潘鑫怡 林政辉 杜瑞廷 王张骏 张清珠

摘 要：针对停车难的问题，提出一种设想，设计出一款基于STM32多适配型的地下出入口装置。该装置通过STM32单片机驱动并控制玻璃钢盖板折叠来实现狭小空间内的翻转折叠，将汽车安全稳定地送入地下车库，以自动化信息技术模拟停车过程，以综合信息算法计算玻璃钢盖板所能达到的具体承重，并寻找最优的翻折角度。所选用的玻璃钢盖板具有良好的采光和密封性能，可配合多种地下车库在不同宽度道路上的建造，且占地面积小，防水效果较佳。该装置能合理的利用空间资源，通过对地下出入口进行改造，能有效提升出入口进出的便捷度，缓解地面交通的压力，同时也能够优化整体的环境。

关键词：地下车库;出入口装置;多适配

1 绪论

随着我国经济的持续发展，“停车之痛”已成为城市通病，因停车问题引发的纠纷屡见不鲜[1]。无论在北上广等超大型城市，还是山东、河南等中小型城市，甚至人口只有十几万、几万的县城和乡镇，都深受停车难的困扰。基于车辆数量的增多和我国地面上停车面积有限，所以出现了车辆私自占据人行道、公路中央或两旁停车的问题，导致城市道路堵塞、行人难走和交通难以管制。目前，我国一些街道宽度有限，原本拥堵的街道根本无法建设连接地上道路和地下车库的出入口，使得地下车库的建设很难实现，而且现在已有的一些简陋的地下车库采光性较差，易积水，造成内涝[2]。一些研究者也提出采用立体式车库的模式去解决问题，但此类车库上下车辆驶入驶出需要缓慢的升降系统运行，运行速度慢且升降受力不均，易出现卡壳，经常引发严重的立体式车库坍塌事件。如图1所示。

因此本文设计一款占地面积小的出入装置，用来连接地下车库，以配合不同宽度街道使用，从而解决停车难问题，同时也响应了“绿色交通、健康交通”的发展理念。

2 设计原则

（1）符合车库的实际用途。地下车库的出入口首先需要满足人们停车入库、用车出库的基本需要，同时也要保障停车时车辆的安全，才可以在其基础上发展其独特的性能。

（2）满足整体布局规划。建筑工程是一个整体，地下车库的出入口也是工程的一部分，在设计时需要充分考虑整个建筑的布局规划和承重需求。因此，在出入口的设计中应该具有科学的经济规划意识，力求降低成本，做到安全条件下的利益最大化。

（3）节约能源。照明系统的节能设计是符合当今社会的发展主题，在各种资源日益匮乏的今天，任何产品和建筑的设计都必须考虑其资源利用效率。

3 设计内容

3.1 工作原理

该地下出入口装置工作原理如如图2所示。通过电机带动丝杆转动，丝杆带动上面的螺母滑块移动，两丝杆之间有钢化玻璃，中间有轴穿过螺母滑块和钢化玻璃，从而使钢化玻璃翻转，钢化玻璃打开，汽车可以从两丝杆之间开入地下车库。

3.2 结构组成

地下出入口装置由机械结构部分和控制检测部分两部分构成，如图3所示，其中机械结构部分分为动力组件、传动组件、执行组件、辅助功能组件。本装置以自动化信息技术模拟停车过程，以综合信息算法计算玻璃钢盖板所能达到的具体承重并寻找最优的翻折角度和最小占地面积。

