Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế và thi công mô hình Chương 4: Lập trình điều khiển mô hình Chương 5: Kết quả và những hạn chế Chương 6: Kết luận và hướng tham khảo Tài liệu tham khảo 3 do an Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phân tích lựa chọn giải pháp bãi giữ xe ô tô tự động 2.1 Thực trạng bãi giữ xe ô tô hiện nay Bãi giữ xe truyền thống Đây là phương pháp giữ xe đơn giản nhất. Loại bãi giữ xe này đã từng được xây dựng phổ biến, nhưng ngày nay, số lượng phương tiện giao thông quá nhiều và không ngừng tăng lên khiến chúng không còn phù hợp. Các bãi giữ xe truyền thống cần được thay thế bằng các hệ thống giữ xe mới với việc gửi-lấy xe hiệu quả hơn, khả năng đỗ xe tăng lên thay vì phải tăng diện tích đất. Ưu điểm: Vốn đầu tư, chi phí bảo trì thấp Xây dựng nhanh chóng, đơn giản Nhược điểm: Cần diện tích đất lớn Việc tìm xe khó khăn vì số lượng xe quá nhiều Tốn thời gian lấy, gửi xe Hình 2.1: Bãi giữ xe ô tô truyền thống Bãi giữ xe kiểu tòa nhà Hình 2.2: Bãi giữ xe kiểu tòa nhà 4 do an Để tăng số lượng xe đỗ trên một đơn vị diện tích đất, các bãi giữ xe truyền thống được thay thế bằng các bãi giữ xe nhiều tầng với cấu trúc là các tòa.
Loại hình bãi giữ xe này đã khắc phục được một số nhược điểm của bãi giữ xe truyền thông nhưng vẫn chưa thực sự hiệu quả. Ưu điểm: Số lượng xe trên một đơn vị diện tích tăng nhiều lần. Cấu trúc không phức tạp. Nhược điểm: Thời gian gửi, lấy xe lâu Tận dụng không gian chưa thực sự hiểu quả vì không gian bên trong tòa nhà cần đủ lớn để con người đi lại.
Vẫn còn khó khăn khi tìm xe Hệ thống giữ xe tự động AGV [2] Hình 2.3: Hệ thống giữ xe tự động AVG AGV là viết tắt của Automated Guided Vehicle, hệ thống đã được sử dụng làm giải pháp lưu kho tự động trong nhiều thập kỷ. Hệ thống cất giữ xe dựa trên sự di chuyển của cơ cấu AGV. Người điều khiển phương tiện sẽ đỗ xe trên các tấm pallet ở trạm gửi xe, sau đó cơ cấu AGV nằm dưới tấm pallet sẽ di chuyển tấm pallet này vào vị trí đỗ trong bãi. Nếu có nhiều yêu cầu gửi xe đồng thời, các AGV sẽ phối hợp điều động với nhau đưa xe ra vào bãi.
Hệ thống này áp dụng cho các bãi giữ xe kiểu tòa nhà nâng cấp lên tự động, thời gian lấy cất xe nhanh nhưng chưa đáp ứng được yêu cầu tối ưu về không gian. Ưu điểm: Số lượng xe trên một đơn vị diện tích lớn Lấy-gửi xe nhanh chóng, dễ dàng Người gửi xe không cần nhớ vị trí gửi xe Nhược điểm: Chưa tối ưu về không gian 5 do an Hệ thống giữ xe tự động Khung nâng [3] Hình 2.4: Hệ thống giữ xe tự động Khung nâng Hệ thống giữ xe tự động Khung nâng bao gồm một cơ cấu nâng được đặt ở trung tâm. Cơ cấu này có thể di chuyển đồng thời theo phương ngang và phương thẳng đứng nên việc di chuyển giữa các ô chứa xe rất nhanh. Để phục vụ cho việc di chuyển của khung nâng, hệ thống lắp đặt các thanh ray theo phương ngang ở trần và sàn, đồng thời, một hành lang sẽ được dùng cho khung nâng di chuyển.
