自动立体车库应用探讨

大洪

自动立体车库具有广阔的前景。论文介绍了立体车库发展状况以及立体车库的主要功能与优越性，并进一步给出了一个物业小区内地下三层升降横移式立体车库的设计与实现方案。

一、立体车库概述

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，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。

机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。

在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。

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。

(一）升降横移式

升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。

1.产品特点：
1)节省占地，配置灵活，建设周期短。
2)价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。
3)可采用自动控制，构造简单，安全可靠。
4)存取车迅速，等候时间短。
5)运行平稳，工作噪声低。
6)适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。
2.安全装置：防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。

（二）巷道堆垛式

巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

（三）垂直提升式立体车库


垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。

（四）垂直循环式

产品特点：

1)占地少，两个泊位面积可停6~10辆车。
2)外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。
3)价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。
4)可采用自动控制，运行安全可靠。

二、立体车库自动控制系统：


现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单、迅速，使用方便，安全可靠，维护量小，为用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况，车辆停放的时间，车辆存放交费情况，车库库容量，车辆存放高、低峰情况，等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进来，扩大车库的社会利用率和经济效益。这将是自动化车库的发展方向。

立体车库自动化控制系统主要包含以下五个子系统：自动收费管理系统，自动存取车系统，远程诊断系统，自动道闸，监控安保系统。

以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划停车库管理形式，发布车库库存容量，控制车流方案。

（一）自动收费管理系统

自动收费采用非接触式IC卡。IC卡分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户，发行储值卡，即：用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡自动从卡中扣除费用。

（二）自动存取车系统

自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系统，PLC系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置，开启车库门，缩短存取车的时间。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行动作，若检测到急停信号，将停止一切动作，直至急停信号消失。以上信号均为硬件信号，除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时保证主体设备及车辆的安全。

（三）远程诊断系统

现场控制器可以通过网卡、Hub等网络设备与控制中心的局域网相连接，可以通过MODEN实现远程管理，监测现场运行情况，当现场出现故障时，在控制中心即可进行解决，方便管理人员、安保人员异地办公。

（四）自动道闸

在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效，若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。

（五）监控安保系统

监控安保系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况。它具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统实现连动等功能，可以实现无人看守。

系统简介：

视频监控功能：在车库各出入口，值班室和车库内主要区段安装定焦摄像机，在大范围车位区安装球形云台，以便实现对车库全方位的实时监控。如果在车库光照条件不好的情况下，可选用黑白摄像机。T>运动检测功能：可以在夜间设置车库的运动检测区域，当检测区有移动目标时，运动检测功能发出报警信号，提醒值班人员。

车牌识别功能：它能够设置车库参照车辆的车牌、车型。当参照车辆进入车库监视区域，系统自动对比参照车辆图像，有异常情况，发出报警信号，并自动切换和记录相关图像。

报警连动功能：可以连动各类报警主机，如启动继电器发出声光报警通知安保人员自动放下道闸拦截车辆出入。

数字录像功能：可以连续记录一个同在车库所发生事件，可以同步回放多个图像，可选择任意图像进行整体放大和局部放大，记录、回放、备份可同步进行各种信息。

据介绍，已经开始有越来越多的居住小区开始采用机械停车库了。考虑到成本及维修，目前多数小区采用的是多层升降横移式立体停车设备，大规模的仓储式机械停车库还很少。升降横移式立体停车设备的泊车流程示意如下：

（一）红绿黄指示灯指示车库运行状态。

红色指示灯指示有人正在进行操作，请稍候；绿色指示灯指示目前无人操作，可进行操作；*指示灯指示有故障发生，车库不能工作。

（二）存车操作

司机驾驶车辆从车库入口进入。在入口处的非接触式读卡机前感应区域晃以下自己的IC卡，感应过程完毕，栅栏自动升起，司机开车进入车库。车辆进入后，栅栏自动关闭。划卡的同时，控制器读取车位号，车库内对应的载车盘自动移动到人车交接的位置，车库单元门自动打开。司机开车进入，停车到位，拉手刹，下车走出车库，用IC卡在车库出口处晃一下IC卡，车库单元门自动关闭。完成存车操作。

（三）取车操作

司机进入车库时，在入口处的非接触式读卡机前感应区域晃以下自己的IC卡，控制器自动读取车位号，车库内对应的载车盘自动移动到人车交接的位置，车库单元门自动打开，司机进入车库，开车出来，在车库出口处的自动读卡机前感应区域晃一下自己的IC卡，感应完毕，读卡机接受信息，上位控制机自动记录、扣费，栅栏自动升起，司机开车出场，出场后，栅栏自动关闭；同时，控制器自动读取车位号，对应的车库单元门自动关闭。取车操作完毕。

车库在运行过程中，有完备的自我保护装置。一系列光电开关、接近开关、行程开关等对载车盘准确运行到位起着决定性的作用；独特的防坠落装置、断绳报警装置、超速保护装置对车辆的安全起到保护作用。车辆超长检测、车辆停车不到位检测、以及人员误入检测等信号对车辆及人员的安全起着决定性的作用。

三、实例介绍

去年，我公司承接了北辰绿色家园小区地下立体停车库，该车库采用升降横移式机械立体设备，为用户建造了718个车位，从根本上解决了用户停车难的问题，在保证停车的前提下，增加了绿地面积，改善了小区的居住环境，深受住户好评。现以此为实例对升降横移式立体停车设备的自动控制系统进行介绍。

