智能式立体停车（精选6篇）
智能式立体停车 第1篇
不同智能式立体停车设备在汽车出入方式以及机械设备运行原理等方面不同,有各自适用范围,如何选择合适的设备是立体停车建设的关键环节之一,应根据项目具体情况综合考虑。目前在进行方案比选时多以定性为主,缺乏系统性、定量化的比较,影响规划设计。
本文重点对智能式立体停车设备的不同类型进行对比分析,提出针对智能式立体停车设备选型的综合评价方法体系,定性和定量相结合,为设计阶段不同设备方案的评估比选、决策提供支撑。
1 智能式立体停车设备类型与比较
1.1 设备类型
市场上立体停车设备一般可分为9种类型,参照JB/T 8713—1998《机械式停车设备类别、型式与基本参数》机械行业标准,按工作原理区分,其类别及代号如下[1,2]:升降横移类,代号为SH;垂直循环类,代号为CX;水平循环类,代号为SX;多层循环类,代号为DX;平面移动类,代号为PY;巷道堆垛类,代号为XD;垂直升降类,代号为CS;简易升降类,代号为JS;汽车升降机类,代号为QS。机械停车设备系统分类图见图1。
上述九大类型中,升降横移式、垂直循环式、简易升降等多属于半制动机械式车库,属于第一代立体车库技术产品。在日本、欧洲,此类车库盛行于20世纪40年代至70年代之间,均具有以下缺点:耗电量大、取车时间长、机械损坏频率高、安全性低以及维护成本高等,且大多适合车位较少。
相比之下,对于车库较大规模情况,智能式立体停车应用越来越多,自动化程度越来越高,具有方便、快捷、绿色以及安全等优点。当前智能式立体停车设备一般可分为垂直升降并列式、垂直升降圆形辐射状式以及平面移动式等3类。
1.1.1 垂直升降并列式
地下车库特点是:超深、最小直径仅10 m,即适用于场地较小的边角区域。代表性产品如海瑞克公司的U-PARK系列,对地面影响最小,最深可达90 m,采用垂直盾构法施工建设、竖井形式。该类型造价和技术难度相对较高,适合市中心区域以及停车压力巨大的高品质文物保护区域、环境景观区域等。纵向并列车位,根据圆形直径规模,可分为如下5种类型(见表1[3])。
1.1.2 垂直升降辐射式
代表性厂商有日本Perfect Park、德国PALIS等,国内设备厂商有南通顺达、广州四季快安智能停车场等。以国内某智能式地下立体停车场提供的产品参数为例,地上占地仅35 m2,地下采用直径18 m,深度19 m,可放置108辆,每层可停放12辆的停车库。
1.1.3 平面移动式
目前代表性厂商有德国PALIS的Trans PALIS、杭州西子及南京顺泰等。此类产品盛行于欧洲20世纪40年代至70年代之间,在我国也比较成熟,适用于宽广的场地建大型停车场。由于水平传输距离较大,停取车时间长(见图2)。
1.2 不同类型比较
1.2.1 垂直升降并列式与垂直升降辐射式
2种设备都是通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移,实现存取车辆的机械式停车设备,运用了电梯升降原理。垂直升降并列式可采用井筒式,其占地更小,更适合土地资源极其受限的边角区域。但由于每层停放车辆有限,若实现较大规模的泊位,需要大大增加建筑深度,以达到相应规模。垂直升降并列式与垂直升降辐射式比较表见表2。
1.2.2 垂直升降辐射式与平面移动式
相比垂直升降辐射式,平面移动式立体车库在系统可靠性、安全性、空间利用率等方面具有很强竞争力。以50个车位为例,平面移动式立体车库与垂直升降辐射式停车库进行综合比较如表3所示。
2 综合评价法
2.1 综合评价指标体系建立原则
在建立综合评价指标中,按整体性、层次性、定性和定量相结合等原则,全面客观地反映智能式立体停车系统的各方面,通过量化方法,进行定量化评价。并从用户角度出发,突出“以人为本”的理念,保证社会效益最大化。
2.2 综合评价指标体系建立
智能式立体停车系统设计建设通常需要考虑以下因素:技术先进性、产品灵活性及适应性、存取车效率、储存效率、空间利用率、安全性、配套产品可靠性、产品质量、外观、维修问题、管理、与周围环境的协调、工程造价。以上各因素实质上可划分为安全性、工程经济性、环境协调性、服务时间与可靠性等5个方面。
1)安全性作为立体停车库建设的首要原则,其中包括对驾驶人员安全保护、存取中的车辆安全以及车库车辆进出对基地内外行人安全的保护等。
2)工程经济性是直接影响项目实施的关键因素,主要指工程实施的直接建设费用。
3)环境协调性,对于智能式立体停车建设,一般受土地资源、环境景观、周边交通等影响较大,车库建设应充分考虑与环境的协调。
4)服务时间是指停车系统存取车的运行效率。反应时效性的关键指标是单车最大进(出)时间,指从给出一个进车(或出车)的指令开始,将车停放到机械停车设备的最不利位置(或将车辆从最不利位置取出),直到该停车设备进行下一个进车(或出车)指令为止所需的时间。
5)可靠性是指车库能够正常运行不发生故障的概率,它对保障车辆顺利进出具有重要作用,如当一个出入口或设备发生故障时,具备启动备用设施进行正常存取。
设备选型综合评价指标表见表4。
在评价每个方案时,逐项对每个方案的各项指标比较,每个评价指标等级分为A、B、C、D、E5个等级,每个等级对应数字量化:A—4,B—3,C—2,D—1,E—0。各指标评价等级与各指标的权重值相乘,为各指标加权后的结果,逐一将每个方案的各指标加权后的结果累加,即为方案总评定值。
2.3 实例分析
2.3.1 项目概况
项目位于某区域绿化用地范围内,区域内配建停车泊位缺乏、公共停车场建设滞后、现状停车问题突出,路边违章停车现象严重,停车难已经成为制约区域社会经济发展的重要瓶颈之一。由于区域绿化环境好,区域环境品质要求高,受附近轨道交通的影响,传统坡道式停车方案对公园绿化影响很大,必须寻求更集约化、更高效的停车方式。
