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立体车库设计方案

一、项目背景

随着改革开放的不断深入，中国经济的迅速发展，我国城市居民经济条件的日益改善，私人轿车的数量大大增加，致使在人口集中的城市里，在繁华的街道小车停车位的严重不足，使得停车难问题日趋严重，国内汽车产业的快速发展使城市汽车容量迅速增加，停车位在数量和布局上已不能满足和适应现实的需要，更不适应现代化城市的发展要求。城市住宅区和公共设施建设规模的不断扩大要求建立大量配套停车设施，然而城市用地日趋紧张直接限制了停车设施建设大量占地。已有的住宅区怎样改造补充车位、新开发的项目如何设计并提供车位、公共建筑怎样合理利用现有车位，总之停车已经成为房地产开发项目、政府各部门以及社会各界普遍关注和亟待解决的问题。

我国现有的住宅小区停车的主要方式是场地停车，即在小区道路内或空地上划定车位，大多为见缝插针，将绿地或公共道路改成了车位，影响了小区居民的出行和休息。

目前我国城市停车的主要类型还是大型公共停车库，规模大，占地面积较大，建设资金大，停放车辆多，主要应用于车辆停放的密集区如商业中心区、大型的车站等，这都需要有较大的建设地面和空间。现在还没有应用于城市住宅小区的立体车库来解决私人汽车的停放问题.

为了解决住宅小区内的停车问题，只能利用小区内较小的面积，建立中小型机械式立体车库，占地面积少，存放的车辆多，而且能使住户存取车辆时，既便捷又安全可靠。垂直循环式机械立体停车库以其土地利用率和空间利用率高，使用操作简单、灵活，安全可靠，适应性强等诸多优点，是解决大城市住宅小区停车问题的主要发展方向。

二、需求分析

1、立体车库分类：

2、（1）升降横移式立体车库（图2-1）

图2-1 升降横移式立体车库

由停车位与升降装置立体组合而成的停车装置，升降装置可整体横向移动或升降装置的搬运器可横向移动，停车位设置在升降道和移动道的两侧，通过车盘的升降和横移操作实现停车取车;采用模块化设计，车位数从几个到上百个均可，可以在地面及地下停车场使用，也可设计成半地下形式，使用形式灵活，造价较低，因此这类停车库比较普遍。

（2）垂直升降式(电梯式)立体车库(图2-2)

车库中间是升降机垂直运送汽车的通道，两侧是沿垂直方向设置的停车车位，类似于电梯的工作原理，把容纳汽车的停车室和升降汽车的升降装置组合起来。存取车时由升降机构带动车和托盘到达指定层面，然后用横移装置通过横向伸缩把车和托盘搁放在指定存车位置上或是相反。通过横移装置将指定存车位上的车辆和托盘送入升降机构，升降机构降到车辆入口处，打开库门，将车开走。

其内部为层状结构，一般以二辆车为一个层面，整个存车库可多达20-25层，平均50平方米的土地可容车40至50辆，比传统的停车场容车率高出约10倍，是酒店、商场、商务场所等人口极度密集区的首选停车设备。

这种车库的高度较高（几十米)，对设备的安全性、加工安装精度等要求都很高，造价较高，但外型美观大方，可以与建筑物并设，也可单独设置，与环境融洽结合，高效利用土地。最适宜建筑在高度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点。

图2-2 垂直升降式(电梯式)立体车库

（3）多层循环式立体车库（图2-3）

图2-3 水平循环式立体车库

搬运器排列成两层或两层以上并作上下循环运动而实现车辆多层存放的停车设备，根据循环的形状可分为圆形循环式和箱形循环式。圆形循环式车库一般存车位较少，出入库时间短;箱形循环式车库一般车位较图2一4多层循环式立体车库多，空间利用率高。在每列任意两层的两端，搬运器以升降运动进行不同层之间的循环。