此车库为升降横移式立体停车设备，共有24个单元，每个单元分为前后两排，共三层，即上层、中层、下层，前后排各有8个车位，共16个车位。中层为车道层，用户在中层完成出入库人、机、车交接作业操作。每个车位编号如下：

其中A~R为载车盘所在位置编号，1~16为载车盘（停放车辆）编号。1~3为前排上层载车盘，4~5为前排中层载车盘，6~8为前排下层载车盘，9~11为后排上层载车盘，12~13为后排中层载车盘，14~16为后排下层载车盘，“中”为过桥车代号（为后排车出入库搭桥）。1~3，6~8，9~11，14~16只能上下移动，4~5，12~13，中只能左右移动。

该立体车库的自动存取车控制系统包括弱电与强电两套系统。弱电系统主要包括各种信号的采集，报警与控制输出。强电系统包括载车盘电机控制线路。

（一）弱电系统：

1.检测信号：

车库检测信号是控制程序执行的重要依据。控制程序根据检测到的信号顺序执行，控制输出。

对每个上、下层载车盘，其运行状态只有上升、下降动作，载车盘停放位置只有上位或下位，所以都有以下检测信号：载车盘上认趾，载车盘上极限，载车盘下认趾，载车盘下极限。在载车盘上位，均设有安全挂钩，挂钩也为两种状态，即挂钩通电打开和断电闭合，并通过一个特定的行程开关来获取挂钩状态信息。载车盘向上运行过程中，检测到上认趾信号，则自动停止运行，如果上认趾开关被损坏，系统未检测到信号，载车盘会继续向上运行，当运行到上极限开关处时，上极限信号就会切断电机电源，使电机停电，无法继续运行，起着双重保险的作用。载车盘向下运行过程中，首先打开对应的挂钩，系统检测到挂钩打开的信号后，系统开始下降，如果挂钩未打开，载车盘不会下降。下降过程中，当检测到下认趾信号时，自动停止运行，如果下认趾开关被损坏，系统未检测到信号，载车盘会继续向下运行，当运行到下极限开关处时，下极限信号就会切断电机电源，使电机停电，无法继续运行，起着双重保险的作用。PLC还设有延时保护，在载车盘开始运行的同时，PLC开始计时，当计时时间到，而载车盘未运行到位时，载车盘停止运行，同时系统报警。另外，若两道认址开关均被损坏，载车盘运行到位而无信号返回时，载车盘会继续向上或下运行，从而发生不可预料的事故，但通过PLC的时间保护，则可对载车盘的运行起到第三层保护的作用。

对中层载车盘，其运行状态只有左、右移动动作，载车盘停放位置只有左位或右位，所以有以下检测信号：4在D位，4在E位，5在E位，5在F位，12在M位，12在N位，13在N位，13在O位。4号载车盘右移时，检测到E位信号，则停止运行；左移时，检测到D位信号，则停止运行。5号载车盘右移时，检测到F位信号，则停止运行；5号载车盘左移时，检测到E位信号，则停止运行。12号载车盘左移时，检测到M位信号，则停止运行；右移时，检测到N位信号，则停止运行。13号载车盘左移时，检测到N位信号，则停止运行；右移时，检测到O位信号，则停止运行。

由于此车库为前后双列停放车辆，后排车的出入就得依赖前排的过桥车，过桥车的控制将是后排车出入的关键。过桥车有三个运行位置，即左、中、右，所以有三个检测信号：过桥车在D，过桥车在E，过桥车在F。

另外，每个车位设有车辆超长检测，当系统检测到超长信号时，所有载车盘均不能动作，以保护车辆的安全。车库入口处设有人员误入检测，防止人员在载车盘运行过程中误入，发生意外；也有在车库入口处设有升降门或栏杆，起着防止人员误入的作用，但升降门或栏杆的开启关闭受系统运行状态联锁控制。

2.急停信号：

系统必须在明显处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关，断所有电机的电源，使载车盘无法继续运行，以保护人员及设备的安全。

3.输出控制信号：

系统输出控制信号包括控制电机运行方向信号，控制电机运行信号，控制电磁铁得、失电信号，控制灯光报警信号，控制车库照明信号。

（二）强电系统：

强电部分包括控制电机正反转接触器，控制电机运行接触器。PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断。

（三）系统设计：

系统采用PLC控制，分设自动，手动，检修三种状态。检修状态下，所有检测信号不参与控制。在手动与自动方式时，所有信号进入PLC，PLC按照外部检测信号，输出控制信号，控制电机正反转接触器线圈和电机接触器线圈，以控制各载车盘运行。

系统联动联锁控制：

1、上层载车盘不在上位或运行不到上位，中层载车盘及过桥车不能运行。
2、下层载车盘不在下位或运行不到下位中层载车盘及过桥车不能运行。
3、中层载车盘及过桥车运行不到位，上下层载车盘不能运行。
4、前后超长开关只要被遮挡，所有载车盘都不能动作。
5、入口处人员误入被遮挡，所有载车盘都不能动。只有通过“复位”按钮，才可解除此联锁。
6、安全挂钩不在开启位置，无下降动作。
7、任何载车盘触发上、下极限限位开关，立即断所有电机电源。
8、急停按钮按下，立即断所有电机电源。

此项目已验收并投入使用，就使用情况来看，不仅占地面积相对扩大了4倍，而且，经实地测试，最长的出车时间为85秒，真正做到了空间利用率高；运行速度快，存/取车时间端。智能化控制，操作简便。耐用性高，维护方便。

四、结束语

“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。