Toàn văn Đồ án tốt nghiệp: Mô hình bãi giữ xe tự động (HUTECH)

Đồ án tốt nghiệp chi tiết về mô hình bãi giữ xe tự động. Trình bày tổng quan, thiết kế bản vẽ CAD, thi công và hướng phát triển trong tương lai.

• Tác giả: Nguyễn Ngô Thành Lộc
• Người hướng dẫn: Th.S Huỳnh Phát Huy
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp
• Đề tài: Mô Hình Bãi Giữ Xe Tự Động
• Loại tài liệu: Graduation Project
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung về mô hình bãi giữ xe tự động

Mô hình bãi giữ xe tự động là một giải pháp công nghệ hiện đại được phát triển để giải quyết vấn đề thiếu chỗ đậu xe ở các thành phố lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh. Việt Nam ngày càng phát triển kinh tế, lượng ô tô tăng nhanh chóng khiến áp lực về giao thông và chỗ đậu xe ngày càng trầm trọng. Các nước tiên tiến như Hàn Quốc, Nhật Bản, Singapore, Mỹ và các nước Châu Âu đã áp dụng công nghệ bãi giữ xe tự động để tối ưu hóa không gian sử dụng. Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào thiết kế và xây dựng mô hình bãi giữ xe tự động với mục đích ứng dụng trong ngành Điện công nghiệp, nhằm cung cấp giải pháp thực tế cho nhu cầu đô thị hóa hiện nay.

1.1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài

Mục đích của đề tài là tạo ra một mô hình bãi giữ xe tự động hiệu quả, giúp tiết kiệm không gian và thời gian tìm kiếm chỗ đậu. Đề tài này có ý nghĩa thực tiễn cao vì giải quyết bài toán phức tạp về quản lý bãi đỗ xe ở các khu trung tâm thành phố, nơi diện tích đất đai dành cho giao thông còn hạn chế.

1.2. Phạm vi và hạn chế của đề tài

Phạm vi của đề tài bao gồm nghiên cứu các loại bãi giữ xe tự động phổ biến trên thế giới, thiết kế mô hình có quy mô nhỏ, và tích hợp hệ thống điều khiển tự động. Hạn chế bao gồm mô hình chỉ ở giai đoạn thử nghiệm với quy mô giới hạn, chưa đáp ứng toàn bộ yêu cầu thực tế của bãi đỗ xe quy mô lớn.

II. Các dạng bãi giữ xe tự động phổ biến hiện nay

Trên thế giới, tồn tại nhiều loại mô hình bãi giữ xe tự động khác nhau, mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng. Bãi đỗ xe cao tầng dạng quay vòng (rotary parking) là một trong những dạng phổ biến nhất, sử dụng cơ chế quay vòng để chứa xe. Hệ thống bãi giữ xe tự động thang nâng đơn (single lift system) hoạt động dựa trên nguyên lý thang máy, nâng xe lên các tầng khác nhau. Công nghệ di chuyển pallet (pallet moving technology) cho phép các xe được đặt trên các bệ và di chuyển đến vị trí chứa. Ngoài ra, hệ thống đỗ xe tự động robot (automated robotic system) và xếp hình bãi đỗ (multi-level stacking) cũng được sử dụng rộng rãi. Mỗi dạng đều có những ứng dụng cụ thể tùy theo điều kiện địa phương.

2.1. Bãi đỗ xe cao tầng dạng quay vòng

Bãi đỗ xe quay vòng hoạt động nhờ cơ chế quay vòng tự động, giúp xe được lưu trữ và lấy ra một cách hiệu quả. Loại này phù hợp với các khu vực có không gian hạn chế, tiết kiệm diện tích đất đáng kể so với bãi đỗ xe truyền thống.

