浅谈无避让立体车库的应用研究

浅谈无避让立体车库的应用研究
作者：陈晓阳，陈雪琳
来源：《科技创新与生产力》 2016年第7期
陈晓阳1，陈雪琳2
（1. 河南工业大学机电工程学院，河南郑州 450007；2. 河南工业大学国际教育学院，
河南郑州 450007）
摘要：随着人民生活水平的提高，汽车数量也越来越多，地面停车场已经不能满足人们需求，因此需要寻求一种高效快捷存取车辆的设备来解决这个问题。

本文通过探讨停车场面临的
一些问题，提出了无避让立体车库的设计方案，并利用三维CATIA软件对立体车库的稳定性做
了分析，展望了无避让立体车库的发展前景。

关键词：私家车；停车场；无避让立体车库
中图分类号：U491.7 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.07.086
收稿日期：２０16－04－29；修回日期：２０16－05－30
作者简介：陈晓阳（1990-），男，河南南阳人，在读硕士，主要从事工业工程研究，E-mail：cxy1255616455@。

随着我国综合国力的增强与人民生活水平的不断提高，汽车已成为每个家庭的必需用品。

据相关部门统计，2015年底我国汽车保有量达到1.76亿辆，私家车总量超过1.31亿辆，平均
每百户家庭就拥有汽车三四十辆。

从发展趋势来看，私家车保有量还将步步高涨。

汽车的普及
给人们生活带来便捷的同时，也引发了许多不可忽视的问题，其中停车难问题就是一直困扰我
国各大城市的主要问题。

停车难不仅使城市的交通环境逐渐恶化，而且也带来了其他各种各样
的社会问题，成为制约城市发展的重要瓶颈。

目前我国汽车的保有量在逐渐增加，但停车位却
严重紧缺，为了解决这一问题，立体停车场便应运而生。

1 立体车库发展现状
早在50多年前，立体车库在国外就有所发展，最早是美国人为了解决交通问题所设计的一种设备。

随着世界经济的高速发展与汽车的逐渐普及，在欧美许多地区相继出现了不同种类的
立体车库。

20世纪六七十年代，以日本、德国、韩国为代表的发达国家在立体车库上的研究处
于世界领先地位，特别是日本，发展突飞猛进，位居世界前列。

20世纪末期，汽车行业日新月异，“停车难”问题愈加严峻，为了解决面临的困难，我国
从20世纪80年代中期开始引进国外立体车库技术，通过逐步地学习研究，慢慢在我国发展起来，各式各样的立体车库越来越多，且在不同场所得到应用。

现阶段应用较多的主要有以下4种：一是升降横移式立体车库。

主要采用模块化设计，每个单元还可以设计成两层、多层、半
地下等形式，用搬运托盘的纵向升降和横向平移来实现车辆存取，适合地面和地下大型停车场，配置灵活，造价较低，缺点是车库前必须有车道，每层须有空位，不能同时存取多台车。

二是
巷道堆垛式立体车库。

采用堆垛机作为存取车辆的工具，因此对堆垛机的技术要求较高，单台
堆垛机成本较高，所以此车库适用于车位需求数量大的大型密集区域。

三是垂直升降式立体车库。

它和电梯的工作原理极其相似，通过提升机的升降和横移机构搬运来实现车辆的存取，这
种车库总体高度都比较高（几十米），设备必须具有较高的加工安装精度、安全可靠性等，因
此投资成本较高，但占地面积小。

四是垂直循环式立体车库。

该车库顶部安装有大型转动的棘
轮，通过链条与底部链轮形成闭合回路，链条每隔一定距离设置一个载车托盘，有棘轮带动链
条及承载车辆的托盘一起转动工作。

该种立体车库占地面积少，两个车位约可停放30辆汽车，且设备简单，造价低，缺点是一次取车必须带动所有车辆转动，耗电多，噪声大。

2 立体车库发展过程中存在的问题
近几年来，立体车库发展极其迅速，不仅缓解了地面停车的压力，而且给人们的出行带来
方便，并维护了社会秩序的稳定。

但是，立体车库在后续管理运营上却出现很多问题，许多人
不认可这种停车方式，导致利用率较低、亏损严重。

首先，由于没有相应的标准规范对停车场进行有序的管理，大部分新建或改建的机械立体
车库遭到重重阻碍，立体车库的设计方案很难与相关规范相吻合。

同时负责审批建设项目的规划、交通、消防等部门对此类建设项目的要求比较严格，以至于很难通过审核。

因此追求利益
的开发商就直接放弃了立体车库的设计方案，最终走上了传统的自行式车库模式。

其次，缺乏政策扶持。

机械立体车库的市场开发难度大，资金投入多，成本回收期长，因
此推广使用立体车库需要国家政策的大力支持。

实际生活中人们对立体车库的使用也持怀疑态度，一方面，选取的地址不便。

车库一般在较远的隐蔽地方，距离目的地较远，道路交通也不好，很难被人们看到，停车也不方便。

另一方面，设计有缺陷。

设计时仅考虑到存储问题没有
考虑车辆的出入，导致不论停车还是取车都只能单辆操作，前来停车和取车的客人往往需要等
上十来分钟，还有就是维护的成本大于收益，每个停车的设备空间小，停车时容易因为不小心
碰到车库导致车体划伤。