（1）动力组件。由两台电机组成动力源，通过两台电机的同向转动带动两排丝杆的转动，继而丝杆上的螺母滑块开始做直线运动。该组件可实现动力的输出。（2）传动组件。螺母滑块的直线运动，带动其上的支撑块前后移动，支撑块内装有轴承，传动轴由轴承支撑，沿着丝杆直线运行，可以带动执行组件的运动。该组件实现动力的传递。（3）执行组件。由单列数块钢化玻璃组成，钢化玻璃之间的一侧通过合页铰链连接，另一侧通过轴连接。钢化玻璃则由上下两块厚度不等的钢化玻璃组成，内夹有机加工件负责钢化玻璃上下的支撑、固定，同时部分机加工件内安装有轴承，用于支撑传动轴，带动钢化玻璃的翻转。初始状态时钢化玻璃与水平面呈0度夹角，此时停车出入装置处于关闭状态，装置上方可供行人或小轿车通过，方便地上交通;当电机输出轴旋转经过传动组件使钢化玻璃与水平面从0度角逐渐增大时，钢化玻璃平稳地折叠，停车出入装置慢慢开启，需停车车辆（已停车辆）可通过该装置进入（驶出）地下车库，且装置上方此时暂时不可通过行人或车辆。该执行组件实现了地下出入口装置的开启和关闭。（4）控制检测部分。该部分主要为该装置的安全及地上行人等的安全所设计，当装置损坏或无故开启或关闭时，装置开启临时制动系统，装置停止运行，并发出警报，通知尽快抢修装置。

本装置采用STM32嵌入式单片机进行控制。装置在地面上及地下停車通道内均装好控制按键。需停车辆的司机伸出手来触碰装置的控制按键，按键按下发出指令时，警笛提示装置是否运行：超声波传感器检测地上或地下行人、车辆离本装置的距离，若距离过近，按键发出的指令经单片机处理延迟装置的运行，确保行人、车辆的安全;若距离较远，则装置可直接开启。同时装有温度传感器，以防发生火灾。

4 设计要点

4.1 电机的选择

利用电机带动丝杆旋转，进而使螺母块移动，推动玻璃钢板的旋转打开车库大门，这里面的螺母块推力、玻璃钢板的摩擦力等是该项目的关键技术问题，选择合适的电机和轴承是该关键技术的保障。

4.2 选材关键

玻璃钢盖板所采用的玻璃钢具有很好的抗压、抗弯曲性能，同时玻璃钢盖板具有良好的采光性能和密封性能。而且玻璃钢经济、耐用、绝缘、成本低、适配性强，可以顺利的完成钢化玻璃与支板之间的连接，各支板之间采用铰接连接，所以使得支板与支板间可以翻转堆合，随后推动使之移位，最终才能顺利开启玻璃钢盖板。

4.3 玻璃钢盖板之间的连接方式

该装置在闭合时会有车辆从其上面通过，因此需要合理设计盖板面积大小、盖板与盖板间的连接方式以及盖板的厚度，因此保障装置的承受能力是关键问题之一。一般宽度不超过2m，长度不超过4m，高度为20mm。

4.4 控制检测部分的设计

由按键和传感器感受信号，通过按按键，将电信号传递给单片机，单片机分析并处理信号，控制电机驱动，实现装置的运行。传感器检测信号，转化成电信号传输给单片机，经过单片机分析是否需要采取电机制动，实现装置的急停制动功能并报警。

5 系统模块规划

本出入装置设想将运用于两种系统当中：第一种是道路停车系统，该部分是为汽车在外需要公共区域提车的服务，设计的系统主要解决城市繁华地带较狭窄的主干道路、商场、广场、菜市场等区域的公共停车问题。该系统的设计避免了城市繁华区域非机动车和机动车辆互抢地上车位、车辆无处停车的问题，实现了车辆外出有车位可停的目标。第二种是小区停车系统，该部分是为现代型小区车辆停车及暂时停车的服务所设计的系统，主要解决小区车辆临时停车、长时间停车以及小区道路舒畅美观的问题。该系统的设计为小区争取了一定的空间来设计绿化植被，使小区更加美观、整洁，方便临时车辆和内部车辆的停放，同时集中加强了小区大门的安保力量。

6 结论

随着人们生活水平的日益提高，城市经济在快速发展，城市人口密度与交通工具有连续增长的趋势。私家车数量越来越庞大，而停车位数量有限，因此本项目提出的设想具有一定的现实意义。后期可以通过调查汽车从地面驶入不同的地下车库及驶出地面的全过程，并将其过程进行动态分析，为本项目的实施提供了相关数据，从而对本项目的设计方案进行进一步的优化设计。

参考文献：

[1]王跃.城市停车难问题的解决思路[J].城市道桥与防洪，2007，（08）：25-27+202.

[2]刘琦，提姗姗，卢乾.地下车库天然采光优化设计策略研究[J].节能技术，2017，35（02）：162-166.