2.2. Hệ thống bãi giữ xe công nghệ di chuyển pallet

Công nghệ pallet tự động cho phép xe được đặt trên các bệ đặc biệt và tự động di chuyển đến vị trí lưu trữ. Hệ thống này cung cấp tính linh hoạt cao, cho phép tối ưu hóa không gian chứa xe tối đa, phù hợp cho các bãi giữ xe tự động có quy mô lớn ở các thành phố phát triển.

III. Ưu và nhược điểm của bãi giữ xe tự động

Bãi giữ xe tự động mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với bãi đỗ xe truyền thống. Những ưu điểm chính bao gồm: tiết kiệm không gian đáng kể (có thể tăng sức chứa lên 50-70%), giảm thời gian tìm kiếm chỗ đậu, bảo vệ xe tốt hơn khỏi trộm cắp và va chạm, tự động hóa cao giảm nhân công, và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, mô hình bãi giữ xe tự động cũng tồn tại những nhược điểm: chi phí đầu tư ban đầu rất cao, yêu cầu công nghệ phức tạp và bảo trì định kỳ, thời gian lấy xe có thể lâu hơn, và cần kinh nghiệm vận hành kỹ thuật cao. Ngoài ra, khả năng thích ứng với các loại xe khác nhau còn hạn chế, và hệ thống có thể gặp sự cố kỹ thuật.

3.1. Ưu điểm nổi bật của công nghệ tự động

Ưu điểm chính của bãi giữ xe tự động là tiết kiệm diện tích, an toàn cao, giảm thời gian tìm kiếm, và tối ưu hóa không gian sử dụng. Hệ thống này giảm đáng kể chi phí quản lý và bảo dưỡng so với bãi đỗ xe truyền thống, đồng thời cải thiện trải nghiệm người dùng.

3.2. Thách thức và hạn chế hiện tại

Nhược điểm chính của mô hình bãi giữ xe tự động bao gồm đầu tư vốn lớn, yêu cầu công nghệ cao, thời gian lấy xe dài, và cần nhân lực kỹ thuật giàu kinh nghiệm. Khả năng thích ứng với đa dạng loại xe còn bị hạn chế, và hệ thống dễ gặp sự cố.

IV. Lựa chọn phương án và thiết kế mô hình

Nhóm thực hiện đã lựa chọn phương án mô hình bãi giữ xe tự động dựa trên công nghệ di chuyển pallet kết hợp với hệ thống điều khiển tự động từ ngành Điện công nghiệp. Thiết kế mô hình bao gồm các giai đoạn: lập kế hoạch chi tiết, vẽ bản vẽ CAD cho cấu trúc cơ khí, thiết kế tủ điện và hệ thống điều khiển, viết code điều khiển tự động, và lắp ráp các thiết bị. Mô hình bãi giữ xe tự động được thiết kế ở quy mô nhỏ để thử nghiệm tính khả thi và hiệu quả. Chế độ hoạt động bao gồm: nhập thông tin xe, tìm vị trí trống, di chuyển xe tự động đến vị trí, lưu trữ, và lấy xe khi cần. Hệ thống được tích hợp giao diện người dùng thân thiện, cho phép người dùng dễ dàng tương tác với bãi giữ xe tự động.

4.1. Kế hoạch và thiết kế cơ khí

Kế hoạch thiết kế mô hình bao gồm xác định kích thước phù hợp, vẽ bản vẽ chi tiết bằng CAD, chọn vật liệu phù hợp, và lên lịch thi công. Thiết kế cơ khí tập trung vào độ bền, khả năng chịu tải, và tính an toàn cao nhất cho bãi giữ xe tự động.