采用智能式立体式地下停车,充分利用现有建设红线范围内的边角区域,一方面避开轨道交通影响线,另一方面尽可能减少绿化影响。在有限空间范围内,通过竖向扩容形式满足停车需求。
2.3.2 方案介绍
1)方案一,垂直升降辐射式。3个圆筒,每个圆筒布置5层,共150个停车位,基坑深度约18.5 m。平均造价29.1万元/泊位。总用地面积5 920 m2。立体车库平面与剖面布置示意图见图3。
2)方案二,平面移动类式。共地下3层,每层布置50辆车位,共计150个车位。平均费用为20.1万元/泊位,总建筑面积2 184 m2。立体车库平面与剖面布置示意图见图4。
3)方案综合评定比选。采用AHP法确定权重,通过专家打分确定指标权重。通过计算分析得出各指标权重,结果如表5所示。
计算结果表明,方案二相对较优,采用平面移动式,增加每层泊位数,减少总层数,基坑深度大大减小,使该方案在建设成本、经济性具有较大优势。智能式地下立体停车采用地下形式时,成本是建设的主要因素,在设计中应选择合适设备,减少开挖深度,节约经济成本。另外,方案一和方案二在安全性、环境适应性等其他指标基本相同,在服务时间(运行效率)时效性方面甚至优于方案二,存取车效率较高,具有一定优势。
3 结语
智能式立体车库在节地、减少工程成本及缩短施工周期方面具有很强的优势,综合比较3种智能式立体停车设备类型:垂直升降并列式、垂直升降圆形辐射式以及平面移动式,各自具有适用范围。
最后从安全性、工程经济性、环境协调性、服务时间与可靠性等5个方面建立智能式立体停车设备比选的综合评价指标体系和评价方法,以项目为例,说明应用方法。本研究可为智能式立体停车规划设计设备比选提供参考。但由于相关指标难以量化,存在一定问题,未来需进一步研究评价指标的量化方法,增强决策的客观性和准确性。
参考文献
[1]中国重机协会停车设备工作委员会.常用机械式停车库类型比较[M].北京:中国统计出版社,2014.
[2]中国重型机械工业协会.机械式立体停车库[M].北京:海洋出版社,2005.
智能式立体停车 第2篇
医院的停车难问题, 不仅严重恶化了医院的就医环境, 也直接影响到社会治安、和谐社会的创建, 成为各级政府和相关职能部门需要迫切解决的问题。
项目分析
1. 宝安区人民医院停车现状
宝安区人民医院现有地面停车位220余个 (含院内各分散区域, 家属区及大门口周边) , 即将投入使用的新门诊综合大楼配建地下停车位300个。医院日均来诊病人约4000人, 住院病人约500人, 医院职工自有车辆500余台, 日均停车位需求约750个, 停车位缺口约230个。由于配套的停车位不足, 每天早上8∶30前医院的停车场已超负荷停满, 大量车辆在周边道路上随意占道停放, 导致医院周边交通秩序混乱, 经常出现道路堵塞, 严重影响道路交通的安全、秩序, 患者和市民屡有投诉, 成为宝安区政府迫切需要解决的问题。
2. 宝安区人民医院停车解决方案基本需求分析
因宝安区人民医院是一个上世纪八十年代建成的老医院, 周边已无向外发展的空间, 再找场地来建一个230个车位的地面停车场根本不可能。所以, 医院的停车解决方案需满足以下条件:
(1) 占地少, 停车容量高 (容积率高) ;
(2) 存取车速度快, 等待时间短;
(3) 智能化程度高, 管理成本低;
(4) 人性化设计, 停车方便快捷;
(5) 可靠性好, 安全系数高;
(6) 外观与医院整体环境相协调。
综上所述, 只有建设机械式立体车库, 而且是容积率和智能化程度最高的垂直升降式类塔式立体车库才能满足以上要求。
停车设备选择
宝安区人民医院现有地面停车区域大部分都是楼群间较分散的小块区域, 基本上都不适合建立体车库, 只有康复楼和123仓库楼之间的一块46m×33m, 约1500m2的地面停车场可以利用。 (见图1)
就院方所提供场地来考虑, 只有容积率最高、占地面积最少、智能化程度最高的垂直升降塔式车库最适合宝安区人民医院。现有的塔式车库有垂直升降 (方形) 塔式车库和智能化多出入口 (圆形) 塔式车库两种。
1. 两种塔式车库特点介绍
(1) 垂直升降 (方形) 塔式车库 (简称:方形塔式车库, 见图2、图3)
(1) 优点:
A.每层2个车位, 一般20～25层, 可停放40～50辆车,
平均每辆占地只有1～2m2 (未含控制室占地约15m2) ;
B.具有存取智能化, 节能、噪声小、安全可靠等优点。
(2) 缺点:
A.每个车库只有一个出入口, 需驾驶员进入升降机操作, 每次存取时间一般为2～3分钟, 存取车高峰期显得非常拥挤;
B.高而单薄的结构, 故抗风及抗震能力差;地基造价偏高;
(2) 智能化多出入口 (圆形) 塔式车库 (简称:圆形塔式车库, 见图4、图5)
(1) 优点:
A.以建15层计, 平均每个车位占地面积约2m2;
B.平均每辆车存取时间约50秒;
C.能耗低, 每存取一次耗电约0.2度;
D.多出入口, 既可有效地避免驾驶员操作时间对存取速度的影响, 又可向不同方向分流车辆, 存取车高峰时不会拥堵;
E.车辆自动调头, 存取车不需倒车, 不须开进升降机, 停车变得简单方便;
F.抗台风及地震能力最强, 配备自动检测报警系统、消防系统及其他安全装置;
G.外形与环境完美结合;
H.全智能化控制系统, 配备远程监控及故障引导处理系统, 可实现多车库网络化管理。
(2) 缺点:造价稍高, 每车位设备价约需6.5～7万元。
2. 两种塔式车库特点对比 (见表1)
3.两种塔式车库选择意见
方形塔式车库存取车需进入升降机内操作, 增加了人为操作时间, 存取车速度慢, 容易在交通高峰期发生拥堵;为满足车位数量要求, 车库高度较高, 对地基要求较高, 因而附加成本高;且车库周围的建筑相对较矮, 车库若建得太高会给人以压迫感, 不适合改善就医环境。
