泊位无源梳齿式垂直升降立体车库设计

孙德国

摘要：随着城市规模的扩大、汽车工业的发展和人民生活水平的提高，城市人均汽车占有量不断增加，但是随着城市人口的急剧增加，人均空间却越来越小，车位空间更是愈发的紧张，因此，为了适应城市停车的需要，人们开始大量使用机械式立体车库，以解决车位不足的问题。文章对泊位无源梳齿式垂直升降立体车库设计进行了探讨。

关键词：泊位无源梳齿式；垂直升降立体车库；车库设计；升降机；城市停车 文献标识码：A

中图分类号：TP73 文章编号：1009-2374（2017）08-0012-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.006

1 设计概述

1.1 泊位无源梳齿式垂直升降立体停车库简述

泊位无源梳齿式垂直升降停车库是笔者从事停车设备多年开发出的一种新型的立体停车设备。该设备属于垂直升降停车设备中的一种形式，包括钢结构本体，钢结构本体的两侧设置泊位梳齿架，钢结构本体的中间预留有巷道，巷道的下方为垂直搬运机构，所述搬运机构包括提升梳齿架、横移搬运器、升降平台，泊位梳齿架上的梳齿和升梳齿架本体上的提升梳齿交错设置，安装在升降平台上的横移搬运器链传动机构两端的钩拉销轴目的是用于钩拉泊位梳齿架上的拨叉，横移搬运器上的支承梁可在升降平台的第二滚轮上运动，泊位梳齿架上的第一滚轮可在升降平台横向导轨上运动。每一层的每一个泊位梳齿上都没有电源和电机，依靠中间的横移搬运器来搬运巷道两侧的泊位梳齿架，故障点明显大大减少，成本大大降低，同时吸收了同类梳齿类立体化车库的特长。

1.2 泊位无源梳齿式垂直升降立体车库的设计参数及基本构成

泊位无源梳齿式垂直升降立体车库主要由钢结构本体、垂直搬运机构、泊位梳齿架、配重装置、主传动曳引提升系统、电气控制系统、安全防护措施等部分构成。

对于该车库设计参数及平面布置如表1、图1和图2所示。

1.2.1 设备设计参数表如表1所示。

1.2.2 设备设计平面布置图如图1和图2所示。

1.2.3 设备结构简图如图3所示：

图3中：钢结构本体101；泊位梳齿架102；提升梳齿架103；横移搬运器104；升降平台105；搬运机构106；汽车107；巷道108。

1.3 泊位无源梳齿垂直升降式立体停车库的运行原理

基于该种立体车库取车过程步骤如下（存车过程步骤基本与此过程相反）：

第一步：升降平台中105中微进机构向左微进L1的距离，带动其上的横移搬运器104一同微进，使得横移搬运器104中的链传动机构两端钩拉销轴进入泊位梳齿架102的拨叉内，L1是泊位梳齿架中拨叉的中心线与钩拉销轴间的距离。

第二步：升降平台中105微进机构向右移动L1距离，带动其上的横移搬运器104、泊位梳齿架102以及泊位梳齿架102上中的汽车107一起横移。

第三步：当汽车向有横移居中时，搬运机构106横移动作停止。

第四步：搬运机构106上的提升梳齿架103向上运动L2距离，直接将汽车搬离泊位梳齿架102中的梳齿，汽车直接落在提升梳齿架103中的提升梳齿上，L2是提升梳齿架103升起后，为泊位梳齿架102能够提供左右横移且不发生干涉的最小距离。

第五步：升降平台105上的微进机构第三电机是横移搬运器105向左微进L1距离，带动其上的泊位梳齿架102一起横移，横移搬运器104的钩拉销轴在横移第二电机及链传动机构的传动下带动泊位梳齿架102上的拨叉同时向左一起移动。

第六步：泊位梳齿架102向左横移到原来位置时，横移搬般运器104上的钩拉销轴与泊位梳齿架102上的拨叉脱离，升降平台105上微进机构第三电机反向转动，带动横移搬运器104向右横移，直到横移机构106居中后停止动作。

第七步：搬运机构106上的提升梳齿架103向下运动一定距离。

第八步：搬运机构106通过主传动曳引机构的作用下降到出入口，同时需要搬运的汽车也随之下降到出入口，汽车就可以出库。

2 泊位无源梳齿式垂直升降立体车库控制系统

2.1 泊位无源梳齿式垂直升降立体车库控制原理及系统构成

泊位无源梳齿式垂直升降立体车库是现代制造业一种比较典型的机电一体化产品形式，该设备主要涉及机械、电子电工、建工、信息存储等技术，其中电子电工技术、信息存储技术和传感器技术的合理运用与组合构成了立体车库的控制系统。泊位无源梳齿式垂直升降立体车库的控制系统是整个立体车库系统的重要组成部分，相當于立体车库的CPU。钢结构本体是主体，执行机构相当于机械手，车库控制系统就是“大脑”。指挥着立体车库每个执行机构动作，而且还要对设备系统进行实时分析与控制。