4.2. Hệ thống điều khiển và giao diện

Hệ thống điều khiển tự động được thiết kế dựa trên PLC và các cảm biến thông minh. Giao diện người dùng được lập trình với công nghệ hiện đại, cho phép quản lý toàn bộ quy trình của mô hình bãi giữ xe tự động một cách dễ dàng và hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề • Theo các quy luật phát triển, khi thu nhập bình quân của người dân ở mức từ 3000 - 10.000 USD/năm là giai đoạn có tỷ lệ gia tăng rất nhanh nhu cầu sở hữu ô tô cá nhân. Trong khi đó, thực tế ở Hà Nội và TP Hồ Chí Minh hiện nay có lượng diện tích đất dành cho giao thông đang ở mức rất thấp, thấp hơn nhiều so với các đô thị hiện đại ở trong khu vực. • Sự gia tăng nhanh chóng của các khu đô thị, các tòa cao ốc đang gây áp lực cực lớn lên hệ thống giao thông của Hà Nội và TP Hồ Chí Minh. Tình trạng tắc đường, kẹt xe diễn ra triền miên hàng ngày, cùng với đó là sự khan hiếm chỗ đậu xe ở các khu trung tâm thành phố.

Tỷ lệ diện tích đất trống dành cho giao thông • Theo các tin tức báo đài về ô tô, hiện nay, TP Hồ Chí Minh có tới hơn 640.000 xe ô tô cá nhân và con số này ở thủ đô Hà Nội là trên 500. Trong đó, phần lớn lượng phương tiện trong số này di chuyển ra vào các khu vực nội đô hàng ngày. Cơ sở hạ tầng giao thông ở cả TP Hồ Chí Minh và Hà Nội hiện đang không đủ đáp ứng cho nhu cầu gia tăng một cách nhanh chóng của ô tô cá nhân, bên cạnh đó là tình trạng lấn chiếm vỉa hè, lề đường diễn ra phổ biến 1 trên các cung đường thuộc nội đô. Những điều này không chỉ gây nên tình trạng "đặc sản" tắc đường mà kéo theo đó là sự khan hiếm về vị trí đỗ xe.

• Sự gia tăng nhanh chóng của giới nhà giàu ở hai thành phố lớn nhất cả nước, cùng với đó là sự mọc lên "như nấm" của các khu đô thị cao cấp ở các khu trung tâm, hoặc các khu đô thị vệ tinh ở ven đô để đáp ứng nhu cầu về nhà ở hạng sang. Nhiều chủ căn hộ tại các khu trung tâm thành phố phải bỏ ra các khoản tiền lớn hàng tháng để có được một chỗ đậu xe ưng ý. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp vì "chậm chân" mà giới nhà giàu cũng không thể có được chỗ đậu xe thực sự tốt vì sự khan hiếm chỗ đậu xe đang ngày càng gay gắt. Thực trạng thiếu bãi đậu xe • Theo khảo sát thực tế, nhiều dự án căn hộ ở các quận trung tâm TP Hồ Chí Minh chỉ có khả năng đáp ứng khoảng 30 - 40% chỗ đậu xe trên tổng số lượng căn hộ.

Lý giải về thực trạng thiếu hụt chỗ đậu xe ở các khu căn hộ nói trên, giới chuyên môn cho rằng chi phí để xây dựng một tầng hầm dành cho đỗ xe thường cao gấp 2 lần một tầng thương mại. Bên cạnh đó, diện tích mặt sàn cũng hạn chế so với số lượng tầng lầu của các dự án căn hộ. Điều này dẫn đến năng lực cung cấp vị trí đỗ xe của nhiều khu đô thị không đủ đáp ứng cho cư dân kể cả khi họ sẵn sàng bỏ ra các khoản tiền chi phí cho đỗ xe hàng tháng.Các căn hộ chung cư chỉ đáp ứng 1 phần nhỏ bãi đậu • Sự thiếu hụt khiến cho giá cả của các chỗ đậu xe tăng nhanh ở các thành phố lớn. Có thể lấy ví dụ như ở Hồng Kông giá chỗ đậu xe còn tăng nhanh hơn cả giá mua nhà.

