摘要：随着经济快速发展和汽车行业工业化水平的提高，汽车生产量和销售量迅猛增长，家庭轿车所占比重不断上升。我国目前研发使用的多数车库或多或少存在结构大、存取复杂、占地面积大、工程耗时较长等缺点，因此，团队设计出一种新式立体智能停车库，该停车库采用简易桁架框架、载车板载运机构、智能驱动及检测技术，在原有平面停车场位置或小面积停车区域进行搭建，可有效缓解车位紧缺的状况，减少路边停车，创建和谐交通局面。
关键词：立体车库；智能停车；自动化
1研究背景与意义
随着经济快速发展和汽车行业工业化水平的提高, 汽车生产量和销售量迅猛增长, 家庭轿车所占比重不断上升。据公安部交通管理局发布的消息, 截至2014年底, 我国汽车保有量净增1, 707万辆, 目前全国机动车保有量达2.64亿辆, 其中汽车1.54亿辆。绝大部分汽车集中在城市中, 给城市交通带来巨大压力, 停车难、行车难成为首要难题。据有关文献统计, 大多数机动车10%时间处于行驶状态, 而90%时间为停泊状态, 所以解决停车难的问题就更为重要。目前, 多数单位、小区及大型公共消费场所原有停车场的车位严重不足, 出现了严重的占道停车, 带来巨大的交通安全隐患, 加剧了交通拥挤, 破坏城市形象。
我国目前研发使用的多数车库或多或少存在结构大、存取复杂、占地面积大、工程耗时较长等缺点, 国外虽有产品向我国输出, 但价格较高, 使用成本及收费高, 不易被我国市场接受。因此, 团队设计出一种新式小型立体智能停车库, 该停车库采用简易桁架框架、载车板载运机构、智能驱动及检测技术, 在原有平面停车场位置或小面积停车区域进行搭建, 可有效缓解车位紧缺的状况, 减少路边停车, 创建和谐交通局面。
2立体车库的结构及工作原理
小型立体智能停车库的结构主要包括钢结构结构、升降装置、水平移动装置和检测等装置。停车库具体结构见图1。图1中间最底层为用于车辆的出入零层；中间的井道为升降臂垂直运行的通道，井道两侧为停车位。升降装置包括电机、减速器、左右升降臂、滑块、钢丝绳和升降导轨, 车辆的垂直运动由垂直载车板在升降导轨中上下运动实现, 两个升降臂彼此相互独立，依靠减速器及电机驱动保持同步运行, 保证车辆平稳上升。
图1
3 立体智能停车库的设计
3.1 硬件设计
（1）框架结构设计。立体车库的框架主要选用各类型钢设计建造，保证其承载力。钢结构具有自重小、强度高的特点，不易因超载突然断裂，安全性较好；钢材组织分布均匀，在焊接后可形成较强的气密性与水密性，便于使用在框架结构上。（2）载车板设计。载车板是用于存放车辆，横移车辆的，因要承受车辆的全部重量，载车板的设计也可以使用钢结构；同时，载车板应独立配备电机来达到横移的效果。（3）传动系统设计。车辆在立体车库中处于相对静止状态，载车板的移动速度不宜过快。传动系统主要用于车辆的上下位移，使用减速装置配合电机来控制。（4）安全保护设计。车辆在发生位移时，可能会因为停车不当等原因导致车辆向后滑行，这就要求停车库的安全设置一定要到位。在载车板上，应设置车辆防滑功能及后轮挡板，防止车辆后倒过多影响安全。在PLC可编程控制系统控制下，自动车库应实现手动、自动、急停、复位这四个控制。驱动装置设置手动释放装置，确保在系统发生故障时，车主仍然可以通过手动方式将车辆安全取出。
3.2 软件设计
在程序编写方面，除了完成规定的功能外，还要确保系统的安全性，因此控制系统设置了相应的安全保护子程序:报警子程序和故障自诊断子程序。程序启动时会自检扫描所有传感器，可以检测车库的初始状态，如果发现系统出现故障则会发出报警并给出故障提示;零层设有超高、超长、超宽检测传感器，可以感知到车辆的几何尺寸是否符合停车标准，以及能否准确将车辆停放到位。此外，该系统还设有时间保护、各种校验等措施。根据智能停车库设计要求，项目采用模块化编程，PLC上电后程序启动，先进入初始化程序，然后顺序地、循环地执行主程序，根据情况调用子程序。子程序主要有复位子程序、取车子程序、存车子程序、横移动作控制、升降动作控制、发送消息、接收消息处理、时间日期读取、取消功能、报警和故障自诊断子程序等，并于系统中预留远程监控接口。
