1.课题研究目的和意义

    车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果， 经济发展的同时私家车的保有量也在不断上升，在寸土寸金的今天，很多城市中的餐饮娱乐场所、行政单位、商务场所、电影院、医院等一些大型公共场所要么就没有停车要么是车位不够用，因此在这些大型工作场所经常出现乱停车的现象。这一切都反应着立体车库的研究发展普及是势在必行。尤其是城市等人口密集地区可用停车面积已经无法满足当地的汽车保有量，以北京市为例，截止2006年底，市区仅有公共停车场827处，共计车位5.6万个，仅占市区机动车拥有量的8.5％，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。上海的情况也让人无法乐观，仅有的227个地下车库使用面积不足60万平方米，只能满足1.3万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达64％，而且还在继续上升。据建设部城市交通工程技术中心对全国15个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量与停车位之比平均为4.84：1，这一比值对于渴望车位的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪80年代初期，北京市权威部门对2000年北京汽车发展数的预测仅仅是70万－80万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多100万辆，其中私人小客车的数量就高达45万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术开发推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计应为20－30％。2013年对北京住户的调查中显示已经有80%的家庭拥有私家车，算上庞大的公共用车和各类运输营运车量，这是一个可怕的数字，于此同时家用车库的合理利用就更显得尤为重要。停车环境与城市规划的矛盾十分突出。在大中型城市中停车难已经成为了一个普遍的难题。（图1.1）

                              图1.1 小区停车难

停车问题是城市在发展过程里出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者彼此联系，相互影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现相应地区的停车难问题。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。

自动化机械立体车库其实并不不都是应为如此逼迫而产生的，他也有着吸引研究人员商家尤其是吸引百姓的优点。“自动”体现了其智能、高效，自动化程度高，使用方便。立体车库采用基于PLC编程的全自动制系统来控制车位的升降横移或者旋转。用户只需通过控制面板进行操作就可以方便的进行车辆的存取。“机械化”体现了其快速、安全等特点，由于立体车库可以加配自动检测系统，各种安全机构，自动报警消防系统等设施。因而汽车不会损坏，丢失。而且可以因地制宜以美观的车库造型来美化城市环境。成为解决家用停车难问题的首选。

在不少家庭拥有家庭用车的同时，又一个难题应运而生。车库（车位）空间少，但是一家拥有多台私家车。这时就需要立体车库解决了，首先立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、垂直循环式、简易升降式（图1.2）、垂直升降式等。简易升降式立体车库就能解决这个难题。简易升降式立体车库可以一个车位泊两台车，最适宜适用于多车型家庭，构造简单实用，无需特殊地面基础要求。适合装置于工厂、别墅、住宅停车场。可任意迁移，搬迁安装容易或根据地面情况，独立及多台设备。备有专用锁匙开关，防止外人开动设备,车板防下滑保险装置。本人准备以建议升降式的立体车库（图1.2）进行改进设计。

      图1.2简易升降式立体车库

2.文献综述（课题研究现状及分析）

2.1国外研究现状

    早在50多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备；利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进--移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。

    目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。钢结构选用新型优质钢材，既提高了设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。控制形式有，按钮式、锁匙式、IC卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等。

日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在30%左右。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。

2.2国内研究现状

    我国机械式车库的早期研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。政策方面应参照发达国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。

2.3立体车库的发展趋势

随着当今社会各种高新技术的引入，立体车库正在向专业化、复杂化。

1.立体车库的专业化

    立体车库系统稳定可靠，能正常运行而不出故障是用户最关心贵重是的一项

要求，也是一套停车场系统的重中之重。因此，必须提高制造厂家的专业化程度，才能保证设备的可靠性，立体车库的软硬件设施及各种设备的配套也应当达到专业化程度。

    2.立体车库的复杂化

    立体车库产业正在向多元化方向发展，它已经不仅是纯粹的机械设备，还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统己经日臻完善，如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等，各种领域先进技术的综合使用，已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。

