机械式立体车库的研究
谢龙魁
（厦门安防科技职业学院，福建厦门 361102）
随着国民经济的不断发展和人民生活水平的逐渐提高，拥有私家车的家庭越来越多，对停车设施的需求也逐年增加，如何充分利用现有的面积停放更多的车辆成为急需解决的难题。最常见的地下停车场虽然能够解决部分停车难题，但是占地面积大，容易造成拥堵，出现交通混乱现象，并且所有车主需要自己停取车辆，这样也造成车主时间浪费。于是机械式立体车库就应运而生。
一种小型立体停车库，主要具有立框架和存取机构两大部分。立框架具有至少一层且呈悬空的车位层，每车位层具有并排的若干车位。当然车位层可以设计两层甚至多层，为了从实用方面考虑，以设计一层或者两层为佳。存取机构根据车位层同时分别管控各自的车位层。
立框架可以由钢管或者钢筋水泥简单横纵搭建出若干车位。每车位均具有平面支撑部，该平面支撑部可以为板状支撑平面，只要能够形成支撑活动载车板即可。当然平面支撑部以不完全覆盖整个车位平面空间为佳，以此为夹板部提供让位空间，每车位均配置有一对应的活动载车板。
存取机构包括有横轨道、移动小车及夹板单元。设定车进出车位的方向为前后方向。横轨道呈前后延伸设于立框架上方，移动小车活动架设于横轨道上。该横轨道横截面呈倒梯形状凹槽，移动小车移动轮的轮面呈对应的梯形状结构，借助梯形结构配合，以加强移动小车移动的精准、平稳性。夹板单元连设于移动小车下方，并且该夹板单元具有可作升降的夹板部。具体而言，夹板单元具有连接部，该连接部与移动小车连接，夹板部可升降地连接在连接部的下方。
移动小车靠近前端设有第一轮，靠近后端前后依次设有第二轮和第三轮。横轨道上的对应靠近车位前、后端的正上方分别设有第一弧形沉位和第二弧形沉位，该第二弧形沉位靠近横轨道的后端部设置，当第二轮的中心移至第二弧形沉位的前端点处时，第三轮的中心至少已处于横轨道后端部处并即将移出横轨道，以此实现第二轮能够沉陷于第二弧形沉位的作用。
该第一弧形沉位与第二弧形沉位的中心间距，为第一轮与第二轮间的中心间距。当移动小车处于前端位置，由于有第一轮、第二轮和第三轮3 个轮体支撑，移动小车往后移动中，第三轮越过第一弧形沉位和第二弧形沉位，以及第二轮越过第一弧形沉位的过程中，第三轮和第二轮均不会沉陷于沉位内，均能够平稳地跨越沉位，移动小车始终作平稳地移动。随着移动小车继续后移，当第二轮靠近第二弧形沉位的前端点时，第三轮伸出横轨道而处于悬空状态，此时随着继续后移，第一轮、第二轮分别同步适缓沉陷于第一弧形沉位和第二弧形沉位内，此时移动小车后移到位。
当第一轮沉陷于第一弧形沉位内时，第二轮对应沉陷于第二弧形沉位内，此时整个移动小车及夹板单元处于下沉状态，对应夹板部上夹持的活动载车板恰好对位于相应的车位上，并且活动载车板恰好紧贴于车位的平面支撑部上，活动载车板转而由平面支撑部支撑。反之，在其他任何位置，即当第一轮未沉陷于第一弧形沉位内，此时整个移动小车及夹板单元始终处于抬高状态，活动载车板与平面支撑部间留有适当间距。
立体停车库存取车过程原理：以存车为例，活动载车板置于地面上由夹板单元夹持，汽车驶入活动载车板上定位后，由夹板单元工作带动活动载车板上升到设置的固定高度，之后移动小车沿横轨道往后移动，移动小车在还未后移到位前，移动小车及夹板单元始终处于抬高状态，活动载车板可以顺利地从平面支撑部上方错过进入车位上方；
之后随着移动小车移动到位过程中，活动载车板适缓下沉并恰好对位紧贴于车位的平面支撑部上，至此完成存车过程，汽车始终由相应车位的活动载车板支撑，活动载车板无需分为先作提升、移入对位、再放下的3 个过程，而是采用边移边沉降过程，动作简洁高效，不仅确保过程平稳特性，同时还提升存车效率。
移动小车设有小车驱动机构，由该小车驱动机构带动移动小车沿横轨道来回移动。该小车驱动机构可以有多种形式，小车驱动机构为液压气缸机构，由液压气缸活塞伸缩动作来带动移动小车来回移动。本文给出另一种较佳实施例，包括有电机、主轮、第一辅轮、第二辅轮及调节杆。各部件可均设在横架上，该横架可以固定设于横轨道的下方。主轮安装在电机的输出轴上；
主轮与第一辅轮的转轴间采用第一链条传动链接。
电机驱动主轮转动，主轮经由第一链条带动第一辅轮转动，至此第二辅轮及第二链条随之同步转动。转动的第二链条带动调节杆的一端随之绕第二链条的轨迹转动，最终经由调节杆带动移动小车沿横轨道来回移动。调节杆的一端的行走轨迹为对应第二链条的闭环轨迹，可以依次分为第一上弧段、上平行段、第二上弧段、第二下弧段、下平行段、第一下弧段，在同等驱动力情况下，调节杆一端的前后移动速率对应依次为先平缓、快速、平缓、平缓、快速、平缓。
小车驱动机构的工作原理与移动小车的工作过程是相匹配的，是达到最优效果不可分割的组合形式。不管移动小车前移还是后移过程中，小车驱动机构的缓—快—缓特性与横轨道的结构设计相对应，后端的平缓为第二轮沉入或者移出第二弧形沉位，以及第一轮沉入或者移出第一弧形沉位提供极有利保障，前端的平缓为第二轮、跨过第一弧形沉位提供极有利保障。立体车库侧视图如图1 所示，立体车库立框架、小车驱动机构以及夹板单元二齿排与二齿轮配合如图2 所示。
图1 立体车库侧面
图2 立框架和小车驱动机构以及二齿排与二齿轮
3.1 结论
（1）机械式立体停车库结构简洁紧凑，只需建设一简洁的立框架，每个车位只需搭建简易的平面支撑部以及配置简洁的活动载车板即可；
另外配置一存取机构，即可对整个车位层的多个车位进行简洁又快速地存取车操作，搭建简单快速、成本低。
（2）机械式立体停车库，一车位配置一活动载车板，一车辆不管在存车还是取出过程中，车辆始终只安置在对应车位的对应活动载车板上，无需作任何移位，以此确保车辆的稳定安全，并且保证存取车的效率。
（3）机械式立体停车库存取机构设计巧妙，在承载活动载车板移入或者移出车位过程中，直接准确、无摩擦、无振动、定位、平稳地导入，整个过程巧妙、精准又快速。
（4）机械式立体停车库的小车驱动机构，采用的是调节杆和链轮的配合模式，能够实现移动初始到结束为较缓慢—快速—较缓慢地移动过程，以此在充分保证存取过程中整个机构及车辆平稳性的同时，尽可能地提高速度，以此来提高存取效率。
3.2 展望
随着社会的不断进步，大城市人口越来越集中，每个家庭的经济水平逐年提高，买车的家庭越来越多，停车的车位越发紧张，机械式立体车库会发挥出越来越巨大的作用。在建设高素质高颜值现代化国际化大城市和土地资源有限的双重挑战下，使用机械式立体车库是明智、正确的选择，机械式立体车库将有广阔的发展空间。
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