立体车库的发展现状讲解

立体车库的现状与发展

学号：班级：

摘要：随着我国经济建设的不断发展，人民生活水平的不断提高，驾车出行也逐渐成为了人们的主要出行方式。人们各自的出行变得更加随意更加方便了，但是由于城市其他公共设施建设速度滞后于汽车保有量的增长速度，导致我国各个城市都面临一个严峻的交通拥堵问题。尤其是在一些大型城市交通拥堵问题呈现常态化。政府部门为了解决此类问题提出了不少相对应的措施，比如单双号限行，车辆限购等等措施。虽然在一定程度上可以起到立竿见影的效果。但是这样的措施也给市民带来一定的不便。随着国家城镇化建设脚步的加快，建立起了连接各个大中小型城市的交通物流网络。在此过程中改善和建设足够数量的停车设备成为了必要的措施。

本文通过研究国内外的各种立体车库的建设与发展历程，结合我国的基本国情来讨论如何改善我国各大城市的停车问题。对于各种类型的立体车库的特点、优缺点进行了分析对比。根据各个地方的具体条件来选择不同的立体车库建设方案。

关键字：城市停车方案立体车库功能特点立体车库建设方案

Present Situation and Development of The Stereo Garage Abstract:With the continuous development of China's economic construction, the continuous improvement of people's living standards, driving travel has gradually become the main way of travel. People about their travel become more casual, more convenient, but due to the other city public facility construction speed lag in car ownership in the amount of growth rate, resulting in various For example, single and double limit line, vehicle purchase and so on. Although to a certain extent, can play an immediate effect. But such measures have also brought some inconvenience to the public. With the accelerated pace of urbanization in the country, the establishment of a large and medium sized cities and towns of the transport logistics network. In the process of improving and building a sufficient number of parking equipment has become the necessary measures. cities in China are facing a serious problem of traffic congestion. Especially in some large cities, traffic congestion problem is normal. In order to solve this kind of problem, government departments put forward a lot of corresponding measures.

In this paper, through the study of the construction and development of a variety of three-dimensional garage at home and abroad, combined with China's basic national conditions to discuss how to improve the parking problem of major cities in our country. The characteristics, advantages and disadvantages of various types of three-dimensional garage are analyzed and compared. According to the specific conditions of each place to choose a different three-dimensional garage construction program.

Keywords: Urban parking plan stereo garage; features stereo garage ; construction progra

第一章立体车库的概述

1.1立体车库的概述

立体车库全称“自动立体停车装备系统”，属于仓储设施，它能使停入的车辆自动摆放到空缺位置，是一种立体化多空间的自动机械式车库。其管理系统是集自动化技术、机器人技术、计算机技术为一体的智能化立体化的物流储运系统。通过这种方式，能自动可靠地完成车辆的存取以及相关信息的管理。根据工作结构及形式可分为循环方式[1]、升降或横移方式[2]、巷道堆垛方式以及旋转方式【3】。立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。发展立体车库可充分利用土地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径【4】。

1.2立体车库的分类

关于立体车库的种类，我国制定的《特种设备目录》规定了九个类别[5]，下面具体对比各个类别的立体车库的优势和不足之处[6-7-8-9]。

1.2.1升降横移类立体停车库

这类车库的工作原理是载车板通过升降动作和横移动作来进行存车或取车。这类车库的规模可根据地理条件变化，有多种形式可供选择，在实际使用中比较方便，因此应用普遍。其主要组成包括:钢结构框架、载车板、传动系统、安全防护系统、控制系统等。在现实应用中它占的比份较大，约70 %。这类车库的不足之处在于由于要为车辆的存取建立通道，那么就要留出一定空间浪费空间资源，如图1.1所示。

图1.1 升降横移类立体停车库

1.2.2垂直循环类立体停车库

这类车库是通过在竖直方向的循环动作达到存车或取车的目的。它的最大的特点是节省占地面积，不必在土地购买上花大量资金。不足在于结构方面比较复杂，不具备完善的监测与闭锁系统，故障率比较高，如图1.2所示。