Vị trí đỗ xe nằm hai phía của hành lang này. Mỗi khung nâng chỉ có thể di chuyển trong hành lang của mình, do đó, hệ thống sẽ khó khăn nếu xây dựng nhiều hành lang khác nhau, các hành lang này sẽ hoạt động độc lập và không liên kết được với nhau. Ưu điểm: Số lượng xe trên một đơn vị diện tích nhiều hơn hệ thống AGV Lấy-gửi xe nhanh chóng, dễ dàng Tận dụng không gian tốt hơn hệ thống AGV Nhược điểm: Chí phí đầu tư cao hơn so với hệ thống AGV Chỉ có một khung nâng phục vụ cả lấy và gửi xe nên chỉ có một nhiệm vụ được thực thi tại một thời điểm. Hệ thống giữ xe tự động Puzzle [2] Hình 2.5: Hệ thống giữ xe tự động Puzzle 6 do an Hệ thống Puzzle gồm nhiều tấm pallet được đặt vào một khung thép chắc chắn, có từ 2 tầng trở lên và chỉ có một hàng.
Mỗi pallet được trang bị các con lăn, dây đai và động cơ để có thể di chuyển theo cả phương ngang và phương thẳng đứng. Mỗi tầng thường có ít hơn 2 pallet so với số pallet tối đa để có các khoảng trống cho pallet di chuyển. Nhờ các khoảng trống này, hệ thống có thể di chuyển để tiếp nhận xe và cất xe tương tự như cách di chuyển của trò chơi Puzzle. Ưu điểm: Đây là hệ thống tận dụng không gian tốt nhất Mật độ xe có thể đỗ lớn nhất Diện tích xây dựng nhỏ Nhược điểm: Cấu trúc phức tạp Khó khăn khi xây dựng hệ thống lớn Thuật toán điều khiển phức tạp Hệ thống giữ xe tự động Shuttle [2] Hình 2.6: Hệ thống giữ xe tự động Shuttle Hệ thống giữ xe tự động Shuttle có cấu trúc gần giống với hệ thống Khung nâng, gồm một hành lang trống ở giữa và các ô chứa xe nằm hai bên hành lang.
Shuttle là các tấm pallet có khả năng di chuyển tịnh tiến hai chiều dọc theo hành lang nhờ vào hai thanh ray gắn hai bên hành lang ở mỗi tầng. Hệ thống sẽ có thang máy vận chuyển ở một hoặc hai phía của hành lang. Shuttle có thể di chuyển từ tầng này sang tầng khác nhờ vào thang máy này. Số lượng Shuttle có thể thay đổi linh hoạt tùy theo nhu cầu và kinh phí.
Đối với hệ thống sử dụng thang máy chỉ để di chuyển xe, mỗi tầng đều phải trang bị một Shuttle và Shuttle chỉ hoạt động giới hạn trong tầng đó. Đặc 7 do an biệt, hệ thống này có thể trang bị hai hàng giữ xe ở mỗi bên hành lang, tuy nhiên thời gian lấy xe sẽ giảm xuống. Ưu điểm: Có các ưu điểm của các hệ thống khung nâng Thời gian lấy-gửi xe nhanh hơn hệ thống khung nâng do có nhiều Shuttle phối hợp hoạt động Nhược điểm: Chi phí xây dựng lớn Hệ thống giữ xe tự động Silo [2] Hình 2.7: Hệ thống giữ xe tự động Silo Hệ thống hình trụ với cơ cấu lấy xe là một trục thẳng đứng được đặt tại trung tâm hệ thống. Tấm nâng gắn với trục có thể di chuyển xoay quanh trục, tịnh tiến theo phương thẳng đứng, di chuyển vào ra ở các ô chứa giúp cho việc di chuyển xe giữa các ô rất nhanh.