圆形塔式车库智能化程度高, 多出入口设计, 存取车速度快, 既可有效地避免驾驶员操作时间对存取速度的影响, 又可向不同方向分流车辆, 存取车高峰时不会拥堵;车库仅建十五层就可以满足车位数量要求, 比在建的医用综合楼矮很多, 能保持医院良好的整体环境;虽然造价稍高, 但性价比最高。
经多方面综合考虑后, 决定选用某公司自主研发的智能化多出入口圆形塔式立体车库。
项目方案设计
1.占地面积及车位计算
院方提供了红线规划用地1200m2, 希望立体车库车位数230个以上。为此, 该公司将两个圆形塔式车库组合, 设计出“双塔式智能化多出入口立体车库”。该车库净占地面积436m2, 15层钢架高约36m, 每层16个车位, 共240个车位。车库一层用6个车位作为专用出入口, 所以可提供车位234个, 能满足院方提出的车位需求。
2. 平面布置方案设计
根据待建场地实地测量和院方的意见, 现在用于进出停车场的通道将在新门诊大楼启用以后停止使用。因此把原停车场与住院部综合楼及康复楼之间的通道填平与停车场的高度一致, 康复楼前面和123仓库楼前面修建成斜坡的形式。新门诊大楼启用以后, 进出该立体车库的通道与地下停车库统一从医院前门的通道进出。 (见图6)
3. 设备基本参数 (见表2)
4. 设备基本特点
(1) 设备主体设计使用寿命为50年。
(2) 采用永磁无齿轮同步曳引机提升, 车辆快速旋转平移装置完成存取车辆的平移及调头。
(3) 主钢架按《钢结构设计规范》GB50017-2003设计, 额定负载为600吨, 抗风能力为12级, 抗震能力为7度。
(4) 设备每小时可连续存车约130台, 连续取车约120台。
(5) 设备车位上不需动力, 结构简单, 维护方便, 故障率低。
(6) 管理系统采用具有自主知识表2设备基本参数
(7) 主要控制元器件及传感器均采用国际知名品牌, 确保系统稳定运行。
(8) 具有实时监测并记录该设备运行的状态、屏幕显示剩余车位数和各种提示信息、语音提示引导停车、自动检测车辆外形尺寸及合理分配车位、设备故障检测、故障报警并指示故障位置及类型的功能。
(9) 配备自动消防报警和灭火系统, 如有车辆发生火警, 可在90秒内将火警车辆取出, 在车库外用灭火器扑灭, 从而将火警消灭在萌芽状态。
4. 存取车动作过程简介
(1) 存车:车辆通过总出入口道闸时驾驶员取卡或刷卡, 根据显示屏及语音提示将车开到空闲的某个出入口后, 根据出入口内的显示屏及语音提示的引导将车停好, 下车后在出入口外再刷卡确认即可离开。无需等待, 车辆将自动送至电脑分配的车位, 比地面存车更方便。
(2) 取车:可在任意一个空闲出入口的读卡器上刷卡, 最长等待70秒, 车库门自动打开, 车已自动调头, 驾驶员将车开出即可。
5. 车库外观设计方案
外观设计主要考虑立体车库外观既要体现高科技产品靓丽的现代感, 又要与周边环境的和谐, 使人们在视觉上感到舒服, 同时考虑车辆的遮阳和避雨, 及车库内部的通风采光。
基于以上原则, 设计公司采用了外墙用绿色的铝塑板和银灰色的铝合金百叶窗分层相间的面板为主体, 使车库通风良好, 色彩靓丽;南北向两侧、下部和两塔之间部分区域用明框玻璃幕墙为辅助, 增加车库演示的观赏性;底部用铝板造型的大圆形立柱为支撑, 突出主体钢结构的稳固效果;顶部用银色铝塑板制作的圆帽造型, 彰显车库高科技的现代感。 (见图7)
建设审批程序
1. 立项阶段
智能化多出入口圆形塔式立体车库由于节地、节能、环保, 并且因为大胆采用了自主创新技术, 得到了立体车库行业权威专家组的一致好评, 公认该车库“技术先进、设计合理, 各项技术指标均达到国内先进水平。”该车库是深圳市首批认定的自主创新产品, 因现在国家都在大力鼓励自主创新, 所以该项目能顺利立项, 成为国内首例由政府采购的智能化多出入口车库。
2. 设计阶段
该车库由于高智能、高速度、高安全等特性, 所以在设计方面要求非常严格, 同时涉及到很多不同的专业设计单位。为提高设计水平, 将各个不同专业设计交托给同一家资质齐全、实力相对较强、设计水平较高、信誉较好的设计单位进行设计。
3. 施工阶段
宝安医院立体车库工程主要由立体停车设备 (含主钢架、升降设备、车辆快速旋转平移设备、出入口设备、自动控制系统、智能卡管理系统) , 供电系统, 基础工程, 地面道路及绿化工程, 消防工程, 防雷工程, 给排水工程, 通风照明工程和外装修工程组成。
由于在施工前作好了详细的施工计划, 并按政府主管部门要求办理好建设许可证, 并向当地技术监督部门办理了“特种设备制造安装”申报, 充分保证了施工前各项准备工作到位及施工的合法性。在施工阶段各单位、各部门分工明确, 注重各部门间的沟通与协作, 更注重安全文明和环保。为控制噪音污染并提高吊装的安全性, 在施工现场安装了一台45m高的塔吊。
技术部门相关人员随时实地了解施工情况, 及时解决施工中碰到的问题, 必要时还集各专业技术人员参加的联席会议。公司设有专人对施工过程进行记录, 以提供完整的车库项目施工资料。
目前, 该车库建设项目进展顺利, 已完成基础项目施工, 进入钢结构安装阶段, 预计今年4月即可竣工。该车库建成后, 将全面缓解宝安区人民医院的停车压力, 成为我国利用自主创新成果解决医院停车难的良好典范。
资料链接:
智能立体停车库系统也称垂直升降式停车系统或电梯式立体停车库系统, 是集设备、操作、安全、监控、维护、管理为一体的智能化系统。触摸屏式的人机界面使操作和使用极为方便, 具备智能化管理及收费系统。其高度的智能检测和完善的服务体系可实现零故障运行。最大特点是独创的分时控制功能, 实现分时段、分层停车控制, 有效提高车位利用率。通过键盘密码和IC卡即可实现汽车存取、收费的过程, 操作简单、存取方便;并且可以与城市停车收费系统连接, 实现全市停车收费一卡通, 还可加装监视系统与小区联网。另一种模块化智能型立体车库目前也趋于成熟, 不仅实现全模块化设计, 采用智能控制技术, 更是充分利用太阳能技术、能量蓄积 (节能) 技术。这样模块化智能型立体车库不再是一个整体建筑, 而是由独立的模块组合而成, 如停车位、升降装置、智能载车器等分散的零部件, 修建时只要像搭积木一样把各个零部件组装起来, 就成了一个标准的立体车库, 具有节省时间、成本低等优点。
