王 泽 滕志祥上海振华重工（集团）股份有限公司 上海 200125
摘 要：自行车的规范管理和合理存放，已经成为当今社会高度关注和政府亟待解决的问题，兴建机械式自行车立体车库，将传统的地面停车模式向三维立体空间发展，从而形成新型的立体停车模式，是解决这一难题的有效途径。装配式自行车立体车库为垂直升降圆形布置车库。其核心技术为整体装配：立体车库和地面基础的连接形式简单，只需要安装膨胀螺栓即可，无需额外的地基工程作业；采用模块化设计，核心功能部件标准化，焊接、油漆等生产工作厂内完成；现场快速装配，同时可随时拆解，无需动火作业。装配式自行车立体车库主要分为主体钢结构、载车台、回转平台、出入口开门组件、外装饰五部分。
关键词：装配式自行车立体车库；主体钢结构；载车台；回转平台
0 引言我国是自行车大国，据统计，截至2013 年底，自行车社会保有量为3.7 亿辆。2013 年年产量更是高达8201 万辆。近年来，随着移动互联网的快速发展，以摩拜单车为首的互联网共享单车应运而生。截至2019 年4 月，全国共享单车已达2 300 万辆。
自行车庞大的社会保有量和高速增长与车位的建设却难以达到同步，自行车乱停乱放、人为损坏的现象日趋严重。在很多城市，非机动车道、步行道、主次干道转弯口、闹市区，随处可见各种颜色的自行车，对环境秩序以及出行安全产生了影响。自行车的规范管理和合理存放已经成为当今社会高度关注和政府亟待解决的问题。兴建机械式自行车立体车库，将传统的地面停车模式向三维立体空间发展，从而形成新型的立体停车模式，是解决这一难题的有效途径。
计算机和电子技术的不断发展，推动自行车立体车库向着专业化、智能化和高自动化的方向发展。此外，城市的日益发展使得土地弥足珍贵。在此背景下，空间利用率高、智能化、高效化、便捷化的自行车立体车库无疑成为解决自行车存放问题的利器而助力绿色环保出行。
1 设备简介装配式自行车立体车库为垂直升降形式，圆形布置。其核心技术为整体装配：立体车库和地面基础的连接形式简单，只需要安装膨胀螺栓即可，无需额外的地基工程作业；采用模块化设计，核心功能部件标准化，焊接、
油漆等生产工作厂内完成；现场快速装配，可随时拆解，无需动火操作。设备优势：实现自行车统一、规范管理，美化市容、排除交通隐患和自行车人为损坏的现象；依托机械装置自动存取车，实现无人值守，安全、高效；可向高处或地下发展，占地面积少，充分利用空间；可地上地下布置，并可根据地块调整方案，适应性强；采用视觉识别、人机交互界面、PLC 控制等技术，实现自行车存取智能化、自动化。
2 总体设计2.1 总体布置整体框架为圆柱体，外圈为主体钢结构，用于存放自行车，内圈为设备部分，包含起升、回转、伸缩、夹臂机构，主体钢结构外围为外装饰，可根据实际需求定制，见图1。总体高度约6 m，圆柱体外径为6.74 m。
1. 主体钢结构 2. 载车台 3. 回转平台 4. 出入口开门组件 5. 外装饰图1 装配式自行车立体车库布置图
停车层为4 层，出入口位于1~2 层，每层占用3 个车位的空间。1~2 层每层可停放13 辆车，3~4 层每层可停放16 辆车，总计可停放58 辆车。
2.2 主要组成部分装配式自行车立体车库主要分为主体钢结构、载车台、回转平台、出入口开门组件、外装饰五部分，见图1。1) 主体钢结构主要由立柱结构、顶部结构、横梁、底板、停车板等组成，承载自重、库内自行车的重力，抵抗风载荷、地震载荷等外部载荷。2) 载车台主要由框架结构、拉杆组、伸缩机构、夹臂机构等组成。伸缩机构实现车辆在载车台上的前进或后退，夹臂机构实现对车辆的夹取，保证车辆在载车台上固定，不发生倾斜或移位。3) 回转平台主要由回转框架、起升机构、回转机构等组成。在回转机构作用下，整个回转框架可实现360°回转，带动载车台上车辆到达各个角度。起升机构实现载车台以及车辆的上升或下降。4) 出入口开门组件主要由出入口平台、框架、门以及四周和顶部的钣金等组成。存车时，用户需将自行车停放在出入口平台上，随后设备运转。取车时，设备将自行车输送至平台，用户可从平台将车取走。出入口门为自动门，在程序控制下，配合其他机构，实现整体联动。5) 外装饰外装饰即设备的外立面，利用钢结构外圈立柱和横梁固定在车库表面，主体钢结构通常也承载外装饰重力。外装饰可在厂内加工完成，散件发送至现场安装，体现装配式理念。
2.3 存取车流程1) 存车流程①将车辆推上出入口平台，操作电子设备，开始存车；②平台上限位开关检测到人离开设备工作区域后，门打开；③载车台上伸缩机构运行，夹臂装置到达取车位置，夹臂动作，夹紧车辆前轮，随后伸缩机构运行，带动夹臂装置和车回到载车台，门关闭；
④起升机构和回转机构同步动作，载车台和车到达指定层和指定角度；⑤载车台上伸缩机构运行，夹臂装置和车辆到达存车位置，夹臂动作，松开车辆前轮，车辆存放到停车板，随后伸缩机构运行，带动夹臂装置回到载车台；⑥起升机构和回转机构同步动作，载车台回到初始0 位。
