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摘要：在社会经济快速发展的大环境、大背景下，私家车辆数量急速增长，为缓解停车难，机械式停车设备在居民小区迅速兴起，但在使用中也暴露出不少问题，现将械式停车设备的优缺点进行简单总结并对常见事故和失效模式进行分析，期望能够给相关领域研究人员提供一定理论参考。
关键词：机械式停车设备；故障；失效模式
0引言
目前市面上常见的机械式立体停车库有升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类、汽车专用升降机9种，其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低、规模可大可小等优点，在国内车库市场广泛使用。机械式停车设备行业组织发布的数据显示，截至2015年底，全国Ｂ建机械式停车库项目总数14.4万余个，泊位总量336万余个，居世界首位。但停车位缺口仍超过5000万个。
1机械式停车设备使用优势
实现多个停车库数据的共享。未来机械停车设备将实现互联网连接的联动，不再是过去单一的信息孤岛状态。功能更新后的智能操作平台可以实现停车位的在线预订和自助收费，有助于简化消费者停车秩序。
具有大量车辆指挥能力的停车诱导。随着城市人口的增加，停车场的车辆数量将越来越大。车主的诱导和停车空间的引导面临着双向挑战。因此，必须有一个更完整、更高效的停车诱导系统。
无人驾驶服务更终将普及。人们管理停车场的方式更终将退出历史舞台，因此未来机械停车设备将充满人力，以降低就业率，更终实现无人机控制模式，甚至实现自动化。
通过手机直接预订停车位。手机在公众生活中的作用已经凸显，所以未来机械停车设备可以使用单按钮手机，直接支付的费用可以预订。
2常见故障原因
机械式停车设备常见的故障原因有设备自身原因、人为原因和外部环境。这三类原因导致的故障会使停车设备不能正常运行，车辆无法正常存取，造成车辆损坏，严重时还会造成人员伤害。
2.1设备自身原因
设备自身原因导致的故障即产品质量故障，主要分为三类。
（1）框架类故障。包括材料强度达不到要求，结构设计不合理，未进行整体性强度测试，框架结构模态参数不明确等，会直接影响框架结构在动态工作状态下的稳定性。（2）传动系统故障。多为轴承、齿轮、链条、链轮、轴、支撑装置等传动部件因设计、材质、热处理、加工精度等导致的故障。（3）自动化控制系统故障。
2.2人为原因
包括客户或车库管理员培训不到位，车库指示系统不清晰，控制元件布局不合理，控制元件本身结构上的自我保护能力不强。人为原因故障有以下具体案例：
（1）车辆进出设备时，转弯过早使转弯角度过大，造成载车板被强行移位，导致定位打杆与横移限位开关脱离，再次自动存取时无法运行；（2）车辆倒车入库时动力过大，车辆后轮冲出黄色后车轮挡；（3）车辆停放时不到位，造成前车或后车长报警；（4）车辆进入车库时超高；
2.3外部环境
环境因素也是导致停车设备故障的一类重要原因，主要故障表现如下：
（1）环境电磁波、供电系统对自动化控制系统及设备电气系统产生电磁干扰，导致设备故障；（2）环境温度对设备电气系统、液压系统、传动系统等产生影响，从而导致故障，如极度高温或严寒会影响可编程序控制器、液晶显示屏、液压油等的正常工作。（3）设备因防风、防尘、防水、防雨、防腐等能力不足而导致故障。
3失效模式
3.1传动提升系统失效
磨损失效。停车设备的传动提升常使用链条和钢丝绳。使用链条传动时，链条磨损会导致停车设备失效。如果链条硬度过高，那么会使链条的脆性提高，而且应力越大，链条的磨损越严重。
在升降横移类机械式停车设备中，传动提升系统较多使用钢丝绳。钢丝绳除承受拉伸应力外，还承受弯曲应力、挤压应力及钢丝绳捻制时的残余应力。钢丝绳绕过卷筒和滑轮时，受交变弯曲和挤压作用，在弯曲处产生弯曲应力和挤压应力，加剧钢丝绳的磨损，进而导致钢丝绳失效。
断裂失效。停车设备传动提升系统的断裂失效包括链条、主轴、重要部位螺栓等的断裂失效。断裂失效一部分为受力过大造成的塑性断裂，一部分为材料或热处理不良造成的脆性断裂，疲劳断裂失效则是停车设备最易发生的一种。在长期承受交变载荷的作用下，停车设备易发生断轴、螺栓断裂等事故。如下图1所示。
