Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ


ĐỖ HOÀNG THÔNG

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH
BÃI ĐỖ XE CAO TẦNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử)






NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỖ HOÀNG THÔNG

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH
BÃI ĐỖ XE CAO TẦNG


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(Ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử)
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN:
ThS. Bùi Thúc Minh



NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014



i

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nƣớc ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa để từng bƣớc bắt kịp
sự phát triển của các nƣớc trong khu vực cung nhƣ các nƣớc trên thế giới về mọi mặt
kinh tế, văn hóa và xã hội. Trong đó công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc
phát triển đất nƣớc. Trong các nhà máy xí nghiệp hiện nay, yêu cầu tự động hóa đang
đƣợc chú trọng và phát triển. Tự động hóa giúp cho việc xử lý kết quả tự động, chính
xác hơn, việc vận hành sửa chữa dễ dàng hơn và hiệu suất công việc cao hơn.
Là sinh viên chuyên ngành điện – điện tử. Sau những năm tháng học hỏi và tu
dƣỡng tại Trƣờng đại học Nha Trang. Từ các thầy cô, bạn bè, em đã nhận thức đƣợc

con đƣờng mà em đã chọn là đúng đắn. Đặc biệt ngành điện – tự động hóa là ngành mà
xã hội hiện nay đang cần nguồn nhân lực chất lƣợng cao.
Khi đƣợc giao đồ án tốt nghiệp, xác định đây là công việc quan trọng để nhằm đánh
giá lại toàn bộ kiến thức mà mình đã tiếp thu, với đề tài: “Nghiên cứu thiết kế và chế
tạo mô hình Bãi đỗ xe cao tầng”. Đây là một đề tài còn khá mới mẻ tại Việt Nam.
Qua gần 4 tháng thực hiện đề tài, với sự ý thức và sự nỗ lực của bản thân và đƣợc
các thầy, cô, đặc biệt là thầy giáo Thạc sĩ Bùi Thúc Minh đã hƣớng dẫn, giúp đỡ tận
tình. Em đã kết thúc công việc đƣợc giao. Tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế nên đồ
án còn nhiều thiếu sót vì vậy kính mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để em tiếp
thu chỉnh sửa, để đồ án này hoàn thiện hơn và đƣợc ứng dụng vào thực tế.
Qua bản đồ án này, em xin đƣợc bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến thầy giáo Thạc
sĩ Bùi Thúc Minh, cùng toàn thể thầy cô giáo trong khoa và nhà trƣờng đã giúp đỡ và
tạo mọi điều kiện thuận lợi để hôm nay em hoàn thành đồ án này.
Nha trang, tháng 6 năm 2014
Sinh viên
Đỗ Hoàng Thông
ii

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC BẢNG BIỂU vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH viii
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 4
1.1. TÌNH HÌNH BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG Ở NƢỚC TA 4
1.2. GIỚI THIỆU BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG 5
1.2.1. Khái niệm, sự hình thành và phát triển 5

1.2.2. Các yêu cầu cơ bản của bãi đỗ xe tự động 6
1.2.2.1. Sức chứa lớn nhất 6
1.2.2.2. Hệ số sử dụng diện tích 7
1.2.2.3. Thời gian nhận hoặc trả xe 7
1.2.4. Lợi ích của bãi đỗ xe tự động 7
1.3. CÁC HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG HIỆN NAY 9
1.3.1. Đỗ xe tự động hệ thống dùng thang máy 9
1.3.2. Đỗ xe tự động hệ thống dạng xếp hình 9
1.3.3. Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng 10
1.3.4. Đỗ xe tự động hệ thống lắp ngầm 11
1.3.5. Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang 12
1.3.6. Đỗ xe tự động hệ thống tháp xe 12
1.3.7. Đỗ xe tự động hệ thống thang nâng di chuyển 13
1.3.8. Đỗ xe tự động hệ thống tầng di chuyển 14
1.4. TÌNH HÌNH MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE CAO TẦNG TẠI VIỆT NAM 15
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 17
iii