一种立体停车场智能控制系统设计 第3篇
关键词：智能立体停车场,PLC,控制系统,停车算法
0 引言
世界各大中城市汽车的拥有量急剧增加, 使城市出现了严重的停车难题。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、性价比高、安全可靠等优点, 越来越受到人们的青睐。本文设计了一种升降横移式智能立体停车库, 具有结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点。
1 升降横移式立体车库机械结构
升降横移式立体车库主要由结构框架部分、载车板部分、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统六大部分组成。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。现以典型的地上3×3升降横移式为例, 说明停车库的运行原理。车库车位示意图如图1所示。它的结构特点是:一层只能平移, 二层即可平移又能升降, 三层只能升降, 一层二层各有一个空位。当一层车位进出车时, 不需移动其他托盘就可直接进行进出车处理。当二、三层车位进出车时, 首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, 至到下方为空才可进行下降动作到达一层, 进行进出车处理, 进出车毕后再上升回到原位置。它运动的总原则是:升降复位, 平移不复位。
2 控制系统硬件设计
系统的硬件组成如图2所示。
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作为电控系统的核心, 该控制系统选择西门子S7-300作为主控单元。控制系统信号以开关量输入输出为主, 电路简单, 对环境要求不高, 凭PLC本身的抗干扰能力和隔离变压器就能满足要求, 因此可不必再另外增加其他抗干扰措施。PLC是车库控制系统的核心, 其操作大致分为3类:以故障诊断和处理为主的操作、联系现场状况的数据I/O操作、执行用户程序和服务与外部设备的命令操作。
2.1 控制系统输入分析
(1) 传感器。包括光电传感器、行程开关、限位开关等。
(2) 触摸屏。触摸屏是控制系统的操作界面, 应该设有车位选择、启动/停止、急停、复位、自动/点动切换等控制按钮。
2.2 控制系统输出分析
(1) 左右横移电机。载车板的左右平移由电机的正反转控制。
(2) 垂直提升电机。载车板和各库位均装有链辊, 由链辊电机正反转实现小车的入库和出库。
(3) 防坠装置。当中间层或顶层载车板停放完毕后, 为防止载车板坠落, 在相应的位置装有防坠装置, 由电磁铁驱动打开和关闭。
(4) 车库的指示设备。运行灯、报警灯和警铃。车库中有车位动作时, 运行灯亮, 提醒人员注意;当出现紧急状态时, 报警灯闪烁, 同时警铃响起。
2.3 安全检测系统
(1) 延时保护:当车停不进设备时, 设备将自动停止任何操作, 处于保护状态。
(2) 紧急停止装置:设置紧急制动开关, 当出现异常情况时, 能使停车设备立即停止运转。
(3) 车辆有无检测。为了判断载车板上是否存有车辆, 每个载车板上应安装检测车辆有无的传感器。
(4) 准确定位检测。为了保证载车板是否运动到指定位置, 应在相应的车位上安装检测载车板是否升降或横移到位的检测装置。
3 控制系统的软件设计
控制系统软件设计主要是完成自动存、取车操作和运行中故障处理操作, 是由主程序、自动功能子程序、手动功能子程序组成。其中手动功能子程序是在系统检修维护或急停后应用, 选择上、下、左、右按钮使车位移动到指定位置。
3.1 软件设计中几个关键问题的处理
掉电保护。所使用的状态元件、定时器、数据存储器均采用电池后备的元件。当掉电时保存现场信息, 待上电后继续完成被中断的动作。
故障处理。当隅到电气或机械故障时, 软件按超时方式进行判断并启动声光报警, 转入半自动方式即可进行故障处理。
急停处理。当发生意外情况时, 可按下急停按钮, 终止正在进行的动作。PC对急停也按掉电处理, 并保护现场断点信息。
3.2 车辆调度系统
控制系统的核心是存取车控制, 存取车控制算法的优劣直接影响存取车的可靠性和效率。根据立体车库的使用要求, 存车操作分为自动存车和叫位存车2种方式, 而取车操作只有叫位取车方式。自动存车控制由控制系统根据存车路线最优原则自动确定存车的车位号, 叫位存车和叫位取车控制均为对指定的车位进行存取车操作, 其关键是根据车位移动的最优路径, 建立下行通道, 确保高效存取车辆。车库层数用i (1≤i≤n) 表示, 列数用j (1≤j≤m) 表示, 车位号用aij表示, 其中包括空位。
对于某空车位进行存取车操作时, 须对其以下各层车位进行相应的横移操作, 使该车位所在列的以下各层车位均为空位, 建立该车位的下行通道, 进行存取车操作。采用路径最优原则, 即建立下行通道的时间最短, 或者建立下行通道时横移的车位数最少, 则选择的空车位aij应满足
其中, kh为第h行空位所在的列数。选择的空车位所在的层数i、列数j需同时满足公式 (1) 、 (2) 2个条件, 自动选择车位时, 应先选择低层的车位存车。
参考文献
[1]廖常初.S7-300 PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社, 2007.
