机械式立体车库在缓解国内大城市停车问题中的应用分析.docx
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机械式立体车库在缓解国内大城市停车问题中的应用分析
机械式立体车库在缓解国内大城市停车问题中的应用分析
内容提要:
截至2014年底,我国城市化率已接近54%,汽车保有量已跃居世界第一,大城市停车难的压力日趋严峻。
作为世界上人口最多的发展中国家,经济的快速发展和城市化进程的加速带来了一个全新的汽车化社会,如何妥善解决由此而来的停车难题已经成为事关民生的社会焦点。
快速发展机械式立体车库产业,避开传统的地面车位资源的瓶颈,达到向空间要车位的目的,这将是促进城市可持续发展的积极举措。
摘要:
近年来,随着汽车工业的迅速发展和我国城市化进程的加速,在国内很多城市遇到了停车难的问题,在解决停车难问题的过程中,机械式立体车库以其节省占地的优点,引起了各方关注,并得到了较快发展。
本文以国内大城市停车矛盾为出发点,针对机械式立体车库的发展现状进行了描述和分析,以自主研发的机械式智能立体车库进行了案例解析,并就机械式立体车库的应用前景及发展趋势进行了展望。
关键词:
立体车库;机械;汽车;停车
1前言
近年来,随着我国汽车保有量的高速增长[1],城市配套停车位建设严重滞后,尤其是我国大城市中心公共停车场用地极其匮乏,停车难问题的出现和不断加剧,导致了一系列的社会问题,甚至严重影响到人们的日常出行、办事效率和生活质量,制约着汽车产业的健康发展。
从2000年开始,中国汽车市场进入到黄金时期,汽车保有量快速攀升。
截止2014年末,中国民用汽车保有量已经达到15447万辆,私人轿车保有量也已突破7590万辆,年复合增长率保持在20%左右[2]。
从世界各国的发展规律来看,人均GDP达到1000美元时,是轿车进入家庭的起跑线,达到3000美元时,轿车将大规模进入家庭。
根据国际货币基金组织(IMF)2014年发布的数据来看,我国人均GDP突破7000美元,已经到了轿车快速普及阶段。
从全世界范围来看,千人汽车保有量平均值约140辆,中国目前千人汽车保有量大约为114辆,而美国千人汽车保有量超过800辆,欧盟为600多辆,俄罗斯为200多辆。
由此可见,中国千人汽车保有量与世界平均水平相比尚有较大差距,更远远低于欧美发达国家的汽车现代化水平。
2国内大城市近况
2014年11月,国务院印发《关于调整城市规模划分标准的通知》,对原有城市规模划分标准进行了调整,明确了新的城市规模划分标准,将城市划分为五类:
表2.1城市划分标准
序号
类别
城区常住人口
1
小城市
50万以下
2
中等城市
50~100万
3
大城市
100~500万
4
特大城市
500~1000万
5
超大城市
1000万以上
注:
统计口径为城区常住人口
截至2014年底,国内人口数量前十位的大城市如下表:
表2.2十大城市人口数量表
序号
城市
城区常住人口/万
1
上海
2231.55
2
北京
1882.73
3
重庆
1716.58
4
广州
1270.19
5
天津
1109.08
6
深圳
1035.84
7
武汉
978.54
8
东莞
822.02
9
南京
818.78
10
成都
741.56
3国内汽车保有量现状
3.1国内汽车数据(数据来源于中国国家统计局官方网站)
表3.1国内汽车数据(2006年~2014年)
年份
民用汽车/万辆
(含私家车)
民用汽车
年增长率
私家车
/万辆
私家车
年增长率
私家车占比
2014年
15447
12.4%
7590
18.4%
49.1%
2013年
13741
13.7%
6410
20.8%
46.6%
2012年
12089
14.3%
5308
22.8%
43.9%
2011年