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
2.1. THIẾT KẾ MÔ HÌNH 17
2.1.1. Thiết kế nhà giữ xe 17
2.1.2. Thiết kế hệ thống truyền động 18
2.1.3. Thiết kế pallet 19
2.1.4. Phác họa mô hình 20
2.2 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 20
2.2.1. Tính toán động cơ truyền động 20
2.2.1.1. Truyền động của bãi đỗ xe cao tầng 20
2.2.1.2. Tính chọn động cơ 21
2.2.2. Tính chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạch điện 22
2.2.2.1. Tính chọn Aptomat 22

2.2.2.2 Tính chọn Relay trung gian 22
2.2.3. Tính chọn cảm biến 22
2.3. CÁC YÊU CẦU VỀ MÔ HÌNH 23
2.3.1. Các yêu cầu về cơ khí 23
2.3.2. Các yêu cầu về chƣơng trình 23
CHƢƠNG 3. MÔ HÌNH BÃI ĐỖ XE CAO TẦNG 24
3.1. CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG 24
3.1.1. Cơ cấu truyền động ngang 24
3.1.2. Cơ cấu truyền động nâng, hạ 25
3.1.3. Pallet 25
3.2. NHÀ GIỮ XE 26
3.3. MỘT SỐ HÌNH ẢNH MÔ HÌNH 27
3.3. SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ SƠ ĐỒ KẾT NỐI PLC IVC1-2416MAR 32
3.3.1. Sơ đồ mạch động lực 32
3.3.2. Sơ đồ kết nối PLC IVC1-2416MAR 33
3.4. HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH 34
iv

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
3.4.1. Nối dây hệ thống 34
3.4.1.1. Bảng nối dây 34
3.4.1.2. Cách nối dây. 36
3.4.2. Vận hành hệ thống 37
3.4.2.1. Quy định ô chứa xe 37
3.4.2.2. Quy trình vận hành 38
3.5. ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH 39
CHƢƠNG 4. CÁC THIẾT BỊ DÙNG TRONG MÔ HÌNH 40
4.1. ĐỘNG CƠ HỘP SỐ 24VDC 40
4.2. ĐỘNG CƠ HỘP SỐ 12VDC 40
5.3. RELAY TRUNG GIAN OMRON LY2N AC220/240 41

4.4. CẢM BIẾN QUANG 42
4.4.1. Cảm biến quang SHARP GP1A73A1 42
4.4.2. Cảm biến quang E3F-DS4C30 43
4.5. BỘ ĐỔI NGUỒN 220VAC - 12VDC 43
4.6. APTOMAT 44
4.7. CẦU CHÌ 44
4.8. NÚT NHẤN 45
CHƢƠNG 5. ỨNG DỤNG PLC ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH 46
5.1. GIỚI THIỆU PLC IVC 46
5.1.1. Khái niệm 46
5.1.2. Đặc điểm kỹ thuật 46
5.1.3. Cấu trúc cơ bản 49
5.1.4. Truyền thông 49
5.1.4.1. Truyền thông Modbus 50
5.1.4.2. Truyền thông N:N 51
5.1.4.3. Truyền thông Free port 51
v

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
5.2. PLC IVC1-2416MAR 51
5.2.1. Cấu hình 51
5.2.2. Sơ đồ nối dây 52
5.3. PHẦN MỀM AUTOSTATION 53
5.3.1. Giới thiệu 53
5.3.2. Download chƣơng trình 54
5.3.3. Một số lệnh cơ bản 57
5.3.3.1. Thƣờng mở 57
5.3.3.2. Thƣờng đóng 58
5.3.3.3. Lệnh out 58
5.3.3.4. Lệnh set 59

5.3.3.5. Lệnh reset 59
5.3.3.6. Timer đóng chậm TON 59
5.3.3.7. Timer mở chậm TOF 60
5.3.3.8. Bộ đếm lên Counter up (CTU) 61
CHƢƠNG 6. CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 62
6.1. PHÂN BỐ ĐẦU VÀO, ĐẦU RA 62
6.2. LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN 64
6.3. CHƢƠNG TRÌNH 71
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 87
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90




vi

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AC Alternating Current
AFTA Asean Free Trade Area
ASEAN Association of Southeast Asian Nations
CPU Center processing unit
CTD Counter Down
CTU Counter Up
DC Drect Current
I/O Input/Output
LAD Ladder Diagram
PC Personal Computer

