智能停车库的设计.docx

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智能停车库的设计

毕业论文

题目：

智能停车库的设计

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姓名：

学号：

2017年10月25日

内容提要

智能停车库具有占地面积少、利用率高、使用方便、投资小自动化程度高等等优点，对解决人们停车难的问题具有十分重要的意义。

本文对智能停车库的设计进行了研究，从智能停车库系统组成、运车轨道、运输小车、车库尺寸与标准、停车库运行控制等方面进行了详细设计，并通过PLC系统对车辆的运送、升降、定位并通过控制按键直接进行存取车。

本文的设计能够通过上位计算机界面编写及更改程序，实现对车辆在立体车库内的实时调度，同时也可以通过计时系统对停放车辆进行收费计算，如果发生紧急情况，还可以通过手控方式对车辆运输及停放，可以满足人们对智能化停车的功能需求。

关键词：

智能停车库系统设计

智能停车库的设计

一、智能停车库的基本设计

（一）智能停车库系统组成

智能停车库系统由计算机监测和管理，PLC控制、车库用于存储车辆；车库内包括运载小车部分、轨道部分、小车升降部分、侧向横移部分，安全保证部分。

车库内运作部分的工作顺序和工作方式由PLC自动化控制，车库内各点位限位开关和选取按钮控制PLC的运行；PLC和程序编写、计时信号发送，包括计时收费信息数据处理后显示等等智能化工作由计算机完成。

图1-1连接简图

（二）智能停车库空间问题描述

智能立体化停车库要求每层车库均能安全平稳停车，在车库停满的情况下所有车辆都能顺利取出车库而不需要去移动其它车辆，以图1-2所示的简单车库来说明立体车位空间问题。

图1-2简单车库号排列

如图1-2所示，若采用普通升降平移模式进行上层存取车，假定升降机1号库位置，图中4、5、6号车库属于二层库，需要升降机拉起才能升到二层；那么在1、2、3号库均存车情况下上排三个车库均无法存车，二层库能够顺利存取，那些号车库必须一直空着，专用于升降。

而且上排存车也必须按6-5-4号车库顺序存放，取车必须是4-5-6号车库顺序取车，否则无法正常存取车辆。

如果在1、2、3号车库位置均安装升降机，那存车必须是先存放上层车位再存放下层车位，而且车库建造成本过大，控制系统过多，故障率也会很高。

若车库建成三层或三层以上，则位置安排更加复杂，机械控制更多，而空间使用率也不能达到最佳。

在开出车辆的位置要留有一条两向车道的过道才能保证车辆的正常行通；由于上层取车需要时间较长，而底层车辆旁边的过道随时可能有车经过，这样取车就是一个非常麻烦的事情，所以很多车主并不想将车放到上层空间，这就造成了很大的空间和设备的浪费。

由于车库建成多层结构后，每层车库层高不可能做到单层车库那么高，所以底层车位又有压抑感，车主也不太愿意停放在底层。

因此立体车库一直没有很大市场，也不受广大车主的喜爱。

若采用轨道加层板车运送及升降小车存放则可以很简单的解决以上问题，将车库内的控制问题大部分转移到了运载小车上，包括横向位移和竖直升降的控制，这样使空间利用率达到最高，控制也不复杂，而且可以随时存取任一车库的车辆。

而且使用PLC的串行工作方式解决车库运作过程中同时出现存车和取车的冲突。

二、智能停车库模块设计

（一）运车轨道设计

运车轨道是系统内非常重要的设备，也是控制车辆的运行设备。

车辆的存取都要通过运车轨道进行运输，也正是因为有了运车轨道才能让车库减少汽车在车库内行驶路程。

运车轨道设计如图2-1所示，轨道设计非常简单，每条车库只需要一条直行轨道，在轨道每个车库口设定限位开关，如果需要在车位边停车则通过PLC来控制限位开关启用与否。

轨道上配合运输板车进行作业，轨道铺设方便，成本低，且在可编程控制器的作用下安全稳定。

图2-1运输轨道

轨道宽度设计如下图2-2所示，一般汽车（家用轿车）前后轮轴距为2600mm左右，所以设定轨道宽度为2600mm。

轨道上面放置台车，汽车需要横向运输，由于汽车长度均在4500mm-5500mm之间，所以台车设计在5500mm。

台车上设有固定汽车轮胎点；用于固定汽车在台车上，稳定汽车在台车上，保证汽车安全。

图2-2小车外围尺寸

（二）运输小车设计

图2-3车库运输小车

如上图2-3所示，运送小车采用三层小车，第一层高度为1.6米。

第二层高度也为1.6米第三层采用可调节高度小车用以运送车身较高的小车进入车库，有些车车身较高（比如SUV车、面包车、吉普车）这类车型只能用顶层运输，当然也可以采用底层高度可调的方式运输。

