Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu, thiết kế & chế tạo hệ thống đỗ xe thông minh

Luận văn thạc sĩ trình bày chi tiết quá trình nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống đỗ xe thông minh, từ tính toán kết cấu đến lập trình điều khiển.

• Tác giả: Cáp Trọng Thạch
• Người hướng dẫn: Ts. Đỗ Đức Nam
• Trường học: Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế & Chế Tạo Hệ Thống Đỗ Xe Thông Minh
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Đỗ Xe Thông Minh

Hệ thống đỗ xe thông minh là giải pháp hiện đại để giải quyết vấn đề thiếu chỗ đỗ xe trong các thành phố lớn. Với sự phát triển nhanh chóng của giao thông đô thị, nhu cầu về bãi đỗ xe tự động ngày càng tăng cao. Tại Việt Nam, vấn đề này đặc biệt cấp thiết ở các thành phố như Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, nơi diện tích đất đai bị thu hẹp do quá trình đô thị hóa mạnh mẽ. Các nước phát triển như Mỹ, Nhật Bản đã ứng dụng công nghệ này từ lâu và đạt được nhiều kết quả khả quan. Giải pháp cơ bản của hệ thống đỗ xe tự động là tối ưu hóa không gian sử dụng, khai thác hiệu quả các khoảng không gian trên cao và dưới lòng đất.

1.1. Thực Trạng Hiện Nay Tại Việt Nam

Hiện nay, phương tiện giao thông ở nước ta ngày càng tăng đột biến, đặc biệt là xe máy và ô tô. Tuy nhiên, cơ sở hạ tầng đỗ xe không theo kịp sự gia tăng này. Các thành phố lớn đang đối mặt với tình trạng thiếu khu đỗ xe, các bãi đỗ xe truyền thống chiếm nhiều diện tích đất quý giá. Vấn đề này trở thành một bài toán cấp thiết cần được giải quyết thông qua công nghệ hệ thống đỗ xe tự động hiện đại.

1.2. Ưu Điểm Của Hệ Thống Đỗ Xe Thông Minh

Hệ thống đỗ xe tự động mang lại nhiều lợi ích vượt trội. Thứ nhất, nó tiết kiệm diện tích mặt bằng đáng kể bằng cách khai thác không gian theo chiều dọc. Thứ hai, giảm thời gian tìm chỗ đỗ xe cho người lái. Thứ ba, bãi đỗ xe thông minh nâng cao an niece cho phương tiện nhờ công nghệ điều khiển tự động. Cuối cùng, hệ thống này giảm thiểu ô nhiễm khí thải từ các hoạt động tìm kiếm chỗ đỗ xe.

II. Phân Loại Hệ Thống Đỗ Xe Tự Động

Hệ thống đỗ xe tự động được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. Theo quy trình lưu chuyển, có thể chia thành hệ thống với xích tải và hệ thống với trục truyền động. Theo hệ thống điều khiển, phân chia giữa hệ thống điều khiển cơ học và điều khiển điện tử. Theo kiến trúc, phân loại thành hệ thống thang máy-robot, hệ thống công trục, hệ thống thang nâng-quay vòng, và hệ thống thang treo. Mỗi loại hệ thống có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với các điều kiện và yêu cầu cụ thể của từng dự án. Lựa chọn loại bãi đỗ xe tự động phù hợp là rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả vận hành.

2.1. Phân Loại Theo Quy Trình Lưu Chuyển

Hệ thống đỗ xe tự động có thể hoạt động theo hai cơ chế chính. Thứ nhất là hệ thống xích tải sử dụng xích để truyền tải pallet chứa xe lên xuống hoặc ngang. Thứ hai là hệ thống trục truyền động sử dụng các trục quay để điều khiển chuyển động của xe. Mỗi loại có hiệu suất, chi phí và yêu cầu bảo trì khác nhau, cần được đánh giá kỹ lưỡng khi thiết kế.

2.2. Phân Loại Theo Hệ Thống Điều Khiển

Hệ thống điều khiển là yếu tố then chốt trong bãi đỗ xe tự động. Điều khiển cơ học dùng các cơ cấu cơ học truyền thống, đơn giản nhưng hạn chế về tính linh hoạt. Điều khiển điện tử sử dụng PLC, vi xử lý cho phép tự động xếp xe, tìm đường đi ngắn nhất và tối ưu hóa vận hành. Công nghệ hiện đại ưu tiên sử dụng hệ thống điều khiển điện tử để nâng cao hiệu năng.

