停车难的问题，借助有限的空间停放更多的车辆，便出现了机械式立体停车库；此类停车库最大的优点是节省土地、便于管理，对于车辆众多的大中型城市而言，机械式立体停车库的应用前景较为广阔。本文主要以机械式立体停车库为研究对象，对其设计要点加以论述。
一、机械式立体停车库的概况
（一）机械式立体停车库的发展
机械式立体停车库在发达国家的应用时间相对较长。从20世纪80年代起我国对机械式立体停车库及设备开始研究。随着车辆不断地增加，城市里传统的平面停车位已经远远跟不上汽车的增长需求，因此向空间发展的立体停车设备作为新兴的行业随之出现，据重机协会停车设备委员会资料，目前国内加入停车协会的生产停车设备主机的厂家已达150多家，配套企业近百家[1]，已经形成了具有一定生产规模的产业群体，中国的机械停车设备行业正在逐年壮大。
（二）机械式立体停车库的优点
近年来在城市停车位刚性需求的推动下，立体式停车库行业迅速发展，立体式停车库与传统的平面停车库相比，其节省土地的优势十分显著，土地资源高效利用，在同等面积下立体停车库的容车数量可比平面停车库增加数倍；由于其停车位的立体化设置，停车位更为集中，更加便于停车库的管理，更能保证司机和车辆的安全，同时也减少了车辆在停车库里频繁行走造成的尾气污染。停车库设备一般由PLC智能程序控制，实现了停车设备自动运行及安全高效管理。
（三）机械式立体停车设备的分类
机械立体停车库按照工作原理区分，主要有升降横移式、垂直循环类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类、汽车升降机类等九大类别；按照不同的结构特点又可分出几十种不同的型式[2]。
本文主要以升降横移类机械立体车库为对象展开论述。
二、升降横移类立体停车库的特点
采用以载车板升降或横移实现存取车辆的机械停车设备而建设的停车库成为升降横移类立体停车库。车库设备一般以二列、三列为基本单元，可采取不同的方式对停车库进行组合设计，层数一般为2-6层，如有特殊需要也可实现更高的层数；此类停车库可根据场地的具体情况设计成不同形式，如：半地下加地面多层、全地面多层等，可一个单元自成小型库，也可单元连片建设成大型车库。车库采用PLC自动控制系统，操作简单，车库管理员经短期培训即可操作，在车库管理员的监护下车主也可以刷卡存取车；加之其造价相对较低，对安装基础、环境要求条件较低，设备动作简单直观，便于维护保养，在各种类型的机械停车库中应用最广。
三、升降横移类立体停车库的组成及设计要点
（一）设备组成
升降横移类机械式停车库一般由钢结构框架部分、载车板部分、升降传动系统、横移传动系统、控制系统、安全防护装置等部分组成。
（二）设计要点
1、主体框架
升降横移式立体停车库的主体框架大都由热轧H型钢和各种型材组成，为便于运输，通常在工厂焊接成梁、柱等零部件，运输到安装现场后用高强度螺栓将梁柱连接成框架，具有较高的刚性与强度。梁柱表面的防锈防腐涂装采用喷漆或整体热镀锌工艺，当采用喷漆时，为增强螺栓连接的摩擦力，在连接部分的接触表面不予喷漆。在进行主体梁柱的设计时，需要根据载荷及现场实际环境状况对梁柱的强度、刚度、局部稳定和整体稳定的进行验算，使所选材料都能满足设计要求。多层车库设计时还要考虑当地风载荷的影响。
2、提升系统
提升系统是指载车板的升降，它主要负责车辆的搬运及存放，在运行时要保持一定的平稳性，以此保证停车的准确性，避免车辆的损伤。该系统的构成主要由车库专用减速电机、卷筒、滑轮及钢丝绳链条等。
接到升降指令后减速电机运转，经链传动将动力传递到主传动轴上，主传动轴两端各有一个双出头卷筒，四根钢索分别固定在载车板的四角，传动轴转动带动卷筒卷绕或放松连接在载车板上的钢丝绳，使载车板实现竖直升降运动。载车板的升降速度一般设计为4.5-5m/min，通过对电机输出轴负载功率、扭矩计算，合理选择减速电机的规格。减速电机要求带有常闭制动器，断电制动，制动力应大于额定载荷1.5倍。升降钢丝绳应选用多股纤维芯镀锌钢丝绳，其安全系数不小于提升总重量的7倍[3]。
3、横移系统