PLC Programmable Logic Controller

vii

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Phân bố chiều quay của động cơ 37
Bảng 5.1 Đặc điểm kỹ thuật PLC IVC 46
Bảng 5.3 Cấu hình phần mềm AutoStation 53
Bảng 6.1 Phân bố đầu vào 62
Bảng 6.2 Phân bố đầu ra 63


viii

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Hệ thống đỗ xe tự động tại cao ốc Thảo Điền 5
Hình 1.2 Một bãi đỗ xe cao tầng tại Đức 6
Hình 1.3 Hệ thống dùng thang máy 9
Hình 1.4 Hệ thống dạng xếp hình 9
Hình 1.5 Hệ thống xoay vòng đứng 10
Hình 1.6 Hệ thống lắp ngầm 11
Hình 1.7 Hệ thống xoay vòng ngang 12
Hình 1.8 Hệ thống tháp xe 12
Hình 1.9 Hệ thống thang nâng di chuyển 13
Hình 1.10 Hệ thống tầng di chuyển 14
Hình 1.11 Mô hình trƣờng Cao Thắng 15
Hình 2.1 Visme bi 18

Hình 2.2 Thanh trƣợt bi 19
Hình 2.3 Phác họa cơ cấu truyền động 20
Hình 3.1 Cơ cấu truyền động ngang 24
Hình 3.2 Cơ cấu truyền động nâng, hạ 25
Hình 3.3 Mặt trên pallet 25
Hình 3.4 Mặt dƣới pallet 26
Hình 3.5 Mặt trƣớc nhà giữ xe 26
Hình 3.6 Mặt ngang nhà giữ xe 27
Hình 3.7 Pallet 27
Hình 3.8 Truyền động dọc 28
Hình 3.9 Truyền động ngang 29
Hình 3.10 Nhà giữ xe 30
Hình 3.11 Mô hình bãi đỗ xe cao tầng 31
Hình 3.12 Sơ đồ mạch động lực 32
ix

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
Hình 3.13 Sơ đồ nối dây PLC IVC1-2416MAR 33
Hình 3.14 Input 34
Hình 3.15 Rơ le trung gian 34
Hình 3.16 Bộ động cơ hệ thống 35
Hình 3.17 Module PLC IVC1-2416MAR 35
Hình 3.18 PLC 27-1200 36
Hình 3.19 Bảng điều khiển 38
Hình 4.1 Động cơ hộp số 24VDC 40
Hình 4.2 Động cơ hộp số 12VDC 40
Hình 4.3 Relay LY2N AC220/240 41
Hình 4.4 Sơ đồ chân Relay LY2N AC220/240 42
Hình 4.5 SHARP GP1A73A1 43
Hình 4.6 E3F-DS4C30 43

Hình 4.7 Bộ đổi nguồn 220/240VAC – 12VDC 44
Hình 4.8 Aptomat 44
Hình 4.9 Cầu chì 44
Hình 4.10 Nút nhấn 45
Hình 5.1 Cấu trúc PLC IVC1 49
Hình 5.2 Cấu trúc PLC IVC2 49
Hình 5.3 Thiết lập truyền thông 50
Hình 6.4 PLC IVC1-2416MAR 51
Bảng 5.2 Thông số PLC IVC1-2416MAR 52
Hình 5.5 Sơ đồ nối dây đầu vào 52
Hình 5.6 Sơ đồ nối dây đầu ra 53
Hình 5.7 Cửa sổ làm việc phần mềm AutoStation 54
Hình 5.8 Kiểm tra cổng Com PC 54
Hình 5.9 Kiểm tra chuẩn truyền thông AutoStation 55
x

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
Hình 5.10 Cài đặt cổng Com AutoStation 55
Hình 5.11 Xuất hiện thông báo 1 56
Hình 5.12 Xuất hiện thông báo 2 56
Hình 5.13 Nhấn download 57
Hình 5.14 Thƣờng mở 57
Hình 5.15 Ví dụ thƣờng mở 57
Hình 5.16 Thƣờng đóng 58
Hình 5.17 Ví dụ thƣờng đóng 58
Hình 5.18 Lệnh out 58
Hình 5.19 Ví dụ lệnh out 58
Hình 5.20 Lệnh set 59
Hình 5.21 Ví dụ lệnh set 59
Hình 5.22 Lệnh reset 59