Hệ thống thường chỉ lấy hoặc đỗ một chiếc xe tại một thời điểm nên tốc độ lấy xe chưa cao. Hệ thống thông thường được đặt dưới mặt đất. Ưu điểm: Mật độ xe lớn Tốc độ lấy, gửi xe nhanh Diện tích xây dựng nhỏ Nhược điểm: Hệ thống chỉ có thể mở rộng bằng cách thêm tầng Mỗi tháp giữ xe hoạt động độc lập với nhau Cơ cấu phức tạp Chi phí xây dựng cao 8 do an Hệ thống giữ xe tự động Tower [2] Hình 2.8: Hệ thống giữ xe tự động Tower Hệ thống Tower gồm một thang máy và các ô chứa xe nằm ở hai bên thang máy. Xe sẽ được tiếp nhận ở tầng thấp nhất, sau đó thang máy sẽ đưa xe tới tầng có vị trí đỗ, pallet trên thang máy sẽ di chuyển xe vào ô chứa.
Hệ thống có số lượng xe lưu trữ thấp. Ưu điểm: Mật độ xe lớn Tốc đố lấy, gửi xe nhanh Nhược điểm: Chỉ phù hợp hệ thống nhỏ Khả năng mở rộng thấp Hệ thống giữ xe tự động Rotary [4] Hình 2.9: Hệ thống giữ xe tự động Rotary 9 do an Hệ thống có cơ cấu tương tự chiếc đu quay. Khi có yêu cầu gửi xe, cơ cấu sẽ xoay để đưa khoang chứa trống xuống mặt đất, sau khi tiếp nhận xe, cơ cấu xoay và đổi chỗ cho ô chứa trống khác. Ưu điểm: Xây dựng dễ dàng Tận dụng không gian tốt Tốc độ lấy, gửi xe nhanh Nhược điểm: Sức chứa thấp 2.2 Lựa chọn phương án Sau khi phân tích các hệ thống giữ xe tự động, nhóm đã lựa chọn hệ thống khung nâng làm phương án thiết kế mô hình và mặt bằng xây dựng là dưới lòng đất sau khi đã xem xét các tiêu chí sau: Yêu cầu kỹ thuật về cơ khí không quá phức tạp Hệ thống dễ dàng cho việc quản lý, giám sát Phù hợp cho hệ thống giữ xe dưới lòng đất Số lượng xe trên một đơn vị diện tích lớn 2.2 Mục tiêu mô hình bãi giữ xe ô tô tự động 2.1 Tóm tắt nguyên lý hoạt động của mô hình Gửi xe Bước 1: Người điều khiển phương tiện lái xe ô tô đến trạm gửi, sau khi đỗ xe đúng vị trí và camera ghi lại thông tin biển số, người điều khiển phương tiện di chuyển ra khỏi xe và quét thẻ RFID.
Bước 2: Xe sẽ đưa đến khoang gửi xe trung gian dưới lòng đất Bước 3: Khung nâng di chuyển đến khoang trung gian tiếp nhận xe và đưa xe vào ô chứa. Để đơn giản hóa việc thi công, trạm gửi và khoang gửi xe trung gian trên mô hình sẽ được gộp làm một. Lấy xe Bước 1: Chủ xe quẹt thẻ từ tại trạm lấy xe hoặc người giám sát gửi lệnh lấy xe từ phòng giám sát. Bước 2: Khung nâng lấy xe từ ô chứa và đưa đến khoang lấy xe trung gian.
Bước 3: Xe được di chuyển lên trạm lấy xe. Để đơn giản hóa việc thi công, trạm lấy và khoang lấy xe trung gian trên mô hình sẽ được gộp làm một. 10 do an Dữ liệu xác thực khi gửi/lấy xe Để đảm bảo tính an ninh cho hệ thống giữ xe, mô hình sẽ xác thực việc gửi và lấy xe dựa trên thông tin thẻ RFID khi hệ thống tiếp nhận xe và thông tin biển số xe. Lựa chọn ô chứa Hệ thống sẽ tự động lựa chọn ô chứa còn trống khi người dùng gửi xe và tự xác định ô chứa xe từ mã thẻ của người lấy xe.
Ngoài ra, người giám sát có thể thay đổi vị trí các xe trong bãi khi cần thông qua giao diện giám sát.