III. Thiết Kế Kết Cấu Hệ Thống Bãi Đỗ Xe Tự Động

Thiết kế kết cấu là bước quan trọng nhất trong xây dựng hệ thống đỗ xe thông minh. Kết cấu chính bao gồm khung thép đỡ hệ thống, hệ thống đẫn động với xích tải hoặc trục quay, và pallet chứa xe. Các cụm kết cấu này phải được tính toán kỹ lưỡng về tải trọng, an toàn và độ bền. Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa trên sự phối hợp giữa các bộ phận cơ khí và điện tử. Khung thép phải chịu được trọng lượng của xe ô tô thêm những lực động học phát sinh. Hệ thống xích tải hoặc trục truyền động cần được thiết kế để đảm bảo chuyển động mượt mà, an toàn.

3.1. Khung Thép Đỡ Hệ Thống

Khung thép là nền tảng của toàn bộ bãi đỗ xe tự động. Nó phải chịu tải trọng tĩnh từ xe ô tô (khoảng 1.5-2 tấn) và tải trọng động từ quá trình vận hành. Vật liệu thép được lựa chọn dựa trên tính toán kỹ thuật về độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn. Thiết kế kết cấu phải tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy chuẩn xây dựng hiện hành.

3.2. Hệ Thống Đẫn Động

Hệ thống đẫn động là trái tim của bãi đỗ xe tự động, chịu trách nhiệm vận chuyển xe từ vị trí này sang vị trí khác. Xích tải hoặc trục quay được kết nối với động cơ điện qua hộp giảm tốc. Lựa chọn động cơ điện phù hợp về công suất, tốc độ và moment rất quan trọng. Xích tải cần được kiểm định về độ an toàn, khả năng chịu lực.

IV. Hệ Thống Điều Khiển Và Ứng Dụng Công Nghệ

Hệ thống điều khiển hiện đại của bãi đỗ xe tự động sử dụng công nghệ PLC (Programmable Logic Controller) hoặc vi xử lý để quản lý toàn bộ hoạt động. Giao diện người dùng được thiết kế thân thiện, cho phép người lái dễ dàng gửi và lấy xe. Thuật toán tìm đường đi ngắn nhất giúp tối ưu hóa thời gian vận hành. Bài toán xếp xe được giải quyết tự động bằng cách sử dụng hệ thống thông tin quản lý để theo dõi các vị trí trống và xếp xe vào các vị trí tối ưu. Các mạch điều khiển được lập trình để đảm bảo an toàn, tránh va chạm, và nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống đỗ xe thông minh.

4.1. Hệ Thống Điều Khiển PLC

PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình chính của hệ thống đỗ xe tự động. Nó nhận tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến vị trí, cảm biến an toàn), xử lý thông tin, và phát lệnh điều khiển tới các thiết bị như động cơ điện, hệ thống phanh. Chương trình điều khiển được viết bằng ngôn ngữ lập trình tiêu chuẩn như Ladder hoặc Function Block. Hệ thống này cho phép tự động xếp xe, theo dõi thời gian gửi xe, và quản lý an toàn cho cả xe lẫn hệ thống.

4.2. Thuật Toán Tối Ưu Hóa Vận Hành

Thuật toán tìm đường đi ngắn nhất trong hệ thống đỗ xe tự động giúp giảm thời gian chờ đợi. Bài toán xếp xe được giải quyết bằng cách tính toán vị trí trống gần nhất và đường đi tối ưu từ điểm gửi xe tới vị trí lưu trữ. Hệ thống quản lý ghi lại tất cả thông tin xe, thời gian gửi, vị trí lưu trữ để dễ dàng lấy xe. Công nghệ này giúp tăng hiệu suất từ 20-30% so với bãi đỗ xe thủ công truyền thống.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: TONG QUAN VEHE THONG DO XE TUDONGVA THUC TRANG Khao sat thực trạng hệ thong đỗ xe ở nước ta hiện nay 1.1 Thực trạng hiện nay Tiện nay phương tiên giao thông ngày càng nhiều (ở nước ta là xemáy và tiếp dén 1a 6 t6) do nhu cau vận chuyển cũng như phục vụ công việc ngảy càng lớn, trong các thành phổ lớn như Hà Nội hoặc thảnh phó Hồ Chí Minh. ngảy cảng thiếu các khu đẻ xe, các bãi đỗ xe vì diện tích mặt bằng ngày cảng bị thu hẹp do quá trình. đô thị hóa mạnh mẽ. Ở các thảnh phó lớn trên thế giới cũng không nằm ngoài quy luật nảy, chỉnh vi vậy giải quyết vấn đẻ bãi đỗ xe được cấp thiết đặt ra.