Hình 5.23 Ví dụ lệnh reset 59
Hình 5.25 Ví dụ timer TON 60
Hình 5.26 Đồ thị timer TON 60
Hình 5.27 Lệnh timer TOF 60
Hình 5.28 Ví dụ timer TOF 60
Hình 5.29 Đồ thị timer TOF 61
Hình 5.30 Lệnh Counter up 61
Hình 5.31 Ví dụ counter up 61
Hình 5.32 Đồ thị counter up 61
Hình 6.1 Lƣu đồ thuật toán 64
Hình 6.2 Lƣu đồ thuật toán (tiếp theo) 65
Hình 6.3 Lƣu đồ thuật toán (tiếp theo) 66
Hình 6.4 Lƣu đồ thuật toán (tiếp theo) 67
Hình 6.5 Lƣu đồ thực hiện chƣơng trình (tiếp theo) 68
xi

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
Hình 6.6 Lƣu đồ thuật toán (tiếp theo) 69
Hình 6.7 Lƣu đồ thuật toán (tiếp theo) 70

1
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
MỞ ĐẦU
Lí do chọn đề tài: Việt Nam đang tiến dần lên thời kỳ quá độ chủ nghĩa xã hội
và đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa là cƣơng lĩnh chính trị của Đại hội Đảng
lần thứ XI (2013) và mục tiêu cơ bản của nƣớc ta. Sự tất yếu đó là kéo theo đời sống
nhân dân đƣợc nâng cao, số lƣợng phƣơng tiện giao thông ngày càng tăng. Với một đất
nƣớc từng trải qua giai đoạn kinh tế kém phát triển do đó hình thành nên một xã hội xe

máy, và có lẽ khi nói đến Việt Nam thì sau chiến tranh, thế giới sẽ nhắc đến một đất
nƣớc của thiên đƣờng xe máy. Nhƣng ngày nay, Việt Nam đang trên đƣờng hội nhập
và phát triển thì dần dần ôtô trở thành phƣơng tiện không còn là hàng xa xỉ. Trong khi
cơ sở hạ tầng lại không đáp ứng kịp với sự phát triển phƣơng tiện. Sự mất cân bằng này
dẫn đến sự mất mỹ quan đô thị do thiếu chỗ đậu xe, buộc phải đặt xe dƣới lòng đƣờng
gây tình trạng kẹt xe và tai nạn giao thông. Quỹ đất dành cho giao thông tĩnh hiện chỉ
đạt 10%, riêng khu vực nội thành chỉ đạt 2%, trong khi tiêu chuẩn đất dành cho giao
thông tĩnh phải từ 16-18%. Có thể nói quỹ đất cho giao thông đã quá tải do sự thiếu
tầm nhìn của các nhà lãnh đạo mà các thành phố lớn ở nƣớc ta đang phải chịu đựng
hiện nay.
Với tốc độ số lƣợng ôtô đăng ký mà năm sau cao hơn năm trƣớc trên 18%, trong
đó năm 2013 đã có sự vƣợt trội khi tăng 30% so với năm 2012. Cùng với việc Việt
Nam tham gia khu vực mậu dịch tự do ASEAN (AFTA), thì từ nay đến năm 2018, mức
thuế nhập khẩu ôtô nguyên chiếc khu vực ASEAN sẽ giảm dần cho đến 0%. Cụ thể
trong năm 2014, mức thuế nhập khẩu ôtô giảm còn 50%, năm 2015 còn 30%, năm
2016 còn 20%, năm 2017 là 10% và 2018 chỉ còn 0%. Nhƣ vậy, trong vòng 5 năm nữa
ngƣời tiêu dùng Việt Nam sẽ đƣợc thỏa mãn ƣớc mơ dùng ôtô giá rẻ. Đó là tín hiệu vui
cho ngƣời dân Việt Nam nhƣng lại là nỗi lo cho các nhà quản lí đô thị, nguy cơ không
còn chỗ đỗ xe là chắc chắn, dẫn đến các vấn đề tiêu cực cho cả kinh tế và xã hội [4].
Lấy ví dụ tại thủ đô Hà Nội, Uỷ ban nhân dân Hà Nội thống kê cho thấy, hơn
90% phƣơng tiện giao thông không có chỗ để xe, bãi đỗ xe công cộng chỉ đáp ứng từ
2
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
8% - 10%. Trong khi diện tích mặt đƣờng nếu so với số phƣơng tiện giao thông hiện
nay thì Hà Nội có tỷ lệ: 9-11 m
2
/phƣơng tiện, thấp hơn so với các đô thị khác nhƣ Đà
Nẵng: 17 m