图1.2垂直循环类立体停车库

1.2.3水平循环类立体停车库

这类车库是通过水平方向的动作达到存车或取车目的。所以不必专门设置出入通道，适于建造在窄长的地形，对通风装置的要求不高，所以相应的成本也降低不少，其不足点也很明显，由于形式的限制，进出口一般只有一个，这样造成取车效率低下，实用性不强，如图1.3所示。

图1.3 水平循环类立体停车库

1.2.4多层循环类立体停车库

这类车库是通过载车板的上下往复动作来存车或取车，型式有圆形循环式和方形循环式。所以不需要提供坡道，占地面积少，可实现车辆存取的自动化，对于狭长的地形尤其适合。它的不足在于机构比较复杂，这样就需要定时的维护，维护成本大，而且取车效率也不高，所以综合来说实用性较低，现实中此类车库的建造较少，如图1.4所示。

图 1.4 多层循环类立体停车库

1.2.5平面移动类立体停车库

这类车库是通过搬运机在平面上移动车辆达到存车或取车目的。它的优点是建造成本低，可满足体积较大的车辆的存放。缺点是结构设计复杂，这样为保证车库正常运行必须按时对其进行检修与维护成本较大，然而存取车的效率不高。综合来说实用性不高。实际生活中使用较少，如图1.5所示。

图 1.5 平面移动类立体车库

1.2.6堆垛类立体停车库

这类车库是通过巷道堆垛机的水平和垂直动作来存放或取出车辆。它是借鉴自动化立体仓库的原理来建造的，使用的技术涵盖机械、光、电和自动控制。由于此类车库是非露天形式，所以车辆自身的安全得到了一定的保证，但是这类车库结构复杂，故障率高，根据需要须设计有完备的监测系统，因而实际应用较少，如图1.6所示。

图1.6堆垛类立体停车库

1.2.7垂直升降类立体车库

这类车库是主要靠提升机的垂直动作和水平动作达到存放或取出车辆目的。这类车库的特点是可实现高层建造，根据实际情况可建造20-25层，车辆容量大对土地面积要求不高，土地资源利用率高，此类车库适合建造于车流量比较多的城市中心，缓解交通压力。这类车库的不足是结构设计比较复杂，必须设计有完备的闭锁和监控系统，并且故障率较高。在取车高峰期，根据实际统计第20辆车大约需要半个小时才可以取走，所以实用性不高，实际应用较少，如图1.7所示。

图1.7 垂直升降类立体车库

1.2.8简易升降类立体停车库

这类车库一般至少建造成两层，通过升降机构来存车或取车。此类停车设备的使用方

便、结构简单，适合建造在较小空间的地方，不会影响其他空间的正常使用，空间利用率高，与传统的平面停车场所相比同样的土地面积至少可容纳两倍的车辆数目。不足点是整体的结构设计不合理，当建造层高于两层时，受风力的影响会发生摆动。安全性不高，现在还处于改良时期，实际应用不多，如图1.8所示。

图1.8 简易升降类立体停车库

1.2.9汽车专用升降机

这种设备的作用是移动不在一个平面内的车辆，而且只有移动功能，不具有一般停车场的用途。它的特点在于可实现传统平面车库的坡道的功能，不必占用过多的土地资源，如图1.9所示。

图 1.9汽车专用升降机

1.3立体车库的结构特点

1.3.1立体车库的结构形式

根据车辆存取循环方式，立体车库可以分为升降横移式、水平循环式、多层循环式、简易升降式、巷道堆垛式、汽车升降机、垂直升降式、垂直循环式;根据汽车的泊位和数量，可以分为大型立体车库、中型立体车库和小型立体车库;根据使用类型的不同，可以分为停放小型轿车的立体车库和停放大型公交车的立体车库;根据使用场合的不同，可以分为公共型立体车库和家用型立体车库;根据与房屋建筑的关系，可以将立体车库分为独立式和内置式(依附式)[7]。如图1.10所示，对于多高层电梯式立体车库，按抗侧力构件的类型和布置形式，可以分为框架结构体系图(1.10-a)框支结构体系(图1.10-b)和巨型支撑结构体系(图1.10-c)。