为了节约空间，我们可以设定专用车库，比如设定一边只能存放较高的车型，就只做两层，放置普通小车的车库做三层，这样可以节约更多的空间用于停放更多的车。

那么运输小车也可以做两种类型的，一种的做三层都为层高1600mm的。

一类做两层均为2500mm的高度。

这样就减少了控制成本，也统一了小车制作标准。

（三）车库尺寸设计及标准

车库内设置：

这是整个设计最主体的部分。

一般住宅小区车库设计以小型车：

长（4.8m*宽（（1.8m）*高（2.0m）为设计标准尺寸（规范规定），但这种标准只能存放在尺寸范围内的车型，在需要存放较大轿车（城市SUV、越野、加长MPV等车型）时，这种车库不能满足存放需求，智能立体车库设计不同的车库类型用于存放不同类型的车辆，最大限度提升空间利用率。

车库内建设的基本原则：

1.承力柱网的布置

车库以长条型胡同式两侧三层存放形式；为了保证停车架的稳定可靠，最多每三个车位间隔建造承力柱，横向承力杆最好采用不绣钢架一体式结构，在钢架接口处以承力柱来支撑。

三车位间距均匀分布，最好不要出现一车或两车的小柱距；

2.轨道布置方式

同一轨道同时般运两侧车位，所以运车道不宜布置在靠边沿位置以让轨道达到最大利用率。

3.地下排水布置

利用结构找坡的方式设计排水方案，不宜采用建筑找坡的方式，那样容易堵塞并且难于清理。

保证停车库内干燥无异味。

4.防火和通风

防护单元的划分应尽量和防火分区的划分吻合；避免出现跨越或错位。

尽量使主风道，靠近车道边侧设置；通风风道大小控制与防火要配合，风道下方不能设置喷淋器；控制线路管道布置、设备线路尽量与风道平行；最好不要设置在风道下方，以防止加快控制线和通迅线路的老化速度。

由于车库内汽车均为熄火状态，无需设置排烟系统。

车库建筑尺寸设计：

1.根据物理平衡原理设定轨道宽度为2600mm。

轨道上面放置台车，汽车需要横向运输，由于汽车长度均在4500mm-5500mm之间，所以台车设计在5500mm。

台车上设有固定汽车轮胎点；用于固定汽车在台车上，稳定汽车在台车上，用与保证汽车安全。

2.柱网布置（以下尺寸单位均为mm单车位大小以2500x5300进行设计。

以8100x8100为宜。

）

柱网尺寸按稍大于三车位尺寸设计，若车位大小以2600x5300进行设计。

则柱网尺寸以8400x8400为宜。

或8400x8100。

若车库建设后划分柱网尺寸可在车库周围适当布置一些的大停车位，以供较大车辆存放合理的利用空间。

柱网：

柱网按7800~8400xC2a+b）/2布置。

沿行车道方向柱距8000，车道方向柱距（2a+b）/2，其中：

a为停车位深度，b轨道宽度。

车辆的外轮廓尺寸设定：

以下尺寸单位为（m）

车型

总长

总宽

总高

微型车

3.50

1.60

1.80

小型车

4.80

1.80

2.00

轻型车

7.00

2.10

2.60

3.结构形式及层高，若采用三层存放库形式，则通行运输轨道高度不小于6.2米，汽车库层高为：

停车库净高、通风高度、喷淋高度、控制线路空间高度、顶层板高和预留高度的总和，以三层停车为例，总层高不低于10.5米。

三、智能停车库运行控制

（一）智能停车库运行控制过程

1.运送层板在轨道上运行控制：

以控制三层三列9个停车位进行设计为例编写程序并对车库编号：

图3-1车库平面简图

根据图3-1车库平面简图，我们来设计运输控制和放置车辆的控制程序。

输入点位设定：

开始启动按钮XO、存车与取车按钮分别为X1和X2，选择车库按钮X10（1号库）、X11（2号库）、X12（3号库）、X13（41号库）、X14（5号库）、X15（6号库）、X16（7号库）、X17（8号库）、X20（9号库），由于FX-2N系列PLC输入继电器采用8进制编码，所以以上编号不能出现X8，X9，X18，X19。