10578
16.4%
4322
25.5%
40.9%
2010年
9086
19.3%
3443
32.2%
37.9%
2009年
7619
17.8%
2605
33.8%
34.2%
2008年
6467
13.5%
1947
27.9%
30.1%
2007年
5697
14.3%
1522
32.5%
26.7%
2006年
4985
15.2%
1149
--
23.0%
3.2国内外千人汽车拥有量对比(数据来源于维基百科网站)
表3.2主要国家千人汽车拥有量数据表
序号
国家/地区
千人汽车
拥有量/辆
人口/万
1
美国
812
32262
2
德国
634
8263
3
法国
575
6464
4
意大利
690
6111
5
中国
114
136782
6
印度
18
126751
7
巴西
259
20204
8
俄罗斯
271
14253
9
阿根廷
314
4180
10
沙特
336
2838
11
南非
162
5318
12
日本
589
12703
3.3国内十大大城市汽车保有量情况
由于国内各个区域的经济发展具有一定的差异性,汽车的普及主要源于经济发展和城市化的快速推进,因此以下抽取国内人口规模前十位的大城市进行汽车保有量状况分析,见下表数据:
表3.3国内十大城市汽车数据
序号
城市
汽车保有量
/万
千人拥有量
/辆
1
上海
272.3
122
2
北京
561.3
298
3
重庆
399.8
233
4
广州
269.5
212
5
天津
258.9
233
6
深圳
300
290
7
武汉
190
194
8
东莞
140
170
9
南京
200
244
10
成都
200
270
截至2014年底,我国小汽车驾驶人超过2.46亿人,有35个城市的汽车保有量超百万辆,有10个城市超过200万辆,分别是:
北京、成都、深圳、天津、上海、苏州、重庆、广州、杭州、郑州。
4城市停车现状
4.1城市停车难问题
在人口高度聚集城市,出行难、停车难已成为当今制约城市发展的重大社会问题。
从全国范围来看,目前激增的车辆数量远超出现有城市道路及停车场的最大负荷。
根据国际惯例,停车位与汽车保有量的比例应在1.2~1.4之间,由于我国目前处于人均资源紧缺,暂时无法与国际水平接轨,现仅按1:
1进行计算,各大城市停车位大致缺口数据如下:
表4.1国内十大城市车位数据
序号
城市
车位需求量
/万
车位缺口量
/万
1
上海
272.3
150
2
北京
561.3
250
3
重庆
399.8
120
4
广州
269.5
150
5
天津
258.9
100
6
深圳
300
200
7
武汉
190
60
8
东莞
140
100
9
南京
200
150
10
成都
200
60
4.2现有应对举措
4.2.1发展公共交通、减少汽车出行
停车缘于行车,行车缘于能以更便捷、更舒适地到达目的地。
在学术上有“广义出行成本”的概念,该成本包括经济成本、时间成本、舒适性、私密性、可靠性、生活习惯等诸多因素,人们总是偏向于选择广义成本最低的一种出行方式。
如果公共交通、慢行交通的广义成本远小于驾车出行的成本,人们不得意才会选择驾车出行,停车难问题迎刃而解。
如此一来,道路中行车总量也会随之下降,拥堵就可以迎刃而解。
因此,停车难、出行难的最佳解法在于大力降低公共交通、慢行交通的广义出行成本,提升私家车出行的广义成本,形成以公共交通为主导,以私家车、慢行交通为补充的交通出行模式。
4.2.2增加停车位供应
(1)适当设置路内停车
国内各大城市海量的停车缺口,迫使“路边暂时停车”变成了名副其实的“路边停车”,还成为名正言顺的收费车位,甚至成为了一个产业。
这种做法虽然有违初衷,但是在停车难问题日益加剧的情况下,要彻底取消路内停车不是现实之举。