[2]陈瑞阳.工业自动化技术[M].北京:机械工业出版社, 2011.
智能式立体停车 第4篇
1 升降横移式立体停车库的特点
当前经常被使用的立体车库种类与形式有很多种, 比较常见的有:升降横移类 (psh) , 垂直循环类 (pcs) 、多层循环类 (pds) 、平面移动类 (ppy) 、水平循环类 (psx) 、垂直升降类 (pcs) 、简易升降类 (pjs) 、汽车专用升降机类 (pqs) 。上述各种类型的停车设备, 采用不同的工作原理和技术, 适用于不同的场地条件, 各有其特点和优势。
升降横移式立体停车库, 是利用停车载板升降或横移存取车辆的立体停车设备, 多数立体停车设备为自动化设备。升降横移式立体停车库通常被使用在高土地成本地区的人口密集区, 如主要商业区、高密度的办公楼、高密度住宅区等地。
2 升降横移式立体停车库的控制形式
升降横移式立体停车库的控制形式是多种多样的, 而选用何种控制形式是根据车库的具体情况选定, 要综合考虑到其规模、应用场合等各方面因素而定。其中三种应用比较广泛, 既:继电器逻辑电路控制、单片机控制、可编程逻辑控制器PLC控制。
2.1 继电器控制方式
近几十年电子技术和计算机技术的快速发展, 继电器控制系统的地位被慢慢取代, 尤其在可编程逻辑控制器诞生之后。但是因为其控制元件少、组装简单、成本低廉, 而被一些小型且结构功能简单的升降横移式立体停车库所采用。但是这种控制方式很难实现复杂功能和智能化控制, 因此不太适合大中型和功能强大的立体车库的建设。
2.2 单片机控制方式
升降横移式立体停车库也可以使用单片机控制方式进行控制, 但是却没有得到广泛的推广和应用, 其主要原因是:系统调试耗时费力, 开发周期长;抗干扰能力弱, 环境适应力差, 可靠性低, 安全性差;编程使用汇编语言, 编程工作量大。因此, 单片机在升降横移式立体停车库控制系统中的应用现在还不成熟, 也是以后停车库系统研究开发的一个方向。
2.3 可编程逻辑控制器PLC控制方式
当今经常使用的升降横移式立体停车库, 大都采用可编程逻辑控制器PLC控制, 特别是应用在智能化要求程度高、大容量的现代化升降横移式立体停车库中 (如图1) 。
用可编程逻辑控制器PLC控制的升降横移式立体停车库有着比较独特的优势:
(1) 适应性强、通用性强:可编程逻辑控制器PLC控制形式有一定的灵活性和通用性, 在不同使用环境、不同搭建方式、不同规模的升降横移式立体停车库上均能有效使用, 甚至同一台可编程逻辑控制器根据不同的使用要求任意更改升降横移式立体停车库的使用功能。
(2) 安全性强、可靠性高:自动化立体车库的使用与人的生命和财产直接相关, 因此安全性、可靠性是它的必要指标, 必须保证人的生命和财产安全, 符合国家标准相应的安全性要求。多数的可编程逻辑控制器PLC在研制之初就是为了适应各种恶劣环境而被创造的, 因此它更能适应升降横移式立体停车库在不同环境条件下的要求。
(3) 编程简单、使用方便:大多数可编程逻辑控制器PLC采用的是梯形图编程, 沿用了电路图的清晰与直观, 更容易被电器技术人员所掌握。不仅接线简单, 而且通过PLC控制实现的功能都记录在其存储单元的程序中, 可以通过改写程序来改变控制功能, 因此在使用和调试中更加灵活方便。
(4) 功能强大:可编程逻辑控制器PLC可以具备运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能等强大功能, 因此根据搭建不同种类的升降横移式立体停车库而选择相应功能, 即使控制系统再复杂也能轻松应对。
(5) 体积小巧:可编程逻辑控制器PLC体积小、重量轻、功耗低, 而且易于装入升降横移式立体停车库内部以实现机电一体化。
3 结语
(1) 继电器控制方式, 适合比较小型的升降横移式立体停车库, 因为小型车库结构简单, 功能单一, 使用继电器控制能有效控制成本, 但是其不适合较复杂结构。
(2) 单片机控制方式, 虽然可编程性强, 能够实现更加复杂的功能和控制, 但是其开发调试时间长、抗干扰性差、驱动稳定性差、编程工作量大等缺点, 说明在升降横移式立体停车库中的应用还不完善。
(3) 可编程逻辑控制器PLC控制方式, 因为PLC的功能强大、通用性强、安全可靠、简便易用、体积小巧等优越性能, 使PLC控制方式成为升降横移式立体停车库比较理想的控制方式。
参考文献
[1]王小磊.立体停车场升降系统安全装置研发.机械设计与制造, 2014 (07) .