Nước ta là nước đang phát triển nên vần để hệ thống bãi đỗ xe tự động là khá mới mẻ, trong khi đó các nước phát triển trên thẻ giớ như Mỹ, Nhật.họ đã quan tâm den van dé nảy từ khá lâu, và đã đạt được nhiều kết quả khả quan. Giải pháp cơ bản cho vấn đề nảy lả làm sao đồ được nhiều xe nhất trong cùng một diện tích mặt bằng, chính vỉ thể việc tính đến việc đổ xe tan dụng các khoảng, không gian trên(các nhả cao tàng khoảng không)và dưới (Không gian ngam, tang hâm), việc gửi xe và lấy xe cũng phải nhanh chỏng và tối ưu là rất quan trọng. thể giới có nhiều giải pháp đã được đưa ra vả ứng dụng trong thực tế cỏ hiệu quả. Hệ thống lưu kho và đỗ xe tự động là công nghệ sắp xép, lưu trữ vật dụng sao cho tiết kiệm không gian và thời gian đặc biệt là diện tích mặt bằng xây dựng.

Hệ thống lưu kho được sử dụng rộng rãi ở các doanh nghiệp sản xuất hàng hoá, siêu thí, bến cảng. Với tốc độ hiện đại hoá đồ thị như hiện nay, ứng dụng hệ thông đỗ xe tự động là tất yêu cân thiết. Ngành thiết kế xây dựng và chế tạo thiết bị tư động. hoá hệ thông lưu kho và đỗ xe tự động phát triển không ngừng.

Hệ thống đỗ xe tự động vẻ nguyên lý giống như hệ thống lưu kho, để đạt hiệu suất sử dụng điện tích mặt bằng bên bãi thi hệ thông phải được thiết kẻ nhiều tàng nhiều lớp. Hoạt động của hệ thông với mức độ tự động hoá khácao cũng như các kho hảng tự động, hệ thống bãi đỗ xe tự động cũng phải đảm bảo an toan cho các thiết bị được gửi 1.2 Phân tích cơ sỡ pháp lý trong tình hình thực tế mước ta hiện nay Qua thực tế tim hiểu và quan sát chúng ta nhận thấy : Hiện nay các bãi đỗ xe chủ yếu vẫn là dành đề trông giữ, quản lý phần lớn la xe máy: ra vảo bãi đỗ xe phải có vẻ. ô tô thi cỏ thẻ ra vảo, đó lả kiểu quản lý bãi đỗ xe cỗ điển tồn nhiều thời gian,phiên phức với người gửi, đây là một hình thức khá thông dụng và có sự điêu Page 10 Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẰNG Bang 1.1: Bảng mô tả hệ thông thang máy robot.2: Bang mô tả hệ thông cống trục địch chuyển ngang.3: Bảng mô tả hệ thống thang nang — quay vòng.4: Bảng mô tả hệ thông thang cuôn-quay vòng đứng. Bảng L5: Bảng mô tả hệ thông thang nâng-quay vòng tròn Bảng L6 Mô tả hệ thông thang nâng dịch chuyển ngang.7: Mô tả hệ thông thang quay vòng đứng,.

Bảng L8 Mô tả hệ thông nâng hạ.1: “Thông số của bước xích thực tế.2: "Thông số của bước xích trên mô hình.3 Tom tat kết quả thu được Bang 4.1: Vi tri 6 nhớ và giả trị nạp ban đầu.2: Vị trí | va gia trị nạp vào ô nhớ. Bảng 43 Vị tri 2 va gia trì nạp vào ô nhớ Bang 4.4 Vị tri 3 va gia trị nạp vào ô nhở, Bang 4.5: Vi tri 4 và giá trị nạp vào ô nhớ.6: Vi tri 5 va giá trì nạp vào ô nhớ.7: Vị trí 6 và giá tri nạp vào ô nhớ. Bảng 48: Vị trí 7 và giá trị nạp vào ô nhớ.9 Vị trí 8 và giá trị nạp vào ô nhớ. Page 7 Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẰNG Bang 1.1: Bảng mô tả hệ thông thang máy robot.2: Bang mô tả hệ thông cống trục địch chuyển ngang.3: Bảng mô tả hệ thống thang nang — quay vòng.4: Bảng mô tả hệ thông thang cuôn-quay vòng đứng.