可以通过价格杠杆、管理升级来提高路内车位的使用效率、逐步实现还路于行。
(2)提升建筑配建停车位指标
为缓解停车位紧张的状况,很多地方政府都纷纷提高了建筑配建停车位指标,这些举措能够增加停车位的绝对数量。
但是,由于大城市土地资源的稀缺性导致了不可能无限提高该配建指标,因此新增车位经常远远不及新增小汽车,难以对停车问题有大的改善。
(3)发展立体停车库
为了在有限的土地资源上挖掘更多的停车位,出现了立体车库。
立体车库的形式有地下自走式、地上自走式、机械式立体车库。
一般来说,地下式土建成本较高,一般利用新开发的建筑物的人防等地下空间设置车位,也有少量在城市大型的公共绿化区下方做地下自走式立体车库。
地上自走式立体车库一半受制人的使用习惯,高度很少超过十层,一般六层左右较多,因此车位密度不能做到很高。
机械式立体车库集中了占地少、车位密度高、场地适应性好等优势,今年来发展很快,是增加车位供给、缓解停车难的较好举措。
4.2.3提升管理水平、提高车位周转率
建立区域性的车位信息库和停车诱导系统。
目前,停车位管理存在很多问题:
场内到底还有多少停车位可以使用,管理者一无所知,只能靠人工去勘察;泊车者进入停车场后无法迅速的进入停车位置停放车辆,只能在场内无序流动寻找空余车位,不但占用场内出入主车道资源,甚至会造成场内交通拥堵;必须配备大量的专职管理人员在停车场内人工引导车辆停放,增加停车场管理成本;管理者每天无法及时统计不同时期的车流量,不能及时优化车位资源配置,导致停车场利用率低下。
这些问题都可以通过停车资源信息化建设来合理解决。
4.3机械式立体车库发展现状
4.3.1国外发展现状
国外发展机械式立体车库较早的有日本、韩国、德国等。
日本从20世纪60年代初开始研发机械式停车设备。
当时日本汽车保有量为500万辆,其中大多采用垂直循环式停车设备。
20世纪80年代,日本开始向韩国和我国台湾出口产品和技术。
20世纪90年代初,日本汽车保有量达到6200万辆,机械式停车设备得到高速发展,年递增率猛增到30%以上,品种也从单一的垂直循坏式发展为多种型式,至今已开发生产出九大类别共计近百个品种,其管理体制、技术标准等方面也日趋完善,在役的立体车库数量也最多。
韩国机械式停车设备行业是仿效日本起家的,发展历程比较平稳。
20世纪70年代为起步阶段,80年代为引进阶段,90年代为使用阶段,制造厂商约有近百家,目前已进入我国的有现代集团、LG公司、德山公司、真山公司等。
由于受到政府的高度重视,各种机械式停车设备在韩国得到了广泛的应用,年递增速度达到30%。
德国的停车行业也很发达,生产机械式停车设备的厂商约有数十家,其高层钢结构立体车库性能分析和构件标准化中,KLAUS和OTTOWOHR两家公司的生产量约占德国总产量的80%。
其它国家和地区如美国、澳大利亚、意大利以及我国台湾、港澳地区,其机械式立体车库停车行业也比较发达。
4.3.2国内发展现状
国内机械式立体车库的早期研发工作,始于20世纪80年代中期。
20世纪90年代初,国内开始引进与机械式立体车库相关的停车设备生产技术。
目前,国内与机械式立体车库相关的设备厂商已发展到几百家。
国内的立体停车设备目前基本上是以满足停车功能为主,比较缺乏系统性的综合考虑,缺少和周围环境的融合。
生产制造水平基本还处于传统的生产模式,生产厂商之间的竞争主要是生产规模的竞争。
因此,当前国内机械式立体车库还处于产业发展的初级阶段,政策上还有很多配套的措施需要进一步完善,还需要健全的立法或政策做引导,需要在实践中进一步探索和尝试。
目前,国内市场主要朝着两个极端发展:
一个极端是价格的极端,市场大量需要低价格的机械停车设备,它只要能够达到增加停车位的目的,能够保证最基本的使用性能,满足验收要求即可,以价格优势占领市场,这一部分的市场份额预计达到60%以上;另一个极端就是技术与性能的极端,要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。