[2]李果, 张广明, 凌祥.多层升降横移立体停车库控制系统设计与实现.机械设计与制造, 2011 (03) .
[3]王芳卿.立体停车库及其控制.电气传动, 1998 (06) .
智能式立体停车 第5篇
垂直升降平台在机械立体停车库及其它升降机械中有非常广泛的应用,对于比较小的升降平台一般采用单点悬吊驱动方式,最常见的应用实例是电梯,由于是单点驱动,不存在同步问题,所以,一般采用钢丝绳悬吊驱动方式。对于水平分布范围比较大的升降平台,像桶式机械立体停车库的垂直升降平台,水平跨度达到10米以上,并且在存取车过程中车辆要在平台上水平移动,会产生很大的偏载,要消除偏载对升降平台的影响,必须采用多点悬吊驱动方式。为了提高平台的稳定性,悬吊驱动点应尽可能分布在平台的最外侧,根据平台的水平布局,悬吊驱动点不少于3个[1]。在采用多点驱动方式时,为了保持平台水平,各驱动点要保持同步升降,尤其是驱动点数大于3个时,升降驱动系统与刚性平台之间产生过定位现象,对各驱动点的同步要求更高,否则,将使机械效率大幅降低甚至造成平台或驱动系统的机械破坏。本文针对桶式机械立体停车库升降平台悬吊点布局、同步驱动方式的设计及动力需求的计算方法等进行了较为详细的论述,主要涉及升降平台悬吊点数量的选择、悬吊点布置方式、配重系统设计、升降驱动系统设计等内容。
2 桶式机械立体停车库结构
如图1所示,整个车库呈桶形结构,升降旋转平台位于车库中心,各车位呈辐射状分布在升降旋转平台的周围,升降平台在下边,只作升降运动,旋转平台位于升降平台之上,可作360度回转运动,同时跟随升降平台作升降运动。通过平台的升降和旋转实现与各车位的对接,完成车辆的存入和取出。整个车库全部建于地下,在直径20米的圆形场地内,最多可容纳120辆车,容车密度高,存取速度快,制造成本低,基本不占地面空间,不影响地面设施布局及绿化,为目前最先进的机械立体停车技术。
3 升降平台悬吊方式设计
桶式机械立体停车库的升降平台属于大型三维立体结构架,根据三点确定一个平面的原理,对升降平台的固定点不能少于三个,但如果固定点多于三个,则这些固定点必须保持特定的空间位置关系,否则,会产生过定位使升降平台产生机械变形。但考虑到机械结构布局、传动机构设计方便等因素,有时也会采用三点以上固定点设计方案。因为升降平台水平跨度较大,为了使升降平台有足够的刚度,平台的结构件都比较笨重,整个升降平台自重就达到8吨以上,加上存取车时汽车动载荷,整个升降系统最大重量可达10吨。为了尽可能降低驱动系统提升的功率,必须增加配重系统,为了保证升降平台始终处于水平状态,所有悬吊点升降必须保持严格的同步关系[2]。下面就升降平台设计的具体要求和实现方法作详细论述。
3.1 升降平台悬吊点数量选取及布局设计
桶式机械立体停车库在水平面上投影为圆形结构,四周为停车平台,中间为升降旋转平台,由于车库深度一般在10米以上,升降平台最适宜的固定方式为垂直悬吊,为了不与旋转平台的回转运动相干涉,各个悬吊点到车库中心点的距离应大于旋转平台的旋转半径[3],同时,悬吊点越靠外,升降平台的稳定性越好。升降平台支撑臂的数量一般在3-8之间选取,与悬吊点数量相同。升降平台支撑臂最外端沿垂直的导轨上下运动,限制了升降平台XY水平移动自由度和绕垂直轴Z轴旋转自由度,升降平台还有三个自由度,根据三点确定一个平面的原理,对升降平台的固定点最好为三个,如果固定点多于三个,则这些固定点必须保持特定的空间位置关系,否则,会产生过定位使升降平台产生机械变形[4]。但考虑到机械结构布局、传动机构设计方便等因素,实际应用系统会采用三点以上悬吊点设计方案,一般悬吊点数量以3-4个为宜。具体平面布置请见图2和图3。
3.2 悬吊点驱动方式与配重系统设计
升降平台的驱动方式直接关系到升降平台动力消耗、运行安全性和稳定性。比较常用的驱动方式为以曳引机为动力的钢丝绳驱动方式和以普通电机、减速机为动力的链条驱动方式。以曳引机为动力的钢丝绳驱动方式在电梯中应用十分普遍,这种方式结构紧凑,可与配重系统相结合,节省安装空间。但曳引机与钢丝绳之间存在相对滑动的可能,无法保证固定的传动比。大跨度升降平台采用多点悬吊方式,升降时各个悬吊点必须保持严格的同步关系,所以,钢丝绳驱动方式不适合在多点同步驱动中使用。以减速机为动力的链条驱动方式,可保证固定的传动比,通过同步机械传动,能够实现多点同步驱动,为首选方案。为了保证升降平台的安全运行,每个悬吊点最后一级减速机应选用具有自锁功能的涡轮蜗杆减速机,且减速比应大于1:40,以保证自锁功能的可靠性。(详见图4)