Bảng L5: Bảng mô tả hệ thông thang nâng-quay vòng tròn Bảng L6 Mô tả hệ thông thang nâng dịch chuyển ngang.7: Mô tả hệ thông thang quay vòng đứng,. Bảng L8 Mô tả hệ thông nâng hạ.1: “Thông số của bước xích thực tế.2: "Thông số của bước xích trên mô hình.3 Tom tat kết quả thu được Bang 4.1: Vi tri 6 nhớ và giả trị nạp ban đầu.2: Vị trí | va gia trị nạp vào ô nhớ. Bảng 43 Vị tri 2 va gia trì nạp vào ô nhớ Bang 4.4 Vị tri 3 va gia trị nạp vào ô nhở, Bang 4.5: Vi tri 4 và giá trị nạp vào ô nhớ.6: Vi tri 5 va giá trì nạp vào ô nhớ.7: Vị trí 6 và giá tri nạp vào ô nhớ. Bảng 48: Vị trí 7 và giá trị nạp vào ô nhớ.9 Vị trí 8 và giá trị nạp vào ô nhớ.

Page 7 Luận văn tốt nghiệp Trong thời gian làm luận văn tôi đã nhận được sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy trong bộ môn Cơ Sở Thiết Kế Máy & Robol, cùng lập thể các bạn trong lớp Cơ Điện Tử1IBCDT,đặc biệt là thấy Đỗ Đức Nam đã hướng dẫn tôi hoàn thành đề tài. Tôi chân thành cảm ơn! Hả Nội ngày tháng năm 2013 Học viên thực hiện Cáp Trọng Thạch Page 9 Luận văn tốt nghiệp ĐANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. : Hệ thông thang máy-robot ‘ Quên 15 Hình 1.2: Hệ thông cổng trục-dich chuyển ngang Tư 16 Hình 1.3: Hệ thông thang nâng-quay vòng ngang # # xu Hình 1.4: Hệ thông thang cuôn-quay vòng đứng. gi4803042000a88aa00susszaasuaiĐRI Hình 1.5: Hệ thông thang nâng-quay vòng tròn.6 Hệ thông thang nâng — địch chuyển ngang ốc Hình1.7 Hệ thông thang treo-quay vòng đứng.SuEE Ea2ngteaessecssÐl Hình 1.8 Hệ thông nâng hạ.1 Kết cầu hệ thông đỗ xe tự động.3 Hệ thông dẫn đông sử dụng xích tải.5 Liên kết xich tai con lan.6 Hệ thông trục truyền dOng oo.7 Câu tạo hệ thông trục truyền động ¬ .8 Kết cầu pallet.9: Pallet được treo vào hệ thông truyền đông nhờ các tai.10: Lắp đặt động cơ.11: Hệ thông xích tài trên mô hình thu nhỏ.12: Khớp nỗi trục, ổ bí đỡ trục và bảnh răng chủ động.13: Cảm biển tiệm cân.14: Mô hình hoàn chỉnh của hệ thông.1: Sơ đồ dẫn đông cho hệ thông.1: Sản lượng xe bản ở thị trường Việt Nam khen we BT Hinh 3.2: Phân bỗ chiều cao của các dòng xe ô tô trên thị trường.3; Phân bỗ chiều đài của các dòng xe ö tô trên thị trường.4: Phân bỗ chiều rộng của các đòng xe ô tô trên thị trường.2: Đông cơ — hộp giảm tốc.3: Sơ đồ dẫn động mô hình thực tế.4: Sơ đồ dẫn động mô hình thu nhỏ.