2
/phƣơng tiện, Thành phố Hồ Chí Minh: 13 m
2
/phƣơng tiện, Singapore: 25
m
2
/phƣơng tiện. Thiếu chỗ đỗ xe nên ở Hà Nội bây giờ, nhiều con phố cả vỉa hè và
lòng đƣờng đều trở thành chỗ đỗ xe. Trên hầu hết các tuyến phố lớn nhỏ của Hà Nội
hiện nay, đi đâu ngƣời cũng bắt gặp những chiếc xe ôtô đỗ dƣới lòng đƣờng, vỉa hè,
gây mất mỹ quan đô thị [5].
Để giải quyết vấn đề giống nhƣ các đô thị Việt Nam đang đối mặt này, nhiều
nƣớc trên thế giới đã sử dụng hệ thống đỗ xe tự động (Automatic Car Parking), không
chỉ các nƣớc đất chật ngƣời đông ở Châu Á nhƣ Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore… mà
còn có cả các nƣớc Châu Âu và Châu Mỹ. Tại các nƣớc này, các công ty kinh doanh
bãi giữ xe tự động đƣợc chính phủ, nhà nƣớc khuyến khích, tạo nhiều ƣu đãi, thuận lợi.
Và thực tế đã cho thấy các hệ thống này giải quyết rất tốt thực trạng của ngành giao
thông sở tại.
Với những đòi hỏi của thực tiễn nhƣ đã nêu trên, chắc chắn hệ thống đỗ xe tự
động sẽ là một xu thế ở nƣớc ta trong tƣơng lai. Vì thế, để đón đầu trƣớc công nghệ
mới này, em đã chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao
tầng”, một phân khúc trong hệ thống đỗ xe tự động.
Mục đích nghiên cứu: Chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng phục vụ thí nghiệm,
thực hành điều khiển lập trình dùng PLC.
Đối tượng nghiên cứu:
- Hệ thống bãi đỗ xe cao tầng.
- Thiết bị lập trình điều khiển PLC IVC1-2416MAR.
- Phần mềm lập trình AutoStation.
Phạm vi nghiên cứu:
- Thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng.
3

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
- Ứng dụng PLC IVC1-2416MAR điều khiển mô hình bãi đỗ xe cao tầng phục vụ
thí nghiệm, thực hành.
Phương pháp nghiên cứu:
- Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết: thiết kế mô hình bãi đỗ xe cao tầng, tính
chọn thiết bị, điều khiển lập trình dùng PLC IVC1-2416MAR.
- Phƣơng pháp nghiên cứu mô phỏng: mô phỏng mô hình bằng phần mềm
Autocad, mô phỏng chƣơng trình bằng phần mềm Step7-MicroWIN.
- Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài: Đề tài này mang tính chất nghiên cứu và
ứng dụng, khi đề tài hoàn thành, nó có thể trở thành tài liệu tham khảo. Ứng dụng PLC
điều khiển mô hình nên nó có thể sử dụng phục vụ công tác thí nghiệm, thực hành.

4
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG
1.1. TÌNH HÌNH BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG Ở NƢỚC TA
Ở nƣớc ta hiện nay, đặc biệt là 2 đô thị lớn là Thành phố Hồ Chí Minh và Hà
Nội, các bãi đỗ xe ôtô tự lái ngày càng xuất hiện nhiều với 2 loại chính là tầng hầm và
nhà cao tầng. Nhƣng những bãi đỗ xe tự lái thông thƣờng có nhiều bất tiện nhƣ: dễ bị
mất cắp phụ tùng xe nếu vị trí đỗ không lắp camera an ninh, ngƣời lái không có kinh
nghiệm sẽ phải mất nhiều thời gian để đƣa xe vào vị trí (gây ra ùn tắc cục bộ) và rất
khó kiểm soát khí thải và tiếng ồn khi xe di chuyển trong khu vực đỗ. Và điều mà phần
lớn nhà đầu tƣ quan tâm là bãi đỗ xe tự lái chiếm nhiều diện tích của công trình (bình
quân 25 m
2