配重系统是升降平台必不可少的安全系统,升降平台属于垂直升降机构,如果驱动链条发生断裂将导致设备严重损坏或造成人身伤亡事故,为了提高设备的安全性,有必要加入独立的配重平衡系统,用配重抵消平台的重量,使得升降平台在任何位置都基本处于稳定状态。另一方面,配重系统可以大大降低升降平台驱动系统所需功率,具有节能的效果。独立配重系统应在每一个悬吊点布置一套,多个悬吊点配重重量应当一致。配重与升降平台悬吊点之间采用钢丝绳连接,钢丝绳绕过位于车库最顶端的定滑轮,两端分别与升降平台悬吊点和配重相连。(详见图4)。配重重量的选择应按下式计算:
其中:
GP:配重总重量
Gt:升降平台自重
Gl:升降平台所承载的负载重量
按式(1)计算出的配重总重量可使平台驱动系统所需功率最小,达到经济运行的目的[5]。
3.3 多点同步驱动系统设计
为了保证各个悬吊点同步升降,升降平台的驱动方式可采用两种方式。一种方式是各个点采用同一个动力源,然后通过动力分配器将动力平均分配到各个悬吊点的驱动机构。另一种方式是每个点设有一套动力,然后通过机械同步机构强制各个点的运动实现同步,但这样会降低机械效率,一般不建议采用。
如图5所示四点同步驱动系统,中间为驱动电机和减速机,通过一个大的伞齿轮将动力同步传递到与四个驱动轴相连的小齿轮上,四个驱动轴将动力分别传递到四个悬吊点的驱动装置中。由于四个悬吊点的驱动系统具有相同的传动比,可使各个悬吊点驱动装置保持严格的同步关系。当驱动点多于三个时,由于产生了过定位,会使机械效率下降,但带来的好处是传动系统具有了冗余,当一个悬吊点的传动机构出现问题时,可暂时拆掉,用其余三个悬吊点驱动维持升降平台运行,增加了设备的可靠性。
驱动系统的动力需求可根据升降平台的运行速度、平台自重及负载的重量计算得出,具体计算公式如下:
其中:
Nt:所需电机驱动总功率
Gt:升降平台自重
GP:配重总重量
Gl:负载重量(汽车重量)
V:平台升降速度
K:动载系数,一般取1.1-1.2
η:整个传动系统效率,三点驱动,η取0.8～0.9,四点驱动,η取0.3～0.5,多于四点驱动,η取0.2～0.3。
从上式(2)可以看出,平台升降所需功率与平台经配重抵销后的重量与负载重量之和成正比,与平台运行速度成正比,并且与传动系统效率成反比。平台运行速度与车库存取车速度紧密相关,需要服从功能需要,不好改变,其余因素可以通过合理设计和调整使其达到最优[6]。平台有空载运行和带负载运行两种工况,为了使两种工况的总负载最小,最合理的配重应按式(1)计算,这样,不管平台空载运行,还是满载运行,升降平台的总负载不超过平台额定载重量的二分之一。平台传动系统的效率与驱动点的数量密切相关,三点驱动效率最高,超过三点后因存在过定位使传动效率明显下降,四点以上驱动方式机械效率急剧下降,不推荐使用。
4 结束语
本文针对地下桶式机械立体停车库所用升降平台的特殊性,阐述了大跨度升降平台悬吊和同步驱动系统设计的方法和注意事项。实际应用表明,本文给出的设计方案和实现方法能够满足桶式机械立体停车库的设计要求,具有实用性,也可为类似机械立体停车库系统结构设计提供参考。
参考文献
[1]刘占阳.一种机械立体停车库:中国,200420117135.8[P].2006-01-25.
[2]刘占阳.一种同步驱动的多点悬吊垂直升降平台:中国,200910227883.9[P].2010-07-28.
[3]刘卫国,崔敏,魏绍亮等.机械式立体停车库升降传动轴的设计与分析[J].起重运输机械,2012,(12):83-85.
[4]刘美莲,滕旭辉.升降横移式立体停车库的PLC控制[J].起重运输机械.2009,(6):15-18.
[5]秦冲.基于PLC升降横移式立体停车库控制系统的设计[J].中国新技术新产品,2012,(2):116.