3.3 无线遥控组件设计
无线遥控组件主要是完成信号的发射和接收任务，从而达到自动调度的目的。本装置采用的是一套微型化多通道无线遥控组件，它包括一个微波发射机TWH9236和一个与发射机对应编码并调试好的接收模块TWH9238。该组件采用较高的频率和数字编码技术，具有体积小、耗电省、可靠性高和保密性强等诸多优点。同时，拥有自编码多达32万，即在32万套设备中不会重复解调。最主要的是，该组件的发射接受有效工作距离大于30米，最远可达500m。这使得车库管理人员可以方便地控制车辆的调度。另外，在安装使用时无需调制，使设计人员在开发和应用时更加方便。 发射模块TWH9236和接收模块TWH9238的外形见图3。TWH9236体积小，可以方便地穿在钥匙扣上随身携带，俗称钥匙发射机，它外形尺寸为mm，重30克，载波工作频率260～270MHz，整机工作电流在6mA以下，由于本发射机不按键时不耗电，按键也工作在点发状态，所以非常省电。无线接收模块TWH9238把微型天线、接收放大以及整形解码等电路封装在一起，共有7根引线，有A、B、C、D及IO端共5个解码信号输出端,输出电平为4～5V，电流约2mA。其中IO端为解码有效非锁存输出，余下为4位数据锁存输出，与4位发射模块上的4位按键相对应。
3.4遥控实现方案
当有车辆需要存放或者需要取走时，由管理人员根据停车者的凭证，确定车辆对象，然后通过上位机的监控核对无误后，选择某车位的调度方案，在密码锁的发射机TWH9236上按下相应的密码编码，当密码锁的接收机TWH9238接收到信号后，闭合PLC相对应的输入点，由PLC程序控制各个电机的运动，从而可以顺利的完成任务。本系统采用OMRON公司的CPM1A小型PLC作为主控制器。它是一个具有最多40点内部I/O端口，包括同步脉冲控制，中断输入，模拟量设定和时钟功能的小巧单元器件。可以通过自带的RS－232C端口与上位机的进行通讯。本系统中将PLC的输出端口与各个电机的输入继电器端分别相连，PLC的输入端口与前端继电器相连，当遥控组件产生一个信号后，使得相应的前端继
电器闭合，给PLC输入端的相应端口置高电平，从而运行相应程序，完成控制。 在系统的实现过程中有两点值得注意。首先是前端继电器开关和PLC的输入端口间的信号匹配问题。PLC的输入电压要求是交流100～240V或直流24V，所以前端继电器电路的输出应该与该电压值匹配，否则将不能使PLC正常工作，如果没有这种输出规格的，还要增加适当的电压匹配电路。第二点就是在调度过程中，一定要考虑动作间的衔接问题，否则会造成调度的不稳定和造成危险。由于在调度某辆车的过程中，可能过程比较复杂，时间比较长，故相对调度的动作多，当前一个动作还没完全完成之前，不能执行下一个动作，这点就需要在软件编制时充分考虑动作间的延时问题。
4、结语
小型立体智能停车库是一个结构简单、经济适用的小型机械式立体车库, 项目采用施耐德公司PLC作为主控单元, 在满足立体车库的控制功能和使用要求之外, 还确保系统的安全可靠运行。该项目可为立体车库行业提供一种维护工作量少且运行效率高的小型立体智能停车库, 从而推动立体车库的发展, 并解决城市中狭小停车区的停车难问题, 还可以大量节约大中城市用地, 缓解土地资源紧张局面, 也为汽车制造业的发展作出贡献。项目具有一定经济效益和社会效益, 该立体智能停车库的应用前景广阔。
参考文献
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[2]杨雪君.泊车控制系统技术[J].农技服务,2014(04).
[3]张燕.住宅小区内立体停车库的发展意义[J].山西建筑,2013(26).
论文作者:邓德学
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/24
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