图 1.10

1.3.2立体车库的平面布置方式

立体车库的平面布置方式多种多样。图1.11-a所示的车库平面为一种最基本的布置方式，其布置简单，占地面积小，面积利用率高，车辆存取方便，这里称作基本单元。大部分车库的平面布置都由这种基本单元按一定顺序组合而成。图1.11-b所示的车库平面由2个基本单元纵向并列而成，图1.11-c所示的车库平面由2个基本单元横向并列而成，这种布置方式横向刚度和纵向刚度相差较小，抗扭效果好，但高宽比也较大，容易发生整体失稳和整体倾覆，所以其建筑高度不能很高。图1.11-d所示的车库平面由多个基本单元按一定的顺序纵横并列而成，这种布置方式的平面

尺寸较大，高宽比较小，整体稳定性好，横向刚度和纵向刚度相差较小，抗扭性能好。图1.11-a所示的车库平面布置方式占地面积不大，建筑高度不是很高，对于停放车辆不多的小型立体车库，可以选择这种布置方式;对于停放车辆不是很多的中型立体车库可以选择图1.11-b,c所示的平面布置方式;而建筑平面尺寸较大、建筑高度很高、停放车辆又很多的大型立体车库可以选择图1.11-d所示的平面布置方式。

1.3.3立体车库的结构特点

立体车库有以下一些独有的特点: (1)立体车库较容易发生整体失稳和整体倾覆。其原因主要有以下2个方面:①结构的高宽比很大，所以，立体车库框架结构的高宽比较一般的房屋框架结构要大很多;②二阶效应显著，立体车库的竖向活荷载主要是汽车的自重，活荷载值很大，而且还有电机运行和提升设备产生的冲击振动等动荷载，当这些静荷载和动荷载作用在高宽比较大的立体车库框架上时，结构会容易发生侧弯，产生较大的二阶弯矩。(2)立体车库框架由于没有楼板，在水平风荷载和地震荷载的作用下，其水平位移和变形不能很好地协调，即同一层各点位移基本不一致。外围框架梁由于在平面外没有楼板的支撑，平面外稳定性能较有楼板的房屋框架要差。(3)荷载作用较复杂。立体车库是一种特殊的建筑结构，其荷载作用不同于一般的房屋建筑，除自重、外界环境温度变化引起的温度应力、地震荷载整体结构所受的风力外，还有处于运动状态的车辆荷载及其引起的动荷载、电机运行和提升设备产生的冲击振动等，荷载作用模式及其工况组合较多、情况复杂。另外，车辆活荷载布置方式不同，结构构件的内力分布也会不一样。

图1.11

1.3.4立体车库的特点

(1)空间利用率高

立体车库的主要类型逐渐将传统的车库形式有地面向高空立体的方向发展，以有效减少占地面积，充分利用空间资源，并与建筑物形成完整的一体，垂直循环式、多层循环式和水平循环式以及升降式等不同类型的机械式立体车库，所呈现出的具体特点就是空间利用率高和占地面积小。立体车库凭借其空间利用率高的特点，对于城市规划建设有着积极的影响[10]。

（2）安全性高

立体车库得到了广泛的应用，除了良好的空间利用率之外，其安全性更高，为车主提供了有利的安全保障。立体车库往往都具有车辆自动检测入库的功能，只有符合正常规格的车辆才能入库，对于不符合要求的车辆给予限

制。机械式立体车库具有远程监控系统，实时予以监督管理，杜绝安全隐患，以有效预防安全事故的发生。

（3）自动化程度高

立体车库在设计和建设当中，融合了以人为本的思想理念，突出了更加人性化的设计，自动化程度更高，为车辆的入库和出行提供了相当大的便利。车辆在立体车库当中能够自动掉头，并通过语音提示系统来了解车库内的实际情况，实现自动化操作。