智能式立体停车 第6篇
1 立体停车库控制系统的控制要求
控制要求如下: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,供进出车升降之用。当底层车位进出车时,无需移动其他载车板就能直接进出车;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和进出车动作,进出车后再上升回到原位置。其运动总原则是升降复位,平移不复位。
2 PLC控制系统编程技巧
PLC是停车库控制系统的核心,其程序要达到可读性强,则应当采用模块化的设计方法,包括以下程序块:通信及操作面板显示、手动运行程序、自动运行程序、载车板运行程序、故障判断程序、声光报警程序、复位程序等。当然,PLC的编程方法及技巧有多种,限于篇幅,这里就不一一赘述。下面主要介绍2种编程技巧,希望能起到抛砖引玉的作用。
2.1 编程技巧一
传统设计方法中,1个开关信号占用1个输入点,开关信号非常多(包括限位开关、光电开关),以一个4层5列的立体停车库为例,各种开关信号有100个左右。如果采用传统的设计方法,占用的输入点非常多,如果停车库的车位数继续增加,则情况会更糟糕。针对上述情况,下面介绍一种矩阵输入方法(如图1所示)。
图1中,SL1～SL16为停车库限位开关,XD1为矩阵输入模块(由整流二极管组成)。从图1可以看出,按传统的方法,16个限位开关就要占用16个PLC输入点,而采用矩阵输入法则仅占用8个点(4个输出点Y50～Y53,4个输入点X0～X3),进一步延伸,如果采用4个输出点、8个输入点,就可以扩展成32 (4×8)个点,大大节约了PLC的输入点。当然,编程时要考虑PLC程序的执行时间,不能无限地扩展。
2.2 编程技巧二
停车库中各种限位开关很多,包括上限位、上极限、下限位、下极限、横移限位、防坠钩限位等。实际应用中,当限位开关出现故障时,如果没有相对应的故障提示,维修人员查找故障会十分困难。为此,在进行PLC编程时,就要考虑到每一个限位开关都要有一个对应的编码或地址,这样当某一个限位出现故障时,就会在显示屏显示对应的故障代码。当然,如果考虑到有的显示屏不能显示中文,那么编码应该有一定的规律,方便维修人员记忆。如何给每一个开关都指定一个唯一的编码,这就需要用到一定的编程技巧,程序段如图2所示。
程序段以4层5列停车库为例,X0为201载车板(停车库第2层第1个载车板,编号为5)的上极限限位,M501为辅助继电器,ENCO为编码指令(把十进制转换为二进制),DIV为除法指令,ADD为加法指令,编程思路如下:当X0接通时,M501置位为1,数据存到D500数据寄存器中,1除以30,商为0存在D502中,余数为1存在D503中,此时D520变为1,D521变为5 (因为每一层有4个载车板,所以D503要加4),这样201上极限限位的故障编码就可表示为105 (编写显示屏显示程序时将D520设为高位,D521设为低位),依此类推,202上极限限位(M502)的故障编码就可表示为106,405上极限限位(M513)的故障编码就可表示为113。至于上述程序中D500为什么要除以30,这是根据编程的需要而设定的,大家要认真体会。采用这种方法编程时,各限位开关的编号要按照一定的规则和顺序设定,这样限位开关对应的编码就能跟载车板的实际位置对应上,方便维修人员记忆。
3 使用安全性问题的探讨
虽然立体停车库采用了很多安全保障技术,包括相序保护、电机过载保护、人车误入保护、超高超长保护、防坠落保护、松断链(绳)保护、限位保护,但大家千万不要认为万事大吉了,事实证明,如果PLC编程时稍有疏忽就可能造成事故,导致不必要的损失。
3.1 问题一
北方某城市一宾馆立体停车库在冬季使用时出现了停车库在运行过程中,2层载车板的小车所带积雪突然掉落,刚好砸中底层正在横移的载车板(载车板上停有车)的横移限位上,造成横移限位提前动作,底层正在横移未到位的载车板提前停车,2层升降载车板下降,幸好操作人员及时发现,才未造成事故。从这个事故中我们可以得到启发,在进行PLC编程时,一定要考虑到限位提前动作(闭合)的可能性,继而采取必要的保护措施。我们可以采用时间保护方式来达到这一目的,方法如下:假设横移载车板正常的横移时间是20 s左右(要考虑重载和轻载),如果横移载车板小于18 s (应该允许有2s左右的余量)就动作,那么此时就认定这种状况为出现故障,程序要及时地做出保护动作。还有一种情况是升降载车板移到一半突然停止,而旁边的横移车板却撞过来。一旦出现这种故障,轻则机械损坏,重则伤车。这种故障也是因为相应的上限位开关提前动作造成。一是开关被异物打到,提前误动作;二是限位开关或者其相应的线路突然松了。该问题可采用与横移载车板相同的方法解决。这里就不再赘述。
虽然升降载车板有限位开关和极限开关及断链(绳)的保护,但从安全的角度考虑,还可以再加上时间保护方式,一旦升降载车板超出正常的运行时间(设定故障时间比正常运行时间多2～3s即可),就报故障,使载车板及时停止动作,避免事故发生。横移载车板亦是如此。
3.2 问题二
立体停车库的电控系统出于人性化方面的考虑,往往采用载车板自动复位功能,就是当车库停电再上电时,载车板自动从随机状态复位到正常状态,这一功能的设置主要是方便操作。大家试想一下,当停车库运行过程中突然停电,这时各载车板的位置是随机的,当重新上电后,如果操作者要全部把载车板一个一个单独复位,工作量非常大。而采用自动复位功能,这一工作将变得非常简单。但是,任何事物要一分为二来看,有好的一面,可能也有不利的一面。我们知道很多的停车库都没有专人看管,管理很不规范,当停车库运行过程中突然停电、载车板处于随机状态时,若有人进入停车库,而恰巧刚好来电,停车库自动运行复位,就有可能给进入停车库的人造成伤害。因此,在采用自动复位时,一定要在电路上增加1个总接触器(由启动按钮控制),这样当重新来电时,因总接触器无法自行启动,停车库将处于停止状态,安全自然能得到保障。
3.3 问题三
停车库每一层所能停的车辆高度本来是规定好的,但是我们经常看到下层汽车会被上层载车板压到,这又是什么原因呢?我们知道,停车库的规范当中要求有车辆超高检测,但在实际使用当中,很多停车库因没有专人操作,很多司机都是自己操作,因为对操作规程不熟悉,所以就造成车辆被压的情况。为了避免出现上述情况,我们在进行电控系统设计时,可以考虑在停车库的中间层(首层、顶层除外)的横梁的中间位置设置一对光电开关(安装的高度要根据设计要求来设置)进行超高检测,当光电开关检测到上行的载车板上的车辆超高时,PLC做出相应的判断并且输出相应的故障代码,迫使载车板停止运行,避免事故的发生。编程的时候要注意光电开关只针对相应层的载车板,而对其他层的载车板的正常运行无效。
4 结语
本文介绍了升降横移式立体停车库的PLC编程技巧,希望能给同行提供一些思路。同时,对立体停车库在实际使用中出现的一些安全问题进行阐述,以期能引起大家重视,在进行停车库的电控系统设计时必须把安全问题放在第一位。
参考文献
[1]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2005.