横移系统主要是负责将载车板及车辆水平移动；其构成主要有横移电机、横移托架、横移轴及传动链轮、横移滚轮等。
横移电机接运行指令后，正转或反转通过链传动带动横移轴上滚轮在轨道上滚动，进而带动载车板（地面层）或横移托架（中间层）实现左右横向移动，以让出载车板的升降通道；横移速度一般设计为7.5-8m/min。
4、检测系统
检测系统主要是通过光电装置对进入停车位的车辆长度高度及车辆停放位置进行检测，如检测到超规定车辆进入车位或车辆停放位置不正确时，会自动阻止设备运行，并发出警报提示管理人员处理。异常情况的信息会在操作显示屏幕上显示。
5、安全防护装置
升降横移类机械停车库在安全防护方面还设计有防坠装置和防摆装置。 防坠装置是为防止载车板在预定停放位置上发生制动失效、钢丝绳断裂等故障载车板坠落而伤及人车而设计的。载车板在提升到位后，防坠装置会自动将载车板钩住，禁止载车板自行下落保证人车安全，在载车板下降时防坠装置会提前打开解锁，然后载车板再执行下降动作。
中间层载车板是靠钢丝绳吊挂在横移托架上并随横移托架一同横向移动的，在移动时载车板会发生摆动而造成停放车辆的不稳定，甚至会发生停放车辆冲撞、滑落或磕碰，防摆装置就是为了防止中间层载车板在横移时发生摆动而设计的，通常设计为定位销的形式，它的作用是保证载车板在横移时与横移托架连接为一体，不会发生摆动。
6、控制系统
机械式立体车库的智能化管理和设备精准的运行动作全靠控制系统完成。对控制系统提出了很严格的要求，在保证安全的基础上不仅要实现设备动作顺序控制，还要实现动作平稳安全、启停位置准确、设备发生故障自动停止并报警、设备运行动作超时报警等。
机械式立体车库的控制系统设计要满足以下要求，首先是安全性；随着车库控制系统自动化水平的提升，对其安全性的要求也随之增多，在各个动作完成的基础上，要保证车辆与人员的安全性，因此，安全保护装置要具有全面性，在设备运行中如出现任何安全隐患和故障，如车辆超限、动作超时、人员误入、错误操作、防坠装置未打开、行程限位开关失灵、通讯故障等，设备都会即刻停止并发出声光报警。
第二是设备操作的自动化、简单化。操作者存取车辆可采用按键或刷卡的方式操作，控制系统按照操作者输入的数据进行识别对比，通过系统运算确认满足条件后对执行机构发出指令，指挥设备按指令顺序动作。另外，对于错误的操作和故障信息等均能进行及时的判断，并将异常信息发送到操作显示屏上，使工作人员对故障及时了解、快速排除。
最后是平稳性；在载车板升降、横移动作中控制系统控制减速电机平稳运行，在各动作之间设计合理的缓冲时间，在安全平稳的运行中实现车辆的快速存取。
控制系统包括弱电系统与强电系统两部分，弱电系统主要是对信号进行采集、分析、计算、输出与报警等，对于机械立体车库而言，其控制系统的核心为PLC可编程控制器，外围元器件为光电开关、限位开关等。当系统接收到操作者存取车的指令后，PLC立即对设备进行扫描确定设备状态，并对操作者的指令处理，对执行单元发出指令；通过继电器、接触器对防坠装置、制动装置及减速电机发出动作指令，指挥各执行单元按指令顺序动作，从而完成车辆的安全存取。
随着机械式停车库的不断发展进步，随着高科技电子技术的创新发展，以及更多的军品民用化，机械停车库的控制系统对其智能化、安全性与可靠性也在不断进步，从最初的按键操作到刷卡、触摸、遥控操作逐步使机械车库的操作更为安全简便；目前指纹识别、人脸识别技术也在逐渐应用到机械停车库的控制系统中，使机械车库更为安全、智能。不断进步的技术和优化必将推动机械停车设备向更智能、更方便、更安全、更快捷、更完善发展。
总结：综上所述，机械立体停车库具有节省土地、便于管理、减少排放等特点，对存放的车辆更具有安全防盗，防风雨作用，是解决城市停车难的重要手段之一。本文对升降横移类机械式立体停车库的设计要点进行了浅述，希望对机械停车库的普及有所贡献。
参考文献
[1]中国重机协会停车设备管委会 2015年行业年会资料
[2]国家标准 《机械式停车设备 分类》 GB/T26559-2011
[3]国家标准 《机械式停车设备 通用安全要求》 GB/T17907-2010
[4]中国重机协会停车设备管委会 《机械式停车设备》