Trung bình mỗi chỗ đậu xe ở Hồng Kông có giá khoảng 286.000 USD, thậm chí có nơi còn lên đến gần 1 triệu USD. • Để giải quyết vấn đề đỗ xe trong thành phố, đô thị, nhiều nước trên thế giới đã sử dụng hệ thống, nhà giữ xe nhiều tầng, tự động, phổ biến: Hàn Quốc, Nhật Bản, Singapore, Ấn Độ, Mỹ, Trung Quốc và các nước Châu Âu. Tại các quốc gia này đã có nhiều công ty, doanh nghiệp chủ yếu kinh doanh bãi đỗ xe ô tô nhiều loại, trong đó hệ thống đỗ xe nhiều tầng tự động được sử dụng phổ biến nhất. Các công ty sản xuất hệ thống đỗ xe tự động là các nhà nghiên cứu, chế tạo, không trực tiếp tham gia kinh doanh bãi đỗ mà chỉ cung cấp, thi công lắp đặt thiết bị cho khách hàng là các nhà đầu tư.

Ngoài ra, còn có các hệ thống doanh nghiệp, công ty sản xuất các thiết bị phụ trợ như: hệ thống lấy vé tự động, đọc thẻ, trả tiền tự động, …. 3 Vì vậy nhóm đã chọn “ MÔ HÌNH BÀI GIỮ XE TỰ ĐỘNG ” cho đồ án tốt nghiệp của nhóm từ những kiến thức đã học ở trường lớp , từ các thầy cô , từ những dữ liệu mà những người đi trước để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp, và cũng muốn góp một phần giúp nước nhà và xã hội phát triển hơn. Mục đích nghiên cứu đề tài Góp phần nhỏ vào giải quyết khắc phục tình trạng thiếu hụt bãi đậu xe hiện tại ở Việt Nam dựa vào các thành quả của thế hệ trước, tính năng ưu việt của PLC , relay , motor ,cảm biến ,… 1. Nhiệm vụ cần thực hiện • Nghiên cứu rõ thực trạng hiện nay.

• Tìm hiểu các dạng, mô hình bãi giữ xe tự động trên thị trường. • Nắm bắt được nguyên lý hoạt động cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động, các tính năng vượt trội và các mặt hạn chế của mô hình. • Vẽ bản vẽ sơ đồ điện, bản vẽ cơ khí mô hình. • Lựa chọn các thiết bị cho mô hình.

• Thi công cơ khí lắp ráp mô hình. • Mô phỏng chạy thử. • Khắc phục lỗi. • Hoàn thiện mô hình ,mô phỏng mô hình.

• Tìm ra các mặt hạn chế của mô hình. Phương pháp nghiên cứu • Tham khảo tài liệu các hệ thống bãi giữ xe tự động, tài liệu lập trình PLC, Thiết kế HMI và giám sát điều khiển qua GT designer 3 • Tham khảo bản vẽ thi công của các anh chị khóa trước, lắp đặt bãi giữ xe thực tế. • Nghiên cứu và xây dựng mô hình điều khiển hệ thống bãi giữ xe tự động. • Thiết kế và thi công mô hình.

4 • Cho chạy vận hành. Phạm vi giới hạn của đề tài Do điều kiện về kinh tế và một số vấn đề khác cũng như kiến thức còn nhiều mặt hạn chế nên đề tài có một số giới hạn như sau :  Nhóm chỉ tập trung tiến hành mô hình gần đúng với thực tế và thiết kế hệ thống điều khiển cho mô hình hoạt động được và đúng nguyên lý.  Một số chi tiết cơ khí chưa được độ chuẩn xác cao và tính thẩm mỹ còn chưa có tốt.  Sử dụng động cơ driver servo + motor 100w và driver step + motor có hộp số để vận hành chuyển động trong quy trình.

5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2. Các dạng bãi giữ xe phổ biến hiện nay 2. Bãi đỗ xe cao tầng dạng quay vòng Mô hình bãi đỗ xe tự động dạng xoay vòng đứng thường được xây dựng trên mặt đất và phổ biến từ 6 - 16 vị trí đỗ xe tùy nhu cầu sử dụng của chủ đầu tư. Với diện tích chỉ đủ đỗ xe cho 2 vị trí khi sử dụng hệ thống đỗ xe tự động dạng xoay vòng đứng có thể gia tăng sức chứa lên đến 16 chỗ.

