立体车库设计

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1、.第一章 概述1.1 背景分析随着城市建设的高速发展，停车用地紧张显得尤为突出。停车难是一个亟待解决的问题。立体停车场空间利用率高，大大节省了土地资源和土建开发成本，是停车场未来发展的主流趋势。本设计采用垂直循环式立体停车场，其结构简单、成本低、建筑方式灵活、应用范围广泛。根据停车场机械结构的特点，选用PLC作为车位存取子系统的主控器，控制电机完成存取车的机械操作。同时，本文以单片机为控制器，设计了计时收费子系统，完成停车费用收取工作。两部分组成了停车场的自动控制系统。在软件方面，本文设计了控制系统的程序流程图。自动控制的立体停车场可以实现无人值守、自助操作、自动运行，同时计时收费又可有效地限

2、制车主存车时间，提高停车场的循环利用率，具有一定的社会意义。1.2 国内外研究现状目前国际上立体车库的研究已经日趋成熟，国内也已逐步研制出属于我们自主品牌的立体车库。伴随着人们生活水平的提高、智能建筑、楼宇自动化技术的发展，以及计算机技术尤其是网络通讯技术的提高，可以预见立体车库必将逐渐走入人们的日常生活，并成为其不可或缺的一部分。立体车库研究的方向也不再局限于单个立体车库，它将朝着更加智能化、以及立体车库群网络集成化的方向发展，以满足人们对个性、便捷、经济、安全等各个方面的需求。虽然立体车库目前在我国应用还较少，但我国城市人口密度较稠，随着家庭轿车的增加，立体车库未来市场必将是巨大的，但对产

3、品的需求，非常的大，市场大量需要低价格的机械停车设备，要能够达到增加停车位的目的，十分适合使用“电梯式”智能立体车库。这种停车库一组可以建设 8 层，换句话说，在原来的面积上，过去只能停一辆小车，现在建起的立体车库可以停放 8 辆车之多。1.3 系统功能分析升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂直通道,实现高层车位升降存取车辆。其车位结构为 2 维矩阵形式,可设计为多层和多列。由于受收链装置及进出车时间的限制,一般为 24 层(国家规定最高为 4 层),2 层、3 层者居多。.立体车库结构特点是：底层只能平移,顶层只能升降,中间层既可平移又可升降。除顶层外,中间层和底层都必须预留一个空车位,供

4、进出车升降之用。当底层车位进出车时,无需移动其他托盘就可直接进出车;中间层、顶层进出车时,先要判断其对应的下方位置是否为空,不为空时要进行相应的平移处理,直到下方为空才可进行下降动作,进出车完成后再上升回到原位置。其运动的总原则是：升降复位,平移不复位。升降横移立体停车库以停放轿车为主,其代价较昂贵,而且立体停车库使用时涉及到人身和车辆的安全,所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。PLC 采用了以计算机为核心的通用自动控制装置,集微机技术、自动化技术、通讯技术为一体,可靠性强、性价比高、设计紧凑、扩展性好、操作方便,适用于频繁启动和恶劣的环境,因此在立体停车库控制系统中通常采用 PLC 作为电

5、控系统的核心。1.4 论文工作内容近几年，随着人民生活水平的提高，及汽车价格的一降再降，有车在老百姓看来已是越来越平常的事。可是，如果你住在一些较老的小区，会发现，买车容易，停车可就难了；更有甚者，有些人为了能在市中心上班地找到一个泊车位，不得不比挤公车起得还早。为什么会这样，这既有历史原因，人们没想到国人会如此快的拥有自己的家庭轿车，也有中国过于太快的城市化，使城市本就薄弱的基础设施捉襟见肘，所以，国家不能承受城市无限度的外扩，也就不允许在每个建筑外面留下大块的空地作为停车场。因此， “车 库 ”是 大 中 城 市的 热 门 话 题 ， 国 家 经 贸 委 将 “城 市 立 体 车 库 ”列