根据循环方向与停车方向的关系，可分为纵式和横式两类。根据汽车出入地下室的方式可分为由汽车自行驶到地下停车装置上的直接出入式和用升降装置使汽车出入的升降式。

（4）巷道堆垛式立体车库（图2-4）

图2-4 巷道堆垛式立体车库

其工作原理和堆垛式立体自动化仓库存取货物很相似，采用堆垛机或桥式起重机作为存取车辆的工具，所有进到搬运器的车辆均由堆垛机或桥式起重机水平且垂直移动到存车位，或者从存车位取出，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高 ,所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

（5）垂直循环式立体车库(图2-5)

图2-5 垂直循环式立体车库

垂直循环类机械式停车设备采用与地面垂直方向做循环运动而达到存取车辆的停车设备。其工作原理是通过减速电机带动传动机构，在牵引构件——链条上，每隔一定距离安装一个存车拖架，存车拖架随链条一起作循环运动，从而达到存取车辆的目的。

存车时，司机将车开至设备存车拖架准确位置后，停妥后，司机出库。按动操作按键，电机启动，存车拖架随之运动，另一存车拖架转动到进口位置即停，则可进行下一存车操作；取车时，按下所取车编号按键，设备动作，存车拖架按

最短路程运行至出口，司机进入存车拖架，将车开出。

该类型车库占地小，容量大，利用地面两个平面停车位可同时停放7-32辆车；机械性能稳定，安装操作简便，配置灵活，存取车方便；运行平稳，制动可靠，安全性高，外观轻巧美观。

（6）简易升降式立体车库（图2-6）

图2-6 简易升降式立体车库

简易升降类机械式停车设备把停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的一种机械式停车设备。该类车库一般为准无人方式，结构十分简单、建造成本较为经济，安装周期也很短，性能可靠、操作也十分容易。

该类车库多适用于多用于私人住宅、企事业单位、地下室等场所，在面积一定时至少增加二倍以上的停车位。托运盘作升降运动的装置有钢丝绳式的、链式的、液压式的等形式。

（7）圆形立体车库（图2-7）

台湾省台北市矽钢中山停车业公司独创圆形立体车库，具有独到之处。圆形立体车库由于车辆存取时无横向移动，出入库速度高，具有优异的平稳性，噪声小，故障率低，成本低等特点。

图2-7 圆形立体车库

三、立体车库方案设计

1、车库整体设计

垂直循环式立体车库主要由钢结构骨架、驱动装置、机械传动系统、电气及自动控制系统、自动检测系统、消防系统等部分组成。

垂直循环式立体车库整机采用轻钢结构，对称布置受力合理，既能满足整体强度和稳定性要求，又降低整机重量。采用钢丝绳传动，降低了机械噪音与磨损，成本低，维修便利。

2、具体实施方案

首先，车辆进入地下一层，将车辆驶入停车入口，人员下车后到电脑前刷卡，程序控制，自动获取车位，系统启动升降机开始工作，将车辆下降到指定的需要停车目的层，到达指定位置后，智能小车开始工作，将车辆从升降台上取下，将车辆送至目的车位。

3、各部位具体设计方案

（1）结构设计

车库钢结构骨架支撑动力装置、机械传动系统和停车载荷，为保证停车设备安全、可靠的工作，它具有足够的强度、刚度和稳定性。车库钢结构骨架由支柱、横梁、斜拉杆、腹杆和支撑动力及附属装置的上、下支承梁等组成，其支柱通过螺栓与基础相连。每层智能小车导轨与钢结构车库连为一体。

（2）驱动系统

垂直循环式立体车库采用电机驱动，符合本次设计的要求，电机设置在一层地面上，可正反双向转动，在车库上、下部各有两个大型链轮，下部的两个链轮用一根传动轴来连接，上、下部的链轮都固定在支撑架上并通过两条链条相连，这样可以使两边保持同步，确保工作起来震荡较小，工作安全可靠，噪声小，采用的电机功率必须大一些才能保证工作的稳定性。

（3）钢结构骨架

车库骨架全由钢材结构组成，主要由立柱、横梁、斜拉杆、加强肋等构成；本次设计主要采用热扎槽钢结构，材料均选牌号为Q235-A。

初选立柱型号为20GB707-88，该车库全部重量由四根大的立柱承受，四根立柱外型截面为正方形，中间为空的，外型尺寸为：正方形边长为200mm,立柱厚度为40mm，高度为8000mm,立柱底部上焊有一块正方形铁板，边长为400mm，厚度为30mm，钢材上安装四个地脚螺栓，保证立柱的固定，另外焊接肋板，增加立柱的强度。

