智能双螺旋立体自行车库的设计

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　　摘   要：在倡导保护地球、低碳出行的时代背景下，共享单车行业迅速发展、城市人口密集、人均占地面积小等原因，导致了单车乱停乱放、人行道路拥堵等一系列城市问题的发生。对此，文章设计了一种智能双螺旋立体自行车库，整体机械结构装置由主、副螺旋轨道、底座支撑架、过渡轨道、车板暂存区4部分组成，主、副轨道同时运行，存、取车同时运行，缓解了智能停车库存取车缓慢的问题，充分利用纵向空间减少自行车占地面积，具有效率高、安全、免维护等特点。
　　关键词：绿色出行;双螺旋自行车库;智能;立体停车库;环保
　　1    功能分析
　　智能双螺旋立体自行车库由主轨道（单车存储轨道）、副轨道（单车提取轨道）、过度轨道、车板暂存区以及识别传感系统组成。通过识别系统判断车辆停放车板类别进入主轨道存储车辆，通过电机将行进车板传送至车库指定位置后自锁，判断存放车辆类别，生成车辆临时存放二维码，完成车辆存放。用户通过扫描二维码获取车辆信息，信息感知系统将过渡轨道移至车辆停放指定位置，连接主、副轨道，车板运输单车通过过渡轨道滑到副轨道，再通过横向导轮滑至轨道底部，完成取车。
　　1.1  車辆识别单元
　　车辆通过视频识别系统，识别车板二维码并判断进入单车类别（共享单车使用共享单车专用车板），识别为共享单车，数据库系统记录后直接从副轨道底部进入停放区域，依次排列;识别为私人单车生成临时单车存放二维码，进入主轨道存放区域，通过小程序互联将虚拟临时二维码发送至用户端，用户取车凭借扫描临时二维码，系统读取单车信息，完成用户请求指令。
　　车架设有待使用车板暂存区，分别为共享单车暂存车板、私人单车暂存车板，避免了待使用车板对存取车流程的干扰。存取车互不干扰可以同时进行，减少了现阶段智能立体停车库存取车等待时间长等问题。
　　1.1.1  车辆储存
　　用户将单车推入对应单车类型的带槽锁止停车板后，将单车锁死在“镰刀”型车板上，车板上装有车板位置信息二维码，通过电动机将车板运送至指定位置（车板的存储方式是累计推送，随着时间的推移，越早停放车辆位置越靠上方），储存车辆成功，生成用户二维码发送至用户端，数据库记录用户二维码与车板二维码的关系。
　　1.1.2  车辆提取
　　用户取车时，将二维码放至扫描平台，系统通过读取用户二维码判断待提取车辆信息（共享单车或者私人单车以及停放位置），若用户二维码识别为共享单车车板，过渡轨道根据二维码数据库车板二维码与用户二维码配对信息，读取所配对共享单车所在的位置，根据从上到下的原则提取共享单车，并通过过渡轨道滑入副轨道至取车处。过渡轨道上二维码识别器通过识别车板上二维码确定需提取单车位置，过渡轨道根据识别移动至指定位置后，系统控制需提取车板通过过渡轨道移至副轨道滑落至取车处。
　　1.2  过渡轨道单元
　　过渡轨道搭载二维码识别器，确定用户二维码与车板二维码之间的关系，根据系统数据库识别车板所在位置，过渡轨道根据系统的判断迅速移动至指定位置后，根据要求将轨道展开。若出现与车板触碰现象，过渡轨道则立即缩回，重新调整展开数据，成功连接主轨道后，系统判断主副轨道之间存在安全通道，待提取车板单元成功通过过渡轨道移动至主轨道，过渡轨道收合，等待下次指令（过渡轨道可以在副轨道上沿轨道自由移动）。双螺旋立体自行车库结构如图1所示。
　　1.3  车板单元
　　采用“镰刀”型带槽存车板固定车辆，充分利用了扇形排列的空间特点，使车板的排列布局更加紧凑，大大增加停车库的停车容量，缩小停车库体积，车板之间相互限制，不易产生滑动。车板底部装配电子控速行进单元以及机械摩擦导轮，控制车板出入库过程的行进速度和车板在轨道上停放时的锁止状态以及下滑过程的减速。
　　1.4  行进单元
　　行进单元由两部分组成，轨道辅助行进单元以及车板驱动行进单元。轨道辅助行进槽内镶嵌有橡胶齿条，配合车板的行进齿轮啮合运动带动车板运动，在车板下滑时可以减少车板导轮与轨道导轨之间的碰撞磨损、降低建造成本、便于后期维护更换;车板行进单元由2个横向导轮控制下滑方向、2个行进齿轮组成控制行进方向。行进齿轮由电动机带动，在下滑过程会形成一定的偏向角度，以防止下滑过程电动机齿轮与导轨发生摩擦，产生电机倒拖等设备损坏。
　　1.5  车板暂存区