    3.立体车库的智能化

    立体车库的发展越来越向着智能化方向发展，一些新技术正在迅速进入该领域，如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、光纤通讯技术、防火防盗系统、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。对于全电脑自动控制系统，要开发、设计专用硬件系统和专用软件，使之适用于存取车全过程的管理和控制，尤其是对于“模块”阁架式立体车库的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行。

    4.立体车库的高自动化

立体车库的高自动化主要表现为先进的自动控制技术和科学的管理方法。控制技术和管理方法互为所长，大幅度提高了存取车效率。在控制方法上采用了遥控技术和自动识别系统;车辆停靠稳妥(在车库外面需要自动转向)后，车库可以将汽车自动停放到合适的位置，可实现无人操作;在科学管理方面，计算机中心对停车场实行全方位管理，整个停车场完全在计算机监控之下，包括设备监控、出入口监控、停车场内部监控，整个停车场运行的状态信息都可以存入计算机，通过便捷的人机管理界面，实现车流量统计、系统故障查询、收费状况查询、进出车辆信息查询、系统运行状态的实时查询同时可以设置打印报表功能。

未来的车库系统管理更开放、更灵活，整个管理系统能够实现控制与管理一体化，系统操作更加简便，功能更加强大。整个车库的管理可以纳入楼宇自动化系统，联入网络，形成一个综合的计算机管理网络信息系统，真正实现立体车库的无人化管理。

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。

3.基本内容、拟解决的主要问题

3.1基本研究方向

    目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等。在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以发现垂直升降式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定研究对象为垂直升降式立体车库或者其改进型。

3.2拟解决的主要问题问题

   1.垂直升降式立体停车设备总体结构的设计与研究

    确定垂直升降式立体停车设备的总体布局、运行方式，然后进行存取车方式、提升系统、钢结构等各个组成部分的总体设计。

   2.垂直升降式立体停车设备的存取机构设计

    在分析比较的基础上，确定车库的存取车形式，然后由此详细设计停车位、载车板和存取机构。

   3.垂直升降式立体停车设备的升降驱动机构研究

    首先通过比较，选定曳引驱动方式作为整个车库的升降方式。然后设计升降平台、安全机构等。并计算升降系统电机所需要的曳引能力和重量等。

4.技术路线或研究方法

   1.资料整理

    通过查阅垂直升降式立体车库的文献，结合参观立体车库的实例，加深理解垂直升降式立体车库运行基本原理以及停车流程。

   2.结构研究

    在现有通用的立体车库原型基础上，确立了简易垂直升降式立体车库存取机构设计方案，并对立体车库所需钢构、电机、滑轮等关键部件进行选型计算校核。

   3.建立三维模型

    利用三维软件SolidWorks构建简易立体车库存取机构模型，进行模型运动干涉等分析。最后，在SolidWorks中生成简易立体车库存取机构的整机装配、关键零部件的二维图形。

5.进度安排

2013.2.27-3.15   分配任务，书写开题报告；

2013.3.16-4.10   查阅资料，进行设计分析；

2013.4.11-4.18   零件的设计；

2013.4.19-5.3    方案的确定及结构设计；绘制三维实体图。

2013.5.4-6.10    零件及装配图的绘制，编写设计说明书；

2013.6.11-6.15   完成设计准备答辩；

6.主要参考文献

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    2009;

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[3] 立体车库项目概要[J]，中国技术创新有限公司，2009;

[4] 张毅，我国私家车增长有点儿快[N]，人民网，2012;

[5] 王伟等，立体停车库发展前景之我见[J]，时代汽车，2009;

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[9] 杜桂荣，彭斌，邵兵，刘振全,多层升降横移式立体停车库的结构和控制系

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[11]宋曼华等编,钢结构设计与计算,北京:机械与电子，2009;

[12]龙驭球，包世华等编.结构力学(上、下册).北京:高等教育出版社,2010;

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