3 无避让立体车库设计思路和实现方法
3.1 无避让立体车库整体方案设计
传统的立体车库从占地面积、应用范围、存取过程等方面存在诸多缺点，如必须要有车道，不能同时存取多台车，一次取车必须带动所有车辆的转动，设备复杂，不能完全实现自动化等。

而无避让立体车库的优势就是最大限度地利用空地，扩大应用范围，同时让车辆的存取更加快
捷顺畅。

通过与现有机械式立体车库进行对比，针对以上缺点提出了一种新型的上下层无避让、无需排队等候的立体车库，并进一步对无避让立体车库进行优化分析，最终确定其总体方案。

设计的无避让立体车库有两个轨道，均铺设于地面，位于车库下面的车轮组件沿两条轨道行走，这样既可用于室内，又可用于室外，既可单独使用，又可多台共同安装使用。

图1为2台这样
的车库一起安装布置的方案。

3.2 无避让立体车库结构设计及运行过程
无避让立体车库主要适用住宅小区、商业区和写字楼，主要停放对象为轿车，轿车分类和
基本参数见表1。

针对大中型轿车的无避让立体车库需按照大中型轿车尺寸进行设计。

针对大中型轿车的基本尺寸：车长4.6~4.9 m，车宽1.7~1.9 m，车高1.3~1.6 m，轴距
2.7~2.9 m，选择合适的轿车基本参数：车长4.6 m，车宽1.8 m，车高1.5 m，轴距2.7 m，对无避让立体车库的总体尺寸进行设计（见表2）。

根据以上分析设计出无避让立体车库的总体尺寸（见第88页图2），并采取最优机械系统
来实现功能特性，选择专用的零部件来满足各大系统的运作，并对结构进行设计与校核，提高
无避让立体车库的安全可靠性。

无避让立体车库的运行过程：存车时，车主操作存车指令，车库自动进入运行程序：①从
初始位置出发，由移动小车沿轨道带动立柱、滑座、载车板等缓慢向前移动；②把未载车的载
车板移出到位；③立柱顺时针旋转90°带动载车板一起旋转到位；④载车板下降至地面；⑤车
主把汽车停放在载车板上，熄火，拉好手刹，按自动入库指令；⑥载车板承载汽车上升到一定
高度；⑦立柱带动载车板向相反的方向旋转90°；⑧移动小车带动承载后的载车板、立柱、滑
座等返回起始位置。

取车时，在确认周边没有障碍物的情况下按下取车按键，车库自动按与上
述相反的过程将对应车辆取出。

3.3 无避让立体车库稳定性分析
无避让立体车库结构特殊、受载不平衡、工况复杂，要建立一个完整的真实反映车库系统
的模型几乎是做不到的，也没有必要。

选择有限元法作为基本方法，用常规的形状代替异型结
构件，可以忽略连接处的间隙、碰撞和摩擦等因素，这样就简化无避让立体车库的几何模型。

利用CATIA三维软件建立无避让立体车库有限元模型，根据全国各地区不同的气候条件，对风
载荷和雪载荷的工况进行选取，针对已设计完成的无避让立体车库，考虑在不同风雪工况下的
车库受力及其变形情况，对无避让立体车库的稳定性进行研究，得出车库最大的位移节点为载车板偏离立柱中心距离最远处，最后通过加载最大风级和最大雪载共同作用，验证无避让立体车库在极限工况下的稳定性。

4 结束语
我国是人口大国，城市人口密度比较大，土地资源紧缺，城市停车难得问题一直没有得到缓解，马路边车辆的乱摆乱放问题严重。

目前，房地产市场的快速发展也直接带动了机械停车设备行业的发展，另外，私家轿车数量的不断增加，也给立体车库带来巨大的市场，无避让立体车库未来的发展空间不可估量。

因此对无避让立体车库的需求，必须重视两个方面：一是现实生活中，人们需要物美价廉的停车设备，能合理利用现有空间，保证人们的出行方便快捷。

二是无避让立体车库一定要具有优越的使用性能、方便的操作顺序、快捷的存取速度。

此外，不能忽视设备的售后服务，确保产品使用更加可靠，最终解决人们停车难的问题。

参考文献：
[1] 武少杰.无避让立体车库机械系统设计与稳定性研究[D].郑州:河南工业大学,2015.
[2] 中国市场报告网.2016—2020年中国立体车库行业现状分析与发展趋势研究报告[EB/OL]. [2015-11-01]. http:
//www. 360baogao. com/ List_QiCheJiXieBaoGao/ 93/LiTiChe KuShiChang XuQiuFen XiYuFa ZhanQu ShiYuCe.html.
[3] 陈婷婷.机械式立体停车库的设计研究[D].兰州:兰州大学,2013.
[4] 刘丽娜.浅谈立体车库的特点及其应用[J].技术与工程, 2007(12):96-97.
[5] 陈婧.垂向循环横向平移立体车库结构设计研究[D].成都:西南交通大学,2013.
[6] 李阳.自动化立体仓库及其堆垛机研究[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2012.
（责任编辑石俊仙）。