　　副轨道底部与车板暂存区对接位置为Y型的咽喉，3条道交叉处形成一个以副轨道末端为圆心做一定角度偏摆运动能够与共享单车暂存轨道或私人单车暂存轨道进行对接（在此称之为分类轨道），根据提取车板类别，由转辙机控制分类轨道1，以起到引导车板导轮进入对应的车板暂存区。存储车辆、车板暂存区与主轨道对接位置则成倒Y型（以输送轨道至暂存区方向为正方向），根据用户选择存储车辆车板类别，由转辙机控制分类轨道2，使主轨道对接相应的暂存轨道。分类轨道1为副轨道对接暂存区轨道，分类轨道2为暂存区对接主轨道，分类轨道简视如图2所示。
　　2    可行性分析
　　智能双螺旋立体停车库对选址环境要求低等、应用范围广，可用于学校、公交枢纽、商业繁华等路段。相较于传统地面停车的方式，建设立体停车库成本不高，后期维护方便，减少耕地面积的占用。日常节约所达到的经济效益远超前期投入，以二、三线城市单建造占地土地成本为例，目前土地均价为2～3万元/平方米，每平方米大概可停放正常自行车1～2辆，平均停放一辆车其建造成本为1.5万元，根据目前设计工程预算建造一座占地16 m2，高10 m的双螺旋智能停车库可停放车辆接近50辆，平均停放一辆车的建造成本为6 400元，不到传统停车费用的一半。暂且不谈经济的可行性，就社会环境面貌问题而言，规整的螺旋停车库可以解决现阶段共享单车以及单车堆放各城市主干人行道行人、单车混合拥挤等问题。 　　3    結语
　　智能双螺旋立体自行车库设计的实现与应用，有效解决了现有智能停车库单进单出的存取方式，减少用户等待时间长的问题，实现存取车同时进行，大大提高了停车库的运行效率，用户使用起来更方便、快捷。同时，可有效缓解单车停放占地面积大与城市土地资源稀缺的矛盾、当前城市拥堵现状以及占用人行盲道等现象的发生，在当今社会环境下有较强的应用前景。
　　Abstract：Under the background of advocating the protection of the earth and low-carbon travel， the rapid development of bicycle sharing industry， dense urban population， small per capita area and other reasons have led to a series of urban problems， such as random parking of bicycles， congestion of pedestrian roads and so on. In this regard， this paper designs a kind of intelligent double-helix three-dimensional bicycle storehouse， the whole mechanical structure device is composed of three parts： main， secondary spiral track， base support frame， transition track， car board temporary storage area， the main and secondary rail running simultaneously， the access vehicle running simultaneously， which alleviates the problem of slow pick-up of intelligent parking stock， makes full use of the longitudinal space and reduces the area of bicycle， which has the characteristics of high efficiency， safety， no maintenance， and so on.
　　Key words：green travel; double-spiral bicycle base; intelligence; three-dimensional parking garage; environmental protection
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