2) 取车流程①操作电子设备，开始取车；②起升机构和回转机构同步动作，载车台到达指定层和指定角度；③载车台上伸缩机构运行，夹臂装置到达停车板上车辆位置，夹臂动作，夹紧车辆前轮，随后伸缩机构运行，带动夹臂装置和车辆回到载车台；④起升机构和回转机构同步动作，载车台和车辆回到初始0 位，门打开；⑤载车台上伸缩机构运行，夹臂装置和车辆到达出入口平台位置，夹臂动作，松开车辆前轮，车辆存放到出入口，随后伸缩机构运行，带动夹臂装置回到载车台；⑥待出入口门关闭后，从出入口平台取走车辆。
2.4 主要技术参数适停车型: 18~28 英寸全型号占地面积: 35.7 m2高度: 约6 m停车层数:4停车数量:58平均存/ 取车时间: 10 s操作方式: 触摸屏或人脸识别装置电源: 三相五线 380 V 50 Hz
4 主体钢结构3.1 布置形式主体钢结构主要分为立柱结构、顶部结构、横梁、底板、停车板五部分，见图2。立柱结构共16 件，立柱之间通过横梁连接。顶部结构为圆形，端部焊接16块耳板，分别与立柱结构顶端的耳板连接。底部为16块底板，分别与立柱结构底脚连接。停车板固定在横梁中间位置，每两组立柱之间布置一组停车板，3~4 层每层16 组停车板，1~2 层每层13 组停车板。
1. 顶部结构 2. 立柱结构 3. 底板 4. 横梁 5. 停车板图2 主体钢结构布置图
3.2 装配式特点立柱结构与横梁采用螺栓连接，见图3。
1、3. 立柱结构 2、4. 横梁图3 立柱结构与横梁连接图
立柱结构与顶部结构采用螺栓连接，见图4。
1. 立柱结构 2. 顶部结构图4 立柱结构与顶部结构连接图
立柱结构与底板通过调节螺栓连接，可用螺栓调节立柱的高度，见图5。
1. 底板 2. 调节螺栓 3. 立柱结构图5 立柱结构与底板连接图
横梁与停车板采用螺栓连接，内侧横梁与停车板采用调节螺栓，通过调节螺栓，调整停车板角度，见图6。
1、2. 横梁 3. 调节螺栓 4. 停车板图6 横梁与停车板连接图
4 载车台4.1 布置形式载车台主要分为框架结构、拉杆组、夹臂机构、伸缩机构四部分，见图7。框架结构为载车台的主体结构，承受夹臂机构、伸缩机构以及自行车重力，框架结构中间部分与两侧结构通过拉杆组加强，实现整体结构的稳定性。夹臂机构实现对车辆的夹取，整个夹臂机构由伸缩机构的驱动可前进或后退，实现车辆的送入或推出。
1. 拉杆组 2. 夹臂机构 3. 框架结构 4. 伸缩机构图7 载车台布置图
4.2 伸缩机构伸缩机构动作，夹臂部分在水平导轨上移动，工作原理见图8。
图8 伸缩机构工作原理
4.3 夹臂机构夹臂机构通过电机驱动，带动一对啮合的齿轮运转，由于齿轮通过轴与夹臂相连，故夹臂跟随齿轮运转，实现打开或闭合，见图9。
夹臂的末端设有缓冲板，缓冲板与自行车前轮的花鼓轴接触，既可夹紧自行车，同时又不损害车辆。缓冲板的形状类似梯形，其大小可以适用各种大小的自行车。
图9 夹臂机构工作原理
5 回转平台5.1 布置形式回转平台主要分为回转框架、起升机构、回转机构三部分，见图10。回转框架为回转平台的主体结构，承受载车台以及自行车重力。起升机构控制载车台及车辆的升降，回转机构控制载车台、回转框架和起升部分的旋转。
1. 回转框架 2. 起升机构 3. 回转机构图10 回转平台布置图
5.2 起升机构起升机构采用同步齿形带作为起升载体，传动效率高, 提升速度快, 定位精度高, 无滑差, 传动平稳, 噪声小。配合伺服驱动，可以精确将自行车提升至各停车层。配置配重系统，平衡提升载荷，有效降低驱动装置功率，减少能耗。配重系统布置在结构箱体内部，外观简洁，节省空间。
5.3 回转机构回转机构采用大、小回转齿轮实现360°全回转，配合伺服驱动，可以在每个回转角度精确定位。回转框架上下两端均布置轴，上端轴与主体钢结构通过带方形座外球面球轴承连接，下端轴与回转大齿轮通过推力调心滚子轴承连接，在电机驱动下，回转框架可自由旋转。
6 结论与展望自行车立体车库是城市慢行交通的重要组成部分，对发展绿色交通有着积极的意义，也是城市公共交通的重要补充。共享单车的出现，克服了传统公共自行策划系统的不足，增强了灵活性，但其具有的“潮汐效应”带来了严重的拥堵问题。
以自行车立体车库为主的综合方案，不仅可以存放共享单车，也可以存放私人自行车，结合高端电子设备等手段进行车辆录入取出，可更大程度上鼓励市民绿色出行，是解决最后一公里难题的新思路。
参考文献[1] JB/T 8713—1998 机械式停车设备类别、型式与基本参数[S].[2] JB/T 10475—2015 垂直升降类机械式停车设备[S].[3] GB/T 3811—2008 起重机设计规范[S].
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