图1承重链条断裂失效事故
在停车设备使用过程中，定期对传动提升系统进行检验检测，可以预防断裂失效的发生。检测时，应重点关注链条、主轴、销轴、连接螺栓是否有裂纹，必要时可以进行磁粉检测或超声波检测。
3.2安全防护装置失效
停车设备根据不同特点可以设置不同的安全防护装置。常见的安全防护装置包括长宽高限制装置、阻车装置、人车误入检出装置、防载车板坠落装置、断绳保护装置、断链松链保护装置、防止超限运行装置等。其中，汽车专用升降机类停车设备还设置安全钳、限速器等特殊安全防护装置。
防载车板坠落装置是最常见的一种安全防护装置，是影响整机性能的重要零部件。防载车板坠落装置有纯机械式和机电混合式两种，目前常用的是机电混合式，如电磁式防载车板坠落装置。这一装置的缺点是一旦电磁铁失效，装置的机械部分也会失效，安全可靠性能较差。装置中的防坠落安全钩在载车板停到位时才起作用，提升和下降阶段防坠落安全钩则不起作用。
3.3控制系统失效
电气控制系统的主要控制对象是横移小电机和升降大电机，根据停车设备的车辆停放情况对需要存取的车辆进行升降或横移，通过改变电源相序实现载车板的左右或上下移动。同时，采用行程开关控制车辆升降或横移到指定位置。为判断载车板上有无车辆，以及车辆停放是否正确等，通常采用光电开关实现对车辆的检测。
液压控制系统主要由液压泵站、液压控制阀组和液压缸组成，具有运行平稳、安全、速度可调等特点。一般而言，升降横移类和汽车专用机械式停车设备应用液压控制系统较多。液压控制系统失效包括控制阀失效，以及过压保护装置、安全保护装置、防脱离装置、超行程装置等关键零部件的失效。
4故障解决措施
4.1防止传动提升系统出现磨损失效措施
防止传动提升系统出现磨损失效的有效方法是针对关键传动零部件开展定期检验。当停车设备采用钢丝绳传动时，应对钢丝绳进行尺寸、断丝、断股、扭结、压扁、弯折和绳芯挤出等项目的检测，重点对钢丝绳的端部
连接部位进行观察和检查。当端部连接采用巴氏合金浇铸时，可拆卸检查或者进行无损检测。此外，对停车设备卷筒部位的钢丝绳应进行松弛度检查，以确保钢丝绳不形成死结。当停车设备采用链条传动时，应进行外观检查，观察链条的磨损情况，检查是否安装链条防护外壳，检查链条的连接是否良好，同时可采用放大镜检查链条是否有裂纹，手动检查过盈配合是否松动，通过卷尺测量相对磨损量。
4.2安全防护装置进行定期检验和维护保养
为有效避免停车设备安全防护装置失效，应对安全防护装置进行定期检验和维护保养。根据不同设备的功能特点，开展安全防护装置的配置检查，重点进行安全防护装置的现场试验性功能检验，如对安全防护装置的电气控制系统进行线路和车体运行试验测试，手动测试防坠落安全装置中安全钩是否能够正常动作等。如下图2所示。
图2防载车板坠落装置失效事故
4.3对电气控制系统开展定期检验
首先，对电气控制系统进行整体试验和检测。然后，检查接触器、断路器、行程开关、按钮、光电开关等各元器件的有效性，检查是否按照设计图纸要求进行安装。最后，在切断总电源的条件下，检查空气断路器和熔断器的规格是否与设备设计容量相符，线路的安装是否正确。对于接地电阻值，可以在断开电源的情况下用接地电阻仪测量。如下图3所示。
图3防电气控制系统失效事故
4结束语
综上所述，机械立体车库属于特种设备，关乎到人员车辆的安全。根据大量的实践经验反馈，对设备发生的故障事故深入剖析，从而提高设计水品，不断完善产品功能。设备的日常维护、保养工作很是重要。因此，要建立完善的管理制度，定期对其进行检测、维护，及时发现、解决故障，以确保立体车库安全可靠运行使用，从而减少故障发生几率和不必要的损失。
参考文献
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[3]李永恒，李晶晶，张接信.机械式停车设备车辆存取车策略研究[J].物流科技，2017，40（07）：62-65+75.
论文作者:朱吉驰,迟昊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年17期
论文发表时间:2019/11/26
标签：装置论文; 停车设备论文; 链条论文; 钢丝绳论文; 车辆论文; 故障论文; 安全防护论文; 《建筑学研究前沿》2019年17期论文;