seugg swnweeobeMfl tịình5;Siduông canlin2 đấYsoosusGdoibsÐitlqqbg4iq2aoqiditdioiagaida „42 Hình 3.7: Đĩa xich chủ đông. Page 5 Luận văn tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẰNG Bang 1.1: Bảng mô tả hệ thông thang máy robot.2: Bang mô tả hệ thông cống trục địch chuyển ngang.3: Bảng mô tả hệ thống thang nang — quay vòng.4: Bảng mô tả hệ thông thang cuôn-quay vòng đứng. Bảng L5: Bảng mô tả hệ thông thang nâng-quay vòng tròn Bảng L6 Mô tả hệ thông thang nâng dịch chuyển ngang.7: Mô tả hệ thông thang quay vòng đứng,. Bảng L8 Mô tả hệ thông nâng hạ.1: “Thông số của bước xích thực tế.2: "Thông số của bước xích trên mô hình.3 Tom tat kết quả thu được Bang 4.1: Vi tri 6 nhớ và giả trị nạp ban đầu.2: Vị trí | va gia trị nạp vào ô nhớ.

Bảng 43 Vị tri 2 va gia trì nạp vào ô nhớ Bang 4.4 Vị tri 3 va gia trị nạp vào ô nhở, Bang 4.5: Vi tri 4 và giá trị nạp vào ô nhớ.6: Vi tri 5 va giá trì nạp vào ô nhớ.7: Vị trí 6 và giá tri nạp vào ô nhớ. Bảng 48: Vị trí 7 và giá trị nạp vào ô nhớ.9 Vị trí 8 và giá trị nạp vào ô nhớ. Page 7 Luận văn tốt nghiệp LOI MO DAU Ngày nay, thị trường ô tô ở Việt Nam nói riêng cũng như trên thẻ giới nói chung đã có những bước phát triển vô cùng mạnh mẽ. Chúng ta có thể thấy trên thị trường giờ đây tràn ngập những hãng ô tô lớn như TOYOTA, HONDA.

của châu Á hay BMW, FORD. của Âu Mỹ với chủng loại và số lượng hết sức đa dạng và phong phủ, phủ hợp với nhiêu mục đích và tâng lớp sử dụng. Số lượng ô tô tăng cao. dẫn đến cơ sở hạ tâng không cỏn đáp ứng đầy đủ nhu câu, xuất hiện những bãi đỗ xe không cỏ tổ chức vả tắt yêu là tỉnh trạng ách tắc giao thông trở nên phổ biền, nhất là ở những thành phó lớn như Hà Nội, thành phổ Hỏ Chỉ Minh.

Việc ủn tắc giao thông không những cỏ ảnh hưởng rất to lớn đến công việc, đời sống của người dân mả nó còn góp phân trực tiếp vào việc làm ô nhiễm môi trường sống như tiếng ồn, khí thải. Chỉnh vi thế yêu cầu cáp thiết đặt ra là phải hạn chế tối đa tình trạng ách tắc giao thông và một trong những vấn đẻ ở đây đó là quy hoạch bãi đỗ xe hợp lý.Hiện nay, trên thể giới có rất nhiều nước phát triển như Nhật, Mỹ, Đức. đã và đang áp dụng các mô hình bãi đỗ xe tự động nhằm đáp ứng được nhu cầu trông giữ xe cũng như quy hoạch hệ thống giao thông đô thị hợp lý hơn. Điều nảy thực sự phủ hợp với các đô thị Việt Nam hiện nay, dự đoán sẽ góp phân tích cực cho giao thông đô thị, góp phân vào việc thúc đây nên kinh tế cũng như văn hỏa Việt Nam.

Với ý nghĩa to lớn như vậy và dudi sự hướng dan tận tỉnh của thảy Đỗ Đức Nam tôi đã đề xuất thiết kế hoàn thiện một mô hình bãi đỗ xe tự động dựa trên những tham khảo thực tế của một số bãi đỗ xe trong và ngoài nước. Đối tượng nghiên cứu chỉnh ở đây là hệ thông bãi đồ xe tự động điều chỉnh vong quay (Smart auto parking) Nội dung chỉnh của bản luận văn gồm những phân sau đây: 1. Tổng quan vẻ hệ thống đỗ xe tự động 2. Thiết kế kết câu mô hình hệ thống bãi đỗ xe tự động 3.

Tỉnh toán động học các khâu 4. Điều khiến hệ thông bãi đỗ xe tự động. Kết luận ° Page 8 Luận văn tốt nghiệp Hình 3.8: Sơ đồ tính trục xích " 48 Hình 3.9: Biểu đồ nội lực - ° Hình 3.8: Sơ đồ tỉnh trục xich mô hình thu nhỏ.