行程（限位）开关设定X30（SQ1）、X31（SQ2）、X32（SQ3）、X33（SQ4）、X34（SQ5）、X35（SQ6）、X36（SQ7）、X37（SQ8）、X40（SQ9）、X41（SQ10）、X42（SQ11）、X43（SQ12）、X44（SQ13）、X45（SQ14）、X46（SQ15）。

输出点位设定：

轨道运输车前进与后退分别为YO与Y1，运输车锁定位置Y30；固定车辆控制锁紧与松开分别为Y2和Y3；运输小车升降输出控制分别为Y6和Y7；车辆推送与取出Y4和Y5。

每号车库指示灯Y10（1号库）、Y11（2号库）、Y12（3号库）、Y13（4号库）、Y14（5号库）、Y15（6号库）、Y16（7号库）、Y17（8号库）、Y20（9号库）。

当车库灯亮起时存车无法选择些车库存车，同样若车库指示灯灭则无法选择此车库取车。

以下存车与取车的流程图。

存取车开始点有固定运输小车点及三到四个停车位。

为了车辆的安全，运输车辆过程中要求车辆拉上手刹，以免出现在车辆出现加速度时产生移动从而造成车辆的碰撞。

运载轨道驱动和车辆平移推出和抓取的驱动主要靠驱动电动机、轨道磨擦力变换减速箱、PLC变频器调速的选择。

驱动电动机的性能直接决定了整个运载和推送平移机构的工作性能也是车库内最主要的动力机构，其稳定性决定了执行机构是否能安全稳定的执行自动化程序所发出的指令。

运载小车移动和升降运动机构均会有加速、减速过程，而且需要定位停止，因此选择PLC控制变频器调速对电机进行限位调速控制并设定双重限位开关作为保护。

（二）智能停车库控制流程图

车辆存取流程说明：

开始（车库入口及出口），带有限位固定和两到三个停车位用于调度。

X0作为控制程序总开关，在存车口有一排按钮选取车库号，选择车库号以后确定为存车并执行存车路线；同理，在取车口也有一排取车按钮选取车库号也可以采用更先进的技术进行语音识别或手机信号识别取车，确定取车后执行取车流程；存车和取车分别通过执行开关选择X1或X2执行。

在选取车库后可编程控制器根据各车位限位开关寻找对应车库并执行存取车工作。

如图3-2车辆存取流程图，可以清楚看出车辆存取的工作过程，全程只需要几个按钮就能完成存取车，大大减少了由于停车所造成的时间浪费。

可编程控制器程序简单控制流程的确定：

包括停车和取车两个方面。

图3-2车库控制流程简图

四、结论

智能停车库的设计研发对于解决人们停车难的问题具有重要的意义。

本文对智能停车库的设计包括：

对智能停车库的系统组成、运车轨道设计、运输小车设计、车库尺寸设计与标准，以及指那个停车库的运行控制过程及流程图其中，车辆的运输设计主要包括对汽车从车库口层板运输至车库位的轨道设计和运输小车的升降设计；智能停车库的立体设计包括车库的大小、高度、位置、与轨道的距离和区别不同车辆的设计。

本设计拟通过PLC系统对车辆的运送、升降、定位并通过控制按键直接进行存取车。

本文的初步设计能够通过上位计算机界面编写及更改程序，实现对车辆在立体车库内的实时调度，同时也可以通过计时系统对停放车辆进行收费计算，如果发生紧急情况，还可以通过手控方式对车辆运输及停放，可以满足人们对智能化停车的功能需求。

参考文献

[1]苏凤菊《基于PlC的升降横移式立体停车库的控制系统设计》，沈阳工业大学，2013年

[2]潘耀芳《自动化立体车库的库位排列及成本优化》，《上海电力学院学报》2005年第17卷第1期：

P27-30

[3]常晓玲《电气控制系统与可编程控制器》，机械工业出版社，2004年

[4]谭仁人《基于PLC控制的升降横移式自动化立体车库系统研究与设计》，电子科技大学，2011年

[5]张育斌《智能立体车库控制系统开发及排队模型的优化》兰州理工大学，2010年

[6]阮金梅《城市停车》，中国建筑工业出版社，2012年

[7]付翠玉《立体车库发展的现状与挑战》，《机械设计与制造》2005年