1.4立体车库的控制系统

1.4.1立体车库的总体设计

立体车库是一种典型的多学科机电一体化的设备，集电子、通信、机械等技术于一体。控制系统是整个立体车库的核心部分，根据本文所要实现的总体目的，将整个控制系统分为两个层次:管理控制层，现场控制层。控制系统接受来自现场的各种信息，并作出反应，控制车库的每个运行动作，保证车库平稳运行[12]。如图1.13所示。管理控制系统主要是通过上位机对完成立体车库的存取车功能，与现场设备进行数据通信，监控立体车库运行现状，记录车库运行的相关数据，打印与查询车库具体运行事件，出现故障时及时报警，并能处理车库故障[13]。如图1.12所示。

1.5发展立体车库的技术难题

1.5.1建筑与结构设计要求及制作安装技术

（1）建筑设计要求

建筑设计从总体上决定了空间的使用效率，因此，采用何种建筑形式最能节约空间，使得空间利用率达到最大成为一个首要的问题。在车辆存放和提取的高峰时段，立体车库的存放和提取效率就成为一个突出的问题。容易造成库外交通的堵塞，因此，如何通过建筑设计来优化立体车库的存放和提取效率是需要解决的技术问题[1]。

（2）结构设计要求

立体车库其特殊荷载有处于运动状态的车辆荷载及其引起的动荷载、电机运行和提升设备产生的冲击振动等。确定立体车库的荷载作用模式及其工况组合，是装配式立体车库的结构设计首先必须解决的问题。目前，结构可靠性分析多是针对构件，而未考虑荷载变动、构件破坏等因素变化时结构系统内部构件间的关系重构。如何确定合理的失效准则，对结构进行合理的简化与模拟则成为立体车库结构设计的技术难题。

（3）制作安装技术

立体车库的结构构件主要是由不同型号的H型钢、L型钢及其支撑件和连接件搭接而成。构造车库的三维框架。因此对于装配式立体车库的构件标准化制作程序优化的研究，钢构件标准化运输单元体系的研究，构件和连接件的工厂制作、现场装配技术的研究以及标准构件现场吊装装配方案优化设计的研究，直接关系到立体车库的装配质量。因此，针对装配式立体车库的特点，研究开发H型钢的制作安装技术是具有重要技术价值的[1]。

1.5.2立体停车设施结构设计规范

一般建筑物的结构设计可以依据现有各类结构设计规范，但很多结构工程师对立体停车设施结构设计的特点并不熟悉，因此，应该

针对立体停车设施结构设计的特点，根据理论分析结论与试验结果，编制立体停车设施结构设计规范。应解决的问题集中在荷载与荷载工况组合的确定，以及各种典型结构形式的选取与立体停车设施结构安全的可靠性方面。

1.6立体车库停车状况检测

在立体车库停车过程中，当车辆停放到停车平台时，受停车平台存放空间及重量等规格限制。为存车过程中安全等因素考虑，所停放车辆的长、宽、高、重等不得超限及停放是否到位显得尤为重要。这一环节中，每个停车立方单元必须设计一套智能化的检测装置，这套检测装置必须完成如下任务[18]：

（1）检测相应立方体车位是否停放有车辆；

（2）车辆所在停车平台的相对位置；

（3）所停放车辆是否位于安全位置范围以内；

（4）所停放车辆的载荷；

（5）所有检测数据与上位机的通信。

单片机具有设计开发灵活、性价比高等特点，结合激光传感器可以灵活设计出一套完成上述检测功能的检测装置。通过该装置不仅可以实时检测停车过程中的数据变化，对停车过程中的安全性进行实时监控，给予操作司机以安全现状的提醒，还可以与上位机进行实时数据通信，以便上位机发出相应指令，进行相应控制。第二章立体车库的现状和发展趋势