泊位无源梳齿式垂直升降立体车库的控制系统原理如下：管理员要通过设备的人机界面（触摸屏）将其信息传输给控制系统，通过系统处理后，系统将识别的控制信息通过计算机辅助系统来驱动设备内的执行机构，最终完成立体车库现场运行。立体车库系统控制原理图，如图4所示：

按照图4所示，立体车库的控制系统主要由以下四个部分构成：控制系统、软件接口、驱动单元和人机界面。控制系统单元是整个设备的CPU，它可按照控制形式的不同而改变，简单的设备可通过继电器组成的逻辑电路；如果设备非常复杂，输入输出点太多，将采用可编程控制器PLC或单片机系统。目前市场上可编程控制器在自动化立体车库、自动化立体仓库及生产线领域中应用最为广泛。

软件接口在整个立体车库控制系统中也是不可缺少的因子之一。软件接口起到驱动单元、控制单元以及执行部件与驱动单元间的连接桥梁作用。软件接口电路大致有三种：开关量接口电路、数字量接口电路和模拟量输入/输出接口电路。泊位无源梳齿式垂直升降立体车库的控制系统应用的是接口电路为开关量接口电路。

驱动单元是泊位无源梳齿式垂直升降立体车库控制系统的末端一个环节，其种类及范围较为广泛。该立体车库控制系统中，驱动单元相对比较复杂，其驱动部件由几个变频器和主曳引大功率减速电机、几个横移电机、顶升电机以及自动门构成，因此智能化控制的立体车库系统的运动是依靠驱动元气件来驱动完成的。

人机界面是管理人员与车库控制单元交流信息的平台。管理人员可以通过人机界面向车库系统发送动作指令，车库系统可以向操作人员反馈系统运作状况。随着科技的发展，现在可以通过触摸屏或APP预约存取车辆。

2.2 泊位无源梳齿式垂直升降立体车库控制系统及运行原理分析

泊位无源梳齿式垂直升降立体车库的控制系统必须保证车库内部各运动机构能够在规定有效的时间内通过电气控制单元模块准确无误完成所要执行动作，从而对立体车库现场工作状况进行有效的实时监控与集中管理，并把车库内部监控到信息及时反馈至系统的数据库中心，通过有效的逻辑判断对设备系统内的各执行机构的运作进行判断、分析，保证立体车库整个系统在稳定可靠的状态下执行各项任务。

本文以25层泊位无源垂直升降式立体车库控制系统为例进行分析：车辆可直接通过垂直搬运机构实现车辆的存取，即中间是车辆的垂直运输巷道，两侧是沿垂直方向设置的车辆停车泊位。车辆入库时，驾驶员驾车通过车库自动门驶入垂直升降平台上，然后司机下车关轿车门出库后，车库自动门关闭，同时车库自动运行，将轿车直接通过高层垂直搬运机构送到存入轿车所在层，再由升降平台上的横移搬运器将泊位梳齿架拉至中间，升降平台微降后将轿车送入所需存放的泊位上，最后将泊位梳齿架送至原位。出库时，过程相反，先由横移机搬运器将梳齿架从泊位上取到垂直搬运机构上，再由升降平台微升将轿车取到升降平台上，然后泊位梳齿架送至原位。最后将汽车送到出入口地面层，车库自动门自动打开，驾驶员将轿车倒退出库。

根据设备运行原理，该车库在存取车过程中，电气控制主要涉及到以下六个方面动作过程：（1）垂直升降搬运机构升降到指定层；（2）为了存取车，需要将泊位梳齿架横移拉进或拉出；（3）梳齿交换车辆；（4）泊位梳齿架归位；（5）垂直升降搬运机构到出入口层；（6）库台自动门就绪。

综上所述，电气控制系统主要就是要完成对泊位梳齿架横移、垂直升降搬运机构升降、微进机构横移以及搬运器到达定位层通过认地址或激光定位。在泊位无源梳齿式垂直升降车体中，每一个泊位梳齿架表示一个存车位，所有车位都是靠横移搬运器和升降平台来控制，横移搬运器有一个横移电机和一个微进电机，升降平台上有一个顶升机构。横移搬运器定位靠安装在升降平台上的接近开关来控制，升降平台梳齿交换靠SJB螺旋升降机自带光电开关检测；升降平台以及搬运器在巷道内定位是靠安装在钢结构本体上的槽开关或安装在设备地坑内的激光测距仪来集中控制。所有电机采用变频器控制来控制运行速度，电机、光点开关以及激光测距仪通过PLC输入输出点来控制。

参考文献

[1] 周军.电气控制及PLC（2版）[M].北京：机械工业

出版社，2007.

[2] 闻邦椿.机械设计手册（5版）[M].北京：机械工业

出版社，2010.

[3] 中国重型机械工作协会，停车设备管理委员会.机械

式立体停车库[M].北京：海洋出版社，2005.

[4] 江苏启良停车设备有限公司.泊位无源梳齿垂直升降

停车设备[P].中国：CN102900257A，

201210435748.5，2013.

作者简介：孙德國（1978-），男，江苏盱眙人，供职于江苏启良停车设备有限公司，研究方向：自动化立体车库、自动化立体仓库以及自动化生产线。

（责任编辑：黄银芳）