虽然大量的实际经验表明,人们在利用机械停车设备存取车时,追求的是存取速度、等待时间以及方便程度,但作为投资开发商而言,则往往将成本作为首要的考虑因素,而终端用户希望使用的立体车库更加注重完善的售后服务系统,远程监控系统、远程故障引导处理系统。
在技术水平基本一致的条件下,投入的成本与产品的质量之间往往是一种相互制约的关系,即价高质优或者价低质劣。
总体而言,目前在我国机械式立体车库的发展过程中还存在诸多问题,如:
缺乏系统全面的技术标准;大多关键设备只是简单的仿制国外产品,缺乏核心技术;大多停车设备企业规模小、生产能力不足;市场竞争无序;缺少科研设计单位的参与,技术创新能力严重不足。
5各种类型立体车库的应用分析
在国家质量监督检验检疫总局颁布的《特种设备目录》中,将立体车库分为九大类,具体是:
升降横移类、简易升降类、垂直循环类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和汽车专用升降机。
其中,汽车专用升降机是专门用作不同层面的汽车搬运的升降机,它只是起搬运,没有存放车辆的作用,本文对此不作论述。
本文着重分析升降横移式、平面移动式、垂直升降式(塔库)三类立体车库。
这三类车库代表了机械式立体车库的不同发展方向,间距车库特征的典型性和使用上的广泛性。
平面移动类和垂直升降类适合大型化、智能化发展方向,在医院和商业中心等需求集中、要求较高的场合应用越来越多,而升降横移虽然使用起来不够人性化,但由于其低廉的价格和较低的技术门槛,在国内立体车库市场发展早期占有了大部分市场。
此外,库型的选择与库容量、停放车辆规格、存车时间、车位周转率、管理收费方式、土地价格、土地面积、设备投资及回报等密切相关,需因地制宜选择最适合的库型。
5.1升降横移式
图5.1升降横移式立体车库
该类车库为多层多列布置,每层留有一空位,作为交换车位,除底层以外的所有车位均能自行升降,除顶层以外的所有车位均能自行横移。
当某一车位需存取车辆时,该车位下方到空位之间的所有车位向空位方向横移一个车位的距离,该车位下方形成一条升降通道,此时,该车位便可通过该通道进行自由升降,当车位降至地面时,车辆便可开进或开出。
整机特点如下:
对项目地块的适应性强,可根据场地大小和空间高度自由设置层数和列数;除顶层外,其余各层必须留一个空车位;一般要求倒车入库,载车板不够宽,载车板两侧有链条、钢丝绳或框架限制,容易刮蹭车,用户体验感受较差。
该类车位成本大约每个2万元左右,尽管使用不太人性化,但鉴于成本低,市场占有率仍高达75%左右。
主要技术参数:
表5.1升降横移式立体车库主要技术参数表
序号
名称
说明
1
车库形式
升降横移式立体停车库
2
型号
PSH
3
容车规格
≤5300×2000×1800mm
4
容车重量
≤2500kg
5
控制方式
按钮、刷卡
6
电机功率
升降
~2.2KW
横移
~0.2KW
7
运行速度
升降
~5m/min
横移
~8m/min
8
电源
三相五线制380V50Hz
10
传动方式
钢丝绳式/链条
11
存取车时间
60~120s(平均90s)
12
出入口高度
≥1900mm
13
设备噪音
≤65dB
14
指示标志
指示牌/操作说明牌
15
安全措施
紧急制动/超限检测/防人、车误入检测
该类立体车库常见故障有电气故障、机械故障和人为故障。
其中,人为故障主要是由于车位偏窄,两侧有链条、钢丝绳或框架限制,容易发生剐蹭或者冲撞事故。
最严重的事故是发生载车板失稳跌落,这种情况一般因钢丝绳或链条断裂造成,往往造成车辆较严重的撞击损毁,且容易影响近旁停放的车辆。