2.1国内立体车库的现状和发展趋势

随着我国经济发展速度突飞猛进的增长，我国的城市化建设水平也逐渐的提高，人民生活水平普遍提高，私家轿车的保有量也与经济增长速度呈正比的态势逐年增长。根据2015年国家发布的《2014年国民经济和社会发展统计公报》[19]，公报中显示2014年末全国民用汽车保有量达到15447万辆，其中私人汽车保有量12584万辆。中国14年汽车产销量分别为2372万辆和2349万辆同比增长7.3%和6.9%。最近十几年来我国车市机动车增长速度平均在15%-20%，而城市道路平均增长速度只有2%—3%，特别是大城市的机动车拥有量和交通的增长远远超过交通基础设施的增长速度[20-21]。目前美国华盛顿市为43%，纽约、曼哈顿市为35%，英国伦敦市23%日本东京为13%[22]，北京市仅为11%。随着机动车数量的口益剧增，很多大中城市不仅出现了道路上动态交通的严重堵塞，而且占用道路停车和占用居住区绿地停车的现象越来越严重。

我国国内关于立体车库的研究开始于20世纪80年代末，距今己有二十年余的发展历程。近年来，国内机械式停车行业发展迅速，多个停车设备公司脱颖而出。2013年全国新安装机械式停车泊位505647个，同比增长25.1%，项目总数1812个(不含汽车专用升降机)，同比增长11.4%，国内销售总额94.1亿元，同比增长23.5%。具体停车设备行业数据统计如表

2.1所示。

停车设备行业数据统计表2.1

时间车库

项目

（个

）泊位

数

（个

）

国内

销售

总额

（万

元）

出口

泊位

（个

）

出口

额

（万

元）

2011 1323 3141

36 5696

90

1371

3750

2012 1626 4041

33 7619

50

2297

8

5638

4

2013 1812 5056

47 9413

20

2363

7

6950

近年来，国内停车设备市场发展平稳，形成了以住宅小区车库配套为主体的格局，新建的住宅小区选用机械停车库的比率较高。目前我国从事设计制造机械式停车库的企业能够生产全部九大类的机械式停车设备，不仅能够满足国内市场需求，对外出口也不断扩大[29]。

我国的立体停车产业现在还处于初级发展阶段，发展中还存在一些问题，如多数产品是仿效或引进国外技术制造，企业技术力量薄弱，缺乏自主开发能力，产品的可靠性、安全性、耐久性也还不能完全保障;缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足。就技术方面，目前我国主要在以下几个关键技术上与国外先进技术还存在着一定的差距[23]:

(1)存取动作实现技术;

(2)关键零部件的设计;

(3)安全可靠性技术;

(4)控制系统的设计;

(5)模块化技术低;

(6)噪声设计和防护技术;

(7)自动化立体车库的车位排列

及成本优化技术[24-25]；

2.2国外立体车库的现状和发展趋势

日本是亚洲最早研究立体车库的国家[26-27]。从20世纪60年代开始，日本从事机械停车设备的开发、生产、销售和服务，至今己有半个世纪的历史。目前在日本从事机械式立体车库及其设备开发、制造的公司约有200多家，其中较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等。韩国近几年增长速度都在30%左右[28]。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段，自动化停车设备随供应量的扩大技术也得到迅猛发展。欧洲国家对于停车设备研究和生产的时间也比较早，尤其是德国和意大利。发展比较的好的公司有意大利Sotefin, Interpark、德国Palis等。欧洲国家土地资源比较富余，停车设备的需求量也不是非常大，停车难的问题不是很突出。巷道堆垛式、多层升降横移式这两类产品应用较好[30]。

参考文献

[1]宋秋红，安丰贞.城市立体车库的现状及展望.上海海洋大学.上海城市交通考试中心. [2]QIAN Hui jun, ZHAO Yu-long. Common Types of Three-dimensional Mechanical Garages) JI .China Ele-vator, 2008, 19 (1):63-67.