正面横粱也承受很大的压力，车辆的重量通过支撑架压在横梁上，用螺栓M24固定在立柱上或加肋板焊接固定，它采用工字形截面，型号为热扎工字钢18 GB706-88，侧面横梁因受力较小，主要起连接作用，因此只需要外形合适就可以，可采用和正面横梁一样的连接方法，选热扎槽钢16即可。斜拉杆、加强肋均采用热扎等边角钢截面，角钢号数为10 GB9787-88，

4、垂直循环式立体车库运行的可靠性与安全性

垂直循环式立体车库的机电设备和控制系统是车库正常运行的物质保证，为了提高车库运行可靠性和安全性，因此对这些机电设备和控制系统进行了可靠性设计，在可能投资的情况下，保证一些关键部位的合理冗余，使车库在个别机电设备发生故障时仍能可靠安全运行。对运行的机电设备和控制系统进行模块化设计，并在设计中考虑到性能匹配，快速安装、更换和调试。

选择微机控件PLC，保护电路的设置，建立多渠道的光电检测、软硬件信号互锁、限位、防自转保护、过载保护、紧急停车按钮等装置，来确保整个系统安全、平稳的运作，以保护人员和设备的安全。

在操作停车设备时，如遇到突发事故，按“紧急停车”按钮可断开所有电源，停止一切动作，同时报警，直至故障解除为止;同时要设置手动控制按钮，在PLC 控制出现错误时，可以手动控制停车设备的运转。

对垂直循环式立体车库的控制系统进行了简要的设计，主要采用微型计算机和PLC来组成自动存取车控制系统，微型计算机作主机，PLC作下位机。主机的主要通过自动监测系统确定托车盘的运转数据，并将这些数据通过通信模块传输给PLC; PLC接收和分析主机传输过来的数据、指令并做出合理的工控安排，控制电机的转动从而完成车辆的存取操作。

该车库通过IC卡来识别车主身份，存车时车主只需刷卡确认并将车驶入调出的停放车辆用的空托运盘上，即可离开;取车时，车主刷卡后，系统将自动寻找对应的汽车，并自行将其送回。利用IC卡控制器产生的辨识信息，以通信的方式去控制PLC操作，可将刷卡、计时计费与自动存取车系统有机的结合起来，实现停车管理系统的自动化，整个过程不需要人工参与。

垂直循环式立体车库的机电设备和控制系统是车库正常运行的物质保证，为了提高车库运行可靠性和安全性，因此对这些机电设备和控制系统进行了可靠性设计，在可能投资的情况下，保证一些关键部位的合理冗余，使车库在个别机电设备发生故障时仍能可靠安全运行;建立多渠道的光电检测、软硬件信号互锁、限位、防自转保护、过载保护等装置，来确保整个系统的安全、平稳运作。（一）弱电系统：

四、控制部分设计

1. 检测信号：

车库检测信号是控制程序执行的重要依据。控制程序根据检测到的信号顺序执行，控制输出。

对每个上、下层载车盘，其运行状态只有上升、下降动作，载车盘停放位置只有上位或下位，所以都有以下检测信号：载车盘上认趾，载车盘上极限，载车盘下认趾，载车盘下极限。在载车盘上位，均设有安全挂钩，挂钩也为两种状态，即挂钩通电打开和断电闭合，并通过一个特定的行程开关来获取挂钩状态信息。载车盘向上运行过程中，检测到上认趾信号，则自动停止运行，如果上认趾开关