6、 为 “近 期 行 业 技 术 发 展 重 点 ”，随 着 家 用 汽 车 的 不 断 增 加 ， 公 共 场 所 及 社 区 内 存 车 矛 盾 、 车 挤 绿 地 的 问 题 将 会越 来 越 突 出 ， 在 人 们 对 生 活 质 量 和 环 境 意 识 不 断 增 强 之 时 “车 库 ”日 渐 成 为 热 门话 题 ， 机 械 自 动 化 立 体 车 库 将 会 在 新 开 发 的 楼 盘 及 商 业 里 大 显 身 手 。随着汽车的急增致使城市停车难问题不断恶化 ,而作为解决城市静态交通的有效措施向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、

7、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类.等 8 种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。本文介绍了立体车库发展状况以及立体车库的主要功能与优越性，并进一步结合给出了一个物业小区内地下三层升降横移式立体车库的设计与实现方案的实践操作来阐述 PLC 的应用。升降横移类立体车库的控制系统通过采用 PLC 和 Profibus 现场总线控制,使整个控制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性

8、能的要求,完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计上采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件连锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,由于 PLC 软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便;此外,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,从而大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。同时，本文还介绍了基于可编程控制器(PLC)和 Profibus 总线的车库控制系统,简述了多层升降横移立体停车库工作原理和结构特点，通过 PLC 软件设计及其优化,实现了立体车库的自动控制。升降横移类立体车库的控制系统通过采用 PLC 和 Profibus 现场总线控制,使整个控

9、制系统的可靠性大大提高,满足了车库的控制功能与使用性能的要求,完全实现了进出车的智能控制。系统还在硬件设计上采用了手动、半自动和全自动多级冗余控制方式,配合软件/硬件连锁保护,大大提高了系统的可靠性;同时,由于 PLC 软件设计上的优化处理,使得本系统对于车位的扩展实现较为简便;此外,软件设计还采用了“并行分支与汇合”的技巧,从而大大缩短了进出车时间,提高了工作效率。本文的一些观点和实际操作是根据具体的实际情况不同而不同，存在一定差异性，还有就是希望能多和同行业的同仁通交流探讨。.第二章 硬件集成设计2.1 方案设计汽车保有量的快速增长，导致了城市停车场不足，这已经成为社会化问题，迫使我们在城

10、市紧凑的地域内对停车空间、停车方式进行新的探索，停车设备也由地面向地下、由单层向多高层发展，停车方式亦由坡道式向机械式发展，立体停车设备也由此应运而生。立体车库可分为以下几类：1、升降横移类这是立体停车设备最普遍的一种结构类型。2、电梯式电梯式停车设备是指以固定的或安装于可移动构架上的升降机作为汽车运输工具，并在电梯轿厢底部机构可将汽车做水平移动传送，使汽车自动平移至螃道两侧泊车位并进行存放的机械式立体停车设备。 电梯式立体停车设备包括一个有入口的垂直框架结构，轿车通过入口被引导进来。停车空间是按照一排或者多排垂直排列。一个电梯包括一个可以在框架结构里上下移动的升降机。升降机适合于接收一个装载

11、有轿车的载车盘；在升降机上有一个推进器，这个推进器可以朝停车空间推进；在每一个停车空间里都有一个搁板，而且这个搁板不受推进器的约束；搁板适用于支撑载车盘；并且有一个旋转器轿车旋转到适合的姿态停泊在载车盘上面。 （下图为电梯式立体车库的模型图）3、循环式循环式立体停车设备的工作原理是将停车用的托运盘在存储空间内成圆形布置，通过大型循环链条或者钢丝绳传动使其连续循环运转，并且托运盘上设有导轨和导轮，防止循环运动时发生摇晃。 循环式立体停车设备在结构分为垂直循环式立体停车设备、水平循环式立体停车设备、索道循环式立体停车设备、圆形循环式立体停车设备和箱型循环式立体停车设备。在传动方案上可以采用.链条和