升降过程产生事故的可能性为最大,为此着重讨论链条或钢丝绳提升的停车设备在升降过程的安全装置的设置问题。
升降过程中载车板坠落主要有以下几种可能性:
当载车板停位时突然坠落;链条或钢丝绳端部固定处脱落(或断裂),造成载车板倾斜或坠落;链条或钢丝绳脱出链轮或滑轮而造成载车板倾斜或坠落;升降过程中,个别防坠落钩未打开或卷筒上钢丝绳缠绕形成死结而造成载车板倾斜,以致载车板上的车辆坠落。
防止发生事故的安全措施和方法:
设置停位时的防坠落装置;对卷扬设置限位开关和极限开关两道保护装置;对于链条或钢丝绳疲劳损伤造成的断裂事故,可以考虑采用每一个吊点由两根链条或钢丝绳承受载荷,这样可靠性将会提高;对于链条或钢丝绳脱出链轮或滑轮的情况,可设置防脱装置。
图5.2升降横移车库事故
5.2垂直升降式
图5.3垂直升降式立体车库
垂直升降式立体车库用提升机构将车辆或载车板升到指定层,再用提升机构上的横移机构把车辆或载车板送入停车位;取车时通过横移机构将指定停车位上的车辆或载车板送入提升机构,提升机构降到车辆出入口处,回转台回转,打开车库门,驾驶员将车辆开走。
垂直升降立体车库主要由钢结构框架、回转装置、升降装置、横移装置、电气控制系统以及检测系统、安全防护装置、消防系统等组成。
钢结构框架主要由外框架、内框架、升降导轨、配重导轨、载车板等构件组成。
内部可安装机械传动系统、电气控制系统、消防系统等设备以及设置停车位;外部可以用彩钢板装饰;顶部设有避雷装置。
提升装置主要由功率为18.5~30KW电机,减速机,升降链、平衡链、链轮,载车板,配重等组成一种垂直封闭环式传动系统。
搬运器主要由左右框架、前后横梁及横移机构组成。
载车台的外形是由左右竖框与前后横梁组成长方形的框架。
安装在竖框上的导轮与升降异轨接触,由升降链或钢丝绳通过联结装置,实现载车台上下升降。
横移机构设置在长框两头的横梁上,由横移机构实现横向进出。
该车库一般一个层面停放两辆车,层数可高达25层,即停放40-50辆车,占地面积50平米左右,平均每辆车占地面积只有1平米左右,是一种面积和空间利用率最高的停车设备。
具有存取车速度快、自动化程度高、安全可靠、操作简单、维护方便等优点,适合建在繁华的城市中心以及车辆集中停放的地方。
该车库可以依附在主建筑旁,也可以独立建设。
由于该类车库一个存取车单元只有一个出入口,如果一个单元独立成库时,在存取高峰期可能产生拥堵。
为了缓解排队存取的问题,可以对该类车库进行组团式布置:
在停车区域布置多组垂直升降车库单元,各单元之间通过一套车库管理系统控制,在整个库区的出入口处设置自动检测,对进库车辆统一分配存车位,尽量将入库车辆分配到不同车库单元,以减小集中存取产生拥堵的可能性。
该类车库综合性能好,自动化程度高,应用越来越普遍。
该类车库单车位成本大约在6万左右,市场占有率约5%左右。
主要技术参数如下表:
表5.2垂直升降式立体车库主要技术参数表
序号
名称
说明
1
车库形式
垂直升降式立体停车库
2
型号
PCS
3
容车规格
≤5300×2000×1800mm
4
容车重量
≤2500kg
5
库容量
30~50个(每个独立单元)
6
电机功率
升降
~18.5KW
横移
~1.1KW
7
运行速度
升降
60~120m/min
横移
~25m/min
8
电源
~35KWVA50HZ三相380/220v±7%,双路供电
9
传动方式
钢丝绳/链条
10
控制方式
PLC可编程序控制器
11
存取车时间
0~120s(平均60s)
12
出入口高度
≥1900mm
13
存车层高度
1600~1800mm
14
存取方向
始终向前(自动调头)
15
设备噪音
≤65dB
16
指示标志
指示牌/操作说明牌
17
安全措施
紧急制动/超限检测/防人、车误入检测
5.3平面移动式