被损坏，系统未检测到信号，载车盘会继续向上运行，当运行到上极限开关处时，上极限信号就会切断电机电源，使电机停电，无法继续运行，起着双重保险的作用。载车盘向下运行过程中，首先打开对应的挂钩，系统检测到挂钩打开的信号后，系统开始下降，如果挂钩未打开，载车盘不会下降。下降过程中，当检测到下认趾信号时，自动停止运行，如果下认趾开关被损坏，系统未检测到信号，载车盘会继续向下运行，当运行到下极限开关处时，下极限信号就会切断电机电源，使电机停电，无法继续运行，起着双重保险的作用。PLC还设有延时保护，在载车盘开始运行的同时，PLC开始计时，当计时时间到，而载车盘未运行到位时，载车盘停止运行，同时系统报警。另外，若两道认址开关均被损坏，载车盘运行到位而无信号返回时，载车盘会继续向上或下运行，从而发生不可预料的事故，但通过PLC的时间保护，则可对载车盘的运行起到第三层保护的作用。

对中层载车盘，其运行状态只有左、右移动动作，载车盘停放位置只有左位或右位，所以有以下检测信号：4在D位，4在E位，5在E位，5在F位，12在M位，12在N位，13在N位，13在O位。4号载车盘右移时，检测到E位信号，则停止运行；左移时，检测到D位信号，则停止运行。5号载车盘右移时，检测到F位信号，则停止运行；5号载车盘左移时，检测到E位信号，则停止运行。12号载车盘左移时，检测到M位信号，则停止运行；右移时，检测到N位信号，则停止运行。13号载车盘左移时，检测到N位信号，则停止运行；右移时，检测到O位信号，则停止运行。

由于此车库为前后双列停放车辆，后排车的出入就得依赖前排的过桥车，过桥车的控制将是后排车出入的关键。过桥车有三个运行位置，即左、中、右，所以有三个检测信号：过桥车在D，过桥车在E，过桥车在F。

另外，每个车位设有车辆超长检测，当系统检测到超长信号时，所有载车盘均不能动作，以保护车辆的安全。车库入口处设有人员误入检测，防止人员在载车盘运行过程中误入，发生意外；也有在车库入口处设有升降门或栏杆，起着防止人员误入的作用，但升降门或栏杆的开启关闭受系统运行状态联锁控制。

2. 急停信号：

系统必须在明显处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关，断所有电机的电源，使载车盘无法继续运行，以保护人员及设备的安全。

3. 输出控制信号：

系统输出控制信号包括控制电机运行方向信号，控制电机运行信号，控制电磁铁得、失电信号，控制灯光报警信号，控制车库照明信号。

（一）强电系统：

强电部分包括控制电机正反转接触器，控制电机运行接触器。PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断。

（二）系统设计：

系统采用PLC控制，分设自动，手动，检修三种状态。检修状态下，所有检测信号不参与控制。在手动与自动方式时，所有信号进入PLC，PLC按照外部检测信号，输出控制信号，控制电机正反转接触器线圈和电机接触器线圈，以控制各载车盘运行。

系统联动联锁控制：

1、上层载车盘不在上位或运行不到上位，中层载车盘及过桥车不能运行。

2、下层载车盘不在下位或运行不到下位中层载车盘及过桥车不能运行。

3、中层载车盘及过桥车运行不到位，上下层载车盘不能运行。

4、前后超长开关只要被遮挡，所有载车盘都不能动作。

5、入口处人员误入被遮挡，所有载车盘都不能动。只有通过“复位”按钮，才可解除此联锁。

6、安全挂钩不在开启位置，无下降动作。

7、任何载车盘触发上、下极限限位开关，立即断所有电机电源。

8、急停按钮按下，立即断所有电机电源。

此项目已验收并投入使用，就使用情况来看，不仅占地面积相对扩大了4倍，而且，经实地测试，最长的出车时间为85秒，真正做到了空间利用率高；运行速度快，存/取车时间端；智能化控制，操作简便；耐用性高，维护方便。

五、结束语

“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。立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸，监控安保系统。以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。

（一）自动收费管理系统

自动收费采用非接触式IC卡。IC卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。

（二）自动存取车系统

自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC 控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动

作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。

（三）远程诊断系统

现场控制器可以通过网卡、Hub等网络设备与控制中心的局域网相连接，可以通过MODEN实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。

（四）自动道闸

在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。

（五）监控安保系统

监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。

精品资料

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