12、钢丝绳传动。循环式立体停车设备可以独立设置，也可附设在建筑物内，存车数可多可少，大型车库可用多套设备并列布置。与其他方式相比，此类车库不需要运输车辆所需的车道，因而所需的面积与容积量小，可根据建筑物和地形的不同来灵活配置，但由于受到传动功率的限制，循环式立体停车设备的停车容量比较小，一般停车数量在 12 个车位以下。循环式立体停车设备在其出入口处一般都设置了回转盘，这样入库时车辆可前行进入，而出库时须倒车至转盘上转向掉头。 垂直循环式的出入口可以布置在车库的下端，存车空间向上发展，也可以设置在中间，将存车空间分成地上和地下两个部分。4、巷道式巷道堆垛式立体停车库的原理和立体仓库的工作原理相类似

13、：大型门座式起重机（堆垛式）在 XYZ 三个方向上运动，将车辆运送到相应存储位置，按照电脑指令准确定位，利用堆垛机上的伸缩装置完成存取车辆的动作。 巷道式立体停车库的工作效率极高，一般存取车辆的时间在 60-80s 之内，车库容量极大，可以存放数百辆车辆，如果车位如不知成纵列，则两边各宽 2.5迷，如布置成横列，两边各宽 5.5 米。车位每层高度 2 米，如建 4 层 80 个车位的巷道堆垛式车库，则须建造一个高 8 米，宽 17 米，长 25 米的空间。 巷道式立体停车设备可以理解为电梯式立体停车设备的衍生，但该种停车设备有极其广泛的地方： （1） 占地大，技术制造与维护成本高，只适合 CB

14、D（中央商业区） ，但无法解决城市零散多布点停车需求。 （2） 无法实现有地下与地上坡道式零散停车用地进行机械化改造，且无法扩充停车单元。 （下图为青岛巷道式立体车库的应用）此次，本组选择三层三列升降横移式立体车库。2.1.1 升降横移式立体车库工作原理升降横移式从结构上讲，它通过载车板的垂直升降和水平移动来进行车辆的存取，设备结构简单，适用车型比较广泛，而且相对其他车库，安装和布置比较灵活，非常适用于地下以及室外停车。升降横移式立体停车设备结构非常灵活，可以根据具体应用情况将车库布置为两层或者两层以上，通过增加停车层数可以增加停车容量，其基本单元式两层结构，可以停放 5 辆汽车，上层 3个托

15、板可以升降，上层 3 个托板可以升降，下设有 2 个托板，能左右平移，但.不能升降。整个单元由钢结构框架、托板、升降机构、平移机构和控制系统组成。托板的宽度试车辆大小而定，介于 2400-2500mm，长度介于 5250-6370mm。托板可以采用液压驱动升降机构或电机升降系统，电机功率为 2.2-3.7kw ,平移机构电机功率为 0.2kw ,升降平移时均为 20s 。在安全装置方面除紧急断电开关和自动急停的光电开关外，还有防止坠毁的安全锁。升降横移式立体车库每个车位都有载车板，车辆就停在载车板上，最下层的载车板只做左右横移，不能升降，中间层车位可以左右横移和升降，上层车位只能升降，不能横移

16、，若中间层车位需要存取车，则需下层车位移出空位，才能降至底层，上层车位需要存取车，则需要中间层车位和下层车位移出空位方能下降至底层。存车时，当载车板到位后，驾驶员将车开上载车板后下车离开，中间层和上层载车板升至所在层位；取车时，下层车位直接开出，上层和中间层则是载车板降至底层后，等驾驶员进入车库开走汽车后，载车板回至所在层位。下图为一个地上 33 型七车位的升降横移式立体车库，其工作原理是:上层载车板可以做升降运动，中间层载车板可以做升降运动和横移运动，下层载车板只能做横移运动。通过中间层和下层的空位，利用载车板横移变换空位，将汽车停到上层或降至下层，第一层的汽车可直接开进和开出，无需变换位置。1 、 2 号车位可以直接存取车辆；7 号车位需下降后再存取车辆；3 号车位，则需先将 1 号和 2 号载车板右移，再将 3 号载车板下降后才能存取车辆； 4 号车位，则需先将 2 号载车板右移，再将 4 号载车板下降后才能存取车辆；5号车位需要先将 1、2、3、4 号四个载车板右移，再将 5 号载车板下降后才能存取车辆；6