[3]SONG Chuan-zeng, WANG Yu-tai, YAO Shu-kui. Classification and Characteristics of Machine-type Parking Lot}11 .Shandong Machinery, 2003 (2):11- 13.

[4]刘延利.后悬臂升降横移式立体车库虚拟样机设计.山东大学.

[5]王康康.升降横移式立体车库的设计研究.长安大学.

[6] JB/T 8713-1998.机械式停车设备类别,型式与基本参数[S},1998

[7]万力.机械式立体停车设备的分类、名称及

工作原理[[J].起重运输机械，1999(7)

[8] 李丽，刘正.升降横移式与巷道堆垛式立

体停车设备的比较与探讨[fJl.建筑机械，2007(12):75一81.

[9] 贺拥军，杨承超，周绪红.立体车库的结

构形式及应用与发展[fJl.建筑科学与工程学报，2009,26(4):30-35.

[10]郭天和.机械式立体车库的特点研究及其

应用.沈阳理工大学.

[11] Shu Li,Hong Ru Li,Xiao Bo Zhang,Meng Fan Ji. Scheduling Optimization for Parking and Taking Car about the Vertical Circulation肠pe Stereo Garage[J] Applied Mechanics and Materia1s,2012, Vo1.214,52-57.

[12] Dong Ru Sun,Xiao Jie Ye,Liang Cheng,Yi Hua Yao,Yun Yue Ye.Control System Design of Improved Vertical Lifting Stereo Garage with Linear Motor as Transverse Device [J]Applied Mechanics and Materials } 2013，Vo1.416-417,940-945.

[13]刘波文，张军. 嵌入式项目开发三位一体

实战精讲北京: 北京航空航天出版社，2012. [14]杨瑞刚，徐格[J].大型钢结构系统失效模

式和失效准则的影响因素分析I JI.起重运输

机械，2008 (3 ): 65-68.

[15]肖汉龙. 基于能耗模型的塔式立体车库

运行策略研究[ J ]. 物流技术, 2009, 2(7):213-214.

[16]钟晓强. 多层升降横移式立体车库控制

系统的研究与设计[ J ]. HMI及PLC控制系统, 2011(1):33-35.

[17]丁翔. 模块化在立体车库机械设计中的

应用. 江苏省特种设备安全监督检查研究院. [18]孙士平，张丽芬.立体车库停车状况监测系统设计.长江大学电子信息学院.

[19]汤长运.升降横移式智能化立体车库控制系统.安徽理工大学.

[20]李卓压，刘剑.立体车库发展前景及研究现状[J].商品与质量·建筑与发展，2014(10).

[21]周雪松，田密，马幼捷等.基于GAAA算法的DSP控制系统对立体车库车位调度的研究田.制造业自动化，2009,31(12).

[22]Bill Franeis. How to select an Operator for Your Parking Facility[J]. Parking Today, 2004, 1:38一43.

[23]武乡.低成本机械式立体车库人机交互系统研究与设计.兰州交通大学.

[24] Yanfeng Geng, Christos G. Cassandras. A new "SmartImplementation. Procedia一Social and Behavioral Sciences, 2012:Parking" System Infrastructure and 1278-1287. [25] Azadivar F. A Simulation-Optimization Approach to Optimum Storage and Retrieval Policies in an Automated Warehouse System. Proceeding of the 1984 Winter Simulation Conference. Da11as,Texas,1984:207-214.

[26]胡清明．立体车库的结构优化与智能控制

[D]．广州：华南理工大学，2010,9－10

[27]刘良刚，喻钢．国内外电梯式立体停车库产品概况［Ｊ］．停车场设备技术

[28]陈昕.多高层钢结构立体车库性能研究.西安科技大学.

[29]曹明.立体车库:节能省地必由之路[J].北京:建设科技，2009 (6) : 58-59.

[30]方超林．立体车库发展的现状与挑战［Ｊ］．中国高新技术企业，2013(9)：160-161