Tên gọi của hệ thống này xuất phát từ thiết kế và cơ chế vận hành của hệ thống, cụ thể thiết kế bãi đỗ xe tự động xoay vòng đứng được xây dựng thành nhiều tầng để tận dụng tối đa khoảng không gian dọc. Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng đứng này sử dụng nguyên lý xoay vòng để luân chuyển các vị trí đỗ xe, chỗ đỗ được di chuyển bởi cơ cấu nhông xích lớn Hệ thống này được vận hành bởi động cơ điện giảm tốc lớn hoặc động cơ thủy lực, kết hợp cùng tủ điện điều khiển để vận hành. Hệ thống có thể quay 2 chiều để chọn vị trí còn trống cho xe gửi hoặc trả xe. Bãi đỗ xe cao tầng dạng xoay vòng đứng 6 • Đặc điểm của bãi đỗ xe tự động xoay vòng đứng  Phù hợp với mọi loại xe.

 Diện tích ít hơn các hệ thống đỗ xe tự động khác.  Tiết kiệm không gian gấp 10 lần so với bãi đậu xe truyền thống.  Thời gian lấy xe nhanh chóng.  Dễ dàng hoạt động.

 Cài đặt theo mô-đun và đơn giản hơn, trung bình 5 ngày cho mỗi hệ thống.  Hoạt động êm ái, ít gây tiếng ồn cho hàng xóm.  Bảo vệ xe khỏi các vết lõm, các yếu tố thời tiết, các tác nhân ăn mòn và phá hoại.  Giảm lượng khí thải khi lái xe lên và xuống lối đi và dốc để tìm kiếm không gian.

 ROI tối ưu và thời gian hoàn vốn ngắn.  Có thể di dời & cài đặt lại.  Ứng dụng đa dạng bao gồm các khu vực công cộng, cao ốc văn phòng, khách sạn, bệnh viện, trung tâm mua sắm và phòng trưng bày xe hơi, v. Kết hợp nhiều hệ thống trong một khu vực 2.

Hệ thống bãi giữ xe tự động thang nâng đơn Hệ thống đỗ xe tự động nâng đơn mô hình bãi đỗ xe bán tự động có nguyên lý vận hành khá đơn giản. Xe được đỗ trên một pallet và được nâng bằng thang nâng lên một độ cao thích hợp để một chiếc xe khác có thể đỗ tại không gian phía dưới nhằm tăng gấp đôi số lượng vị trí để xe. Hệ thống này có thể đứng độc lập hoặc kết hợp nhiều hệ thống tùy nhu cầu sử dụng của người dùng. Mô hình bãi giữ xe tự động thang nâng đơn • ƯU ĐIỂM  Thời gian lắp đặt nhanh chóng  Vận hành đơn giản, lắp đặt, bảo hành, bảo trì dễ dàng  Trang bị khóa hãm chống rơi an toàn cho người và phương tiện  Chi phí lắp đặt thấp so với các hệ thống đỗ xe tự động khác  Đa dạng về kích thước, chủng loại  Phù hợp với nhiều địa hình như trên mặt đất, dưới tầng hầm • NHƯỢC ĐIỂM  Việc gửi hoặc lấy xe các xe ở tầng trên phụ thuộc vào việc có hay không xe đỗ ở tầng dưới.

Do đó đối với quy mô sử dụng tại các chung cư khá bất tiện, các chủ xe phải để lại chìa khóa xe cho nhân viên quản 9 lý bãi đỗ xe để chủ động trong việc kiểm soát (Nếu kích thước tầng hầm đủ có thể tham khảo hệ thống đỗ xe tự động xếp hình để khắc phục nhược điểm này. Hệ thống bãi giữ xe tự động công nghệ di chuyển pallet Hệ thống đỗ xe tự động công nghệ di chuyển pallet là hệ thống đỗ xe tự động hoàn toàn.