智能立体车库电气控制系统

苏鹏波，李飞

（1.西南石油大学,成都610000；2.北京全路通信信号研究设计院集团股份有限公司,北京100000）

1 引言

随着我国经济持续不断发展，人们的生活水平在不断提高，同时汽车的研发水平也在不断提高，这就使得汽车的普及率也会随之提高。所以，就会导致在各个城市中出现相同的问题——停车难。车辆大量增加，而城市里停车位置的增加速度无法跟上，甚至出现不增反减的情况[1]。虽然在很多城市都在使用地下停车场，同时也会有好几层的位置用于车辆停放，但是这些常规的停车场的空间利用率都太低，并不能完全满足车辆的增长率。特别是在一线城市的中心地带，常常会出现一个6层地下停车场也无法满足这个商场的停车需求，即使将旁边的公路的一部分利用起来，也不能完全解决这个问题，并且，这种借道的方法也是不得已而为之的方法，还会严重影响交通的畅通性，致使城市交通的流通能力大大下降，甚至瘫痪的情况发生。从近几年的统计数据可知，车辆增长速度15%～20%[2]，但是停车位的增长速度只有2%～3%[3]，这比我们想象的还要严重。为了更好地解决这个问题，立体车库的概念被提出。由于这个新兴的创意完全符合现在的城市发展需求，使得它的发展速度非常迅速。立体车库具有占地面积小，空间利用率高，自动化程度高，可控性高，智能化控制等特点，避免了地面停车场的占地面积过大的劣势，同时也不需要像地下停车场一样设置过高的层间距和太多的通行道路。整个过程都是机械传动减少了人为的操作时间，不需要人再去车库里寻找停车位。这不仅是解决城市停车问题的一种合理方法，同时也是未来停车场的一种发展趋势。

2 停车库概述

智能立体车库的建立形式有很多种，可以按照其修建的位置以及其内部的运动方向的不同将其分为以下几种类型：升降横移式，垂直升降式，巷道堆垛式，水平循环类机械式和垂直循环式等。其中，升降横移类停车设备的形式比较多，对场地的适应性较强，对土建要求较低，可建在露天，也可建在大楼的地下，规模可大可小，可根据不同的地形和空间进行任意组合、排列，空间利用率高，设备安全可靠，存取车快捷，使用、维护简便，价格较低。垂直升降式主要是安装在室外或者是与建筑绑定在一起安装，所以这种立体车库的空间利用率是最高的，但是由于这种的建设成本比较高，主要用于非常需要节约空间的地方，特别是在老城改造和繁华的城市中心地段非常适合[4]。巷道堆垛类停车设备通常是属于技术含量较高，智能化程度和自动化水平也比较高的停车设备。可根据实际的需求满足不同场景的实施，如室外、室内、地上或地下。空间利用率高，安全可控，但是车库的建设成本也会非常高。水平循环类机械式和垂直循环式的基本思路都是一样的，都是减少车辆间隙，增加停车位置，不同之处在于前者从水平方向，后者从垂直方向。可以使得停车位轻松布满整个停车空间，采用封闭式结构，通过机械作上下左右自由移动，再由升降机的提升进出库，无须另设走道，同时水平类型在运作时比垂直类型的要节约能源一些[5]。

3 智能立体车库的基本结构

本系统是一个3层3列9车位的升降横移式立体车库，顶层只能进行升降动作，底层平面只能进行平移动作。立体车库中总共有9个车位，中间和底层各预留一个空位向载车盘提供上升和下降的通道,另外七个车位用于存放车辆。当底层平面车位进出车时，可以不用移动其他托盘就能直接进出车。当顶层车位进出车时，首先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的平移处理[6]，直到下方为空才可进行下降动作到达下层平面，进行进出车处理，进出车完毕后上升回到原位置。根据运动的规律存取车的过程主要包括3个步骤，①横移，可以使得空位载车板到前方的位置以便使用;②升降，可以使得待载车板到达目标位置;③定位，可以使得在到达目标位置后再精确到具体的停车位。

3.1 检测系统

本文的智能立体车库总共具有3层车库，总共可以停放9辆车，采用3立柱结构，由导轨，移动小车，立柱（随小车移动）和上载车板构成，立柱可以相对小车旋转。其中还包括固定框架,上载车板安装在固定框架上，固定框架上装设有可使上载车板移动框架沿固定框架水平运动的水平导轨，固定框架和移动框架上分别装设有可使上载车板沿所述移动框架上下运动的竖直导轨；固定框架两侧分别安装有一条环形链条，上载车板和固定框架上分别设有自动卡紧装置和松开装置，载车板通过所述自动卡紧装置和松开装置与所述环形链条卡紧或松开从而在所述环形链条的带动下实现所述上载车板的水平和上下运动，从而实现车辆的自动存取。

①载车板上车辆存在性检测：载车板上都会安装对角光电开关，检测载车板上是否存在车辆。②车板平移距离检测：在相应的位置安装限位开关，检测车辆是否平移到了指定的位置。③载车板升降距离检测：在相应的位置安装限位开关，检测车辆是否升降到了指定的位置。

3.2 电气控制系统整体

本文中用到的硬件较多，对硬件的参数有一定的要求，主要包括电机功率、熔断器的分断电流、热继电器的整定电流、接触器的额定电压和电流、PLC的最大输入输出点及输入输出信号。此外，本文的智能立体车库电气控制系统由一台PLC对整个模拟立体车库进行统一的管理和监控，通过PLC控制平台传动装置以完成对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入、调出由PLC根据当前各车位的车辆存放情况，按照相应的调度策略调度车辆进出。

立体车库的自动存取车控制系统主要包括：①各种信号的采集和控制输出。PLC输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断，同时将车位的空闲情况用灯泡显示。②电机控制线路、控制电机正反转的接触器、到位限位、平台的上下行程限位及闸门的开闭。

3.3 部分电气系统

智能立体车库控制系统是为了使得需要停放的车辆可以快速、准确地停放到目标位置。为了实现这个目标就必须先垂直移动或者先水平移动，不可能将两者同时进行。为了使其到达的位置非常精准，就需要在每层设有行程开关，升降机构碰到行程开关时，电机开始减速直至电机停止运动。电动机正转，向前平移工作台，送车入号。当一辆车停放完毕后，智能立体车库控制系统将处于待机状态，等待下一辆带停放车辆的进入。在升降横移式立体车库中，控制系统中主控单元的主要控制对象首先是车库内的横移电机和升降电机，控制系统就是使它们在不同的时间内实现正反转，其次是车库内的各种辅助装置，如指示灯及其各种安全设施等。

4 结论

立体车库是一种多平面的空间立体停车库，它以单层平面停车场为核心，通过可编程控制器PLC控制的车位的空间变动使车位能够实现空间到平面的转化，实现了多重单层平面停车的功能。本系统采用可编程控制器PLC和电机的结合来达到控制立体车库自动手动运行目的，由于PLC的安全可靠性强和停车系统的智能化，大容量的要求，PLC的特点很适合作为这样的控制系统，本系统采用PLC的梯形图设计，直观易懂，易于扩展，更容易合理地安排编程模块，系统中采用PLC仿真，也很直观地观察到设计的可靠性，正确性。