平面移动类立体停车库是20世纪60年代欧洲根据自动化立体仓库原理设计的一种专门用于停放小型汽车的立体停车设备,目前该类车库在国内大中城市里得到了较快发展。
该类停车库设备采用先进的计算机控制,是一种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体停车设备,它的出现解决了人们希望解决的大型自动化停车难题。
该车库通过载车板平面移动,实现对车辆的存取。
该车库具有多重安全防护装置,全封闭运行,为人、车提供了完善的保护,安全性、可靠性和人性化程度都很高,具有高精度高速运行、大型化、智能化等特点。
同时,还能够根据建筑和环境等客观条件,进行各种方式的系统组合,最大限度地满足客户的需求,广泛适用于机场、车站、繁华商业区、体育场、写字楼等有密集存车需求的地方。
图5.4平面移动式立体车库
该类车库的核心设备是升降系统、横移搬运器部分和出入口及电控部分,司机存取车时,不必具备专业技能,只需将车开到进出口层的平台上,确认存车后,控制系统将自动发出指令,升降机及横移搬运器自动将车辆存至指定位置。
整个停车库系统还配有停车收费管理系统,停车监控系统,停车报表打印系统等。
该车库出入口设置有快速自动门,与升降机运行互锁,当升降机在运行时,自动门处于关闭状态;自动门处于开启时,则升降机无法运行,确保人车安全。
在进出口还设有停车状态指示屏,起诱导停车作用。
升降机主要由升降驱动、平层定位装置、前轮定位装置、超重检测装置、配重部件、轿厢、防坠落装置、缓冲阻挡器、安全钳等部分组成。
升降机的提升速度和平层精度是两项最关键的技术指标。
结合目前的再平层技术,其平层精度可达到5mm以内;为了适应大库容、高速存取车的要求,升降机的提升速度从最初的0.5m/s发展到现在的1.5~2m/s。
平面移动式立体车库主要优势体现在:
存取速度快,每层的车台和升降机分别动作,提高了车辆的出入库速度,可自由利用地上或地下空间;库容量灵活可调,车库容量可在几十到数百之间根据具体需要做选择;设备可互为备用,局部区域发生故障时,不影响其他区域的正常运行,稳定性更高;人性化程度高,采用以车辆驾驶员为中心的设计方法,出入口宽敞,配备停车诱导系统、自动调正装置、调头回转机构,提高了舒适性。
此外,采用无卡存取技术和多样化缴费方式,也进一步方便了客户进出车库;安全性能好,采取多重保险措施,安全性能卓越;自动化水平高,设有车型自动检测、车牌识别、停位检测等系统,通过计算机和触屏界面进行综合管理,可全面监视设备的运行状况,并且操作简单。
该类车库单车位成本大约在6~10万左右,市场占有率约5%左右。
目前制约该类车库普及的主要问题是成本偏高,这是由于全自动化需要大量的光机电产品和复杂的控制系统。
尽管成本偏高,但在医院、商业中心等停车需求集中、整体要求较高的场合该类车库应用越来越多。
随着技术水平的提升和生产成本的下降,该类车库具有很好的市场前景。
主要技术参数如下表:
表5.3平面移动式立体车库主要技术参数表
序号
名称
说明
1
车库名称
平面移动式立体停车库
2
车库代号
PPY
3
占地面积
600~900㎡
4
出入口数量
10~16个
5
出入口宽度
3m
6
存取速度
0~60s(平均30s/辆)
7
存取方向
始终向前(自动调头)
8
停车层数
6~15层
9
车库高度
约15~40m
10
适停车辆
≤5300×2000×1800mm
11
车重
≤2500kg
12
库容量
100~500个
13
控制水平
全自动化(计算机+PLC控制)
14
管理方式
车牌识别/车型检测/预约存取
15
缴费方式
自助机/窗口/在线支付/E
- 配套讲稿:
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