错位悬挂式自行车停放系统的设计开发

错位悬挂式自行车停放系统的设计开发

谈文浩;安军;唐东炜;何穗东;黄茂淮;陈家耀;陈文伟

【摘要】为了改善车辆停放的安全性、停放乱、占地多等问题,提出了一种错位悬挂式自行车自动停放系统的设计开发,该系统处于一个全封闭的装置中,由机械系统和控制系统两个部分组成,采用了高低错位、立体悬挂的停车方式,通过控制系统完成自动停车取车过程.该系统有效提高了空间利用率,解决现阶段自行车停放过程中存在的问题,因此具有一定的社会效益和市场应用前景.

【期刊名称】《现代机械》

【年(卷),期】2018(000)005

【总页数】5页(P31-35)

【关键词】错位悬挂式;自行车停放;自动停放

【作者】谈文浩;安军;唐东炜;何穗东;黄茂淮;陈家耀;陈文伟

【作者单位】佛山科学技术学院机电工程学院,广东佛山528000;佛山科学技术学院机电工程学院,广东佛山528000;佛山科学技术学院机电工程学院,广东佛山528000;佛山科学技术学院机电工程学院,广东佛山528000;佛山科学技术学院机电工程学院,广东佛山528000;佛山科学技术学院机电工程学院,广东佛山528000;佛山科学技术学院机电工程学院,广东佛山528000

【正文语种】中文

【中图分类】TH122

0 引言

随着绿色出行、低碳以及健康生活的倡导，特别是随着共享单车的推广应用，自行车成了人们短距离出行，特别是最后一公里出行的首选方式，也成了除散步外健身锻炼的一种主要方式之一。自行车虽给人们出行带来了便利，但自行车无处停放、随处乱停已严重影响了人们的生活，同时自行车的安全问题如丢失现、日晒雨淋、使用寿命短等也成了一个亟待解决的难题[1-5]。

自行车停放装置的发展在国外尤其在日本已有几十年的历史，在技术上已获得了成功[6-7]。机械式自动停车装置与传统的停车方法相比，具有更多的优越性。首先，自动停车装置具有突出的节地优势和更高的空间利用率，传统的平放停车方式所占的用地面积，如采用双层甚至多层停车装置，可使地面的使用率提高80%～90%，如果采用高低错位式立体停车装置的话，3.6 m2的土地面积上便可存放18辆自

行车；其次，由于其具有全封闭性，可更加有效地保证人身和车辆的安全，有效地防止了车辆被偷盗和丢失的可能性，停车设备运转，停车装置从管理上可以做到彻底的人车分流。

图1 水平式停放装置

目前，国内外的汽车停放装置层出不断(图1和图2)[8]，但相对来说，自行车停放装置较少(图3)[8]，而我国也初步在一线二线城市发展起自行车停放装置，但总体情况还是不够成熟。

图2 循环式停放装置图3 新颖式自行车停放装置

1 系统构思

图4 错位自锁式自行车停放装置

为了有效地提高空间利用率，参照现有的汽车和自行停放方案，我们提出了采用垂

直交错停放方式来停放自行车，其结构如图4。和现有水平停放方式相比较，由于垂直错位式在相同的占地面积上可以停放更多的自行车，而和循环停放方式比较，控制方法简单成本较低，与新颖式停放系统比较，采用全封闭结构，自行车的安全和寿命得到了保证。

该系统由机械部分和控制部分组成。机械部分采用导轨滑块的形式，以主轴底盘进行旋转换位，用电力小车来驱动停放的自行车沿导轨上的停车架移动以达到指定位置，为了保证每辆自行车之间的横向距离充分使用，进一步节省空间，采用了高低错位方式来进行自行车的停放。当自行车达到指定位置后，由于是垂直式停放，所以一定要有稳定的锁定机构，参照脉动式机芯结构，本设计创新性使用了机械自锁的方式来稳定垂直停放的自行车。

控制部分采用PLC可编程控制方式，PLC可编程控制成本比较低，操作简单，运

行稳定，而且维修费用较低。利用PLC可编程控制可实现停车装置的机械自动化，使停车装置能够自主智能地在简单操作下实现停车与取车。

2 机械部分的设计

2.1 系统构成

该系统的机械装置主要有高低错位底盘结构(图5)、推进系统结构(图6-图9)、辅

助系统结构(图10、图11)三大部分组成。高低错位底盘结构是一个圆盘形状结构，可直接停放和承载自行车，并且能有效的提高利用率；推进系统包含导轨及停车架(图6)、自锁结构(图7、图8)、动力小车(图9)三个部分组成，其中导轨结构主要

为可相互滑动导轨和停车架；停车或取车时，动力小车沿着导轨推动停放在停车架的自行车向前运动，运动到一定位置时触发自锁结构，完成自锁与解锁步骤，实现自行车固定或者松开在导轨上的功能；辅助系统结构由六杆自动门机构(图10)和

曳引轮机构(图11)组成，六杆自动门机构起安全保护作用能防止自行车被盗，曳

引轮机构起升降的作用，使整个自行车停放装置能够实现多层层叠停放的效果。

图5 高低错位底盘结构图6 导轨

2.2 高低错位底盘结构设计

该机构(图5)主要是将自行车停放在一个带有停放架转动的底盘上，并将自行车按

一定的旋转角度高低错位均匀的分布在底盘上。由于自行车自身的结构限制，使自行均匀停放在底盘的时候会留有很大的间隙。为了提高自行车停放时的空间利用率，采用了一个高低错位的结构，在同一个转盘上面利用高低错位的方法停放两层自行车，这就可以很好地利用单层停放的间隔空间。其主要参数是：错位的距离和高度，距离和高度太大会降低空间的利用率，太小自行车在停放的运动过程中产生相互干涉现象。根据自行车整体的外形结构和停放在停放架时的位置状态，最后通过多次仿真分析的结果不断优化得到合适的高度和距离。

2.3 推进系统结构设计

2.3.1 导轨的设计

现有的自行车停放装置主要有两种方式：一是直接在地面停放，二是多层平放。显然，第二种方式能在单位面积的地面上停放更多的自行车，其缺点是比较庞大。在此我们利用多层悬挂的方式，通过一定倾角交错放置的导轨(图6)，自行车停放到

导轨的停车架上和导轨一起交错挂到装置上，以减少水平占地面积。导轨截面形状为T形槽，停车架下有T形滑块可以在导轨的T型槽内滑动，既能防止滑块从导

轨中脱落又可有效减小小车在推动过程的阻力和损耗。

2.3.2 自锁结构

在设计停车架时，为了保证其在导轨上滑行又能够固定倾斜放置的自行车和停车架，因此应设计一个自锁装置，该装置具有以下功能：①停车时能将倾斜放置停车架固定住，防止自行车下滑；②在取车时能解锁，使自行车能沿着轨道滑动下来。

现有的自锁方式主要有：电磁铁和机械结构两种方式，两者各有优势：电磁铁的优势在于可以通过通/断电操作来操控磁性的有无，便于停取车；机械结构的优势则