một vị trí đỗ xe) nên giải pháp bãi đỗ xe tự động là phƣơng án mà chúng ta
nên hƣớng tới. Hệ thống bãi đỗ xe tự động đã bắt đầu manh nha ở Việt Nam những
năm gần đây, nhƣng số lƣợng chỉ đếm trên đầu ngón tay. Một số công ty tại Việt Nam
đã đi tiên phong trong lĩnh vực này nhƣ Công ty cổ phần Đầu tƣ và Công nghệ Việt
Nam (INVETECH) , Công ty cơ khí cầu trục NMC… đều đi theo công nghệ và thiết bị
chuyển giao từ Nhật Bản và Hàn Quốc.
Ngày 10/5/2011, bãi đỗ xe ôtô tự động đầu tiên tại Việt Nam đã đi vào hoạt
động tại tòa nhà Thảo Điền ở Thành phố Hồ Chí Minh. Chỉ vẻn vẹn 66 m
2
và âm sâu
vào lòng đất 8 m nhƣng có thể chứa đƣợc 12 xe ôtô 4 – 7 chỗ. Hệ thống đỗ xe theo
phƣơng pháp xoay vòng ngang và đƣợc điều khiển bằng PLC với tổng vốn đầu tƣ hơn
300.000 USD.




5
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông

Hình 1.1 Hệ thống đỗ xe tự động tại cao ốc Thảo Điền
Ngày 16/7/2012, bãi đỗ xe ôtô tự động đầu tiên tại Hà Nội chính thức đi vào
hoạt động với vốn đầu tƣ 13 tỷ đồng. Hệ thống đỗ xe 5 tầng, 4 khoang lắp bằng khung
thép có sức chứa 30 ôtô loại 7 chỗ ngồi trở xuống.
Ngoài ra còn có các bãi đỗ xe ôtô tự động đã đi vào hoạt động nhƣ tại tòa nhà
Hải Vân Nam (132 Hàm Nghi, TP HCM), tòa nhà Nguyễn Huệ (Q1, TPHCM), tòa nhà
Ngọc Khánh (Ba Đình, Hà Nội), tòa nhà Viettrans (Lý Nam Đế, Hà Nội)….
1.2. GIỚI THIỆU BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG

1.2.1. Khái niệm, sự hình thành và phát triển
Hệ thống bãi đỗ xe tự động là hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý hoạt động
của hệ thống lƣu kho tự động mà hàng hóa là ôtô có độ chính xác cao.
Trong hệ thống, xe đƣợc lƣu giữ trong các khoang (block parkings) dƣới mặt đất
hoặc trên cao. Để thực hiện việc lƣu giữ, hệ thống sử dụng các thiết bị nâng chuyển và
có thể di chuyển theo các phƣơng: phƣơng ngang, phƣơng đứng, phƣơng chuyển động
xoay với độ chính xác và an toàn cao. Hoạt động đƣợc điều khiển từ máy tính. Nhiệm
vụ của máy tính là quản lý hoạt động của hệ thống nhƣ: số lƣợng xe đang đƣợc lƣu giữ,
số lƣợng khoang còn trống, trọng lƣợng xe phù hợp với hệ thống….
6
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông

Hình 1.2 Một bãi đỗ xe cao tầng tại Đức
Bãi đỗ xe ôtô tự động đầu tiên trên thế giới xuất hiện tại Mỹ năm 1918 theo kiểu
dùng thang máy đƣa lên tầng cao, sau đó lái xe ra tầng đỗ là kiểu đỗ xe nhiều tầng kết
hợp, hệ thống này sau đó lan sang Châu Âu.
Nhật Bản là nƣớc đầu tiên tại Châu Á ứng dụng hệ thống này vào năm 1975. Kể
từ năm 1982, Đức đã phát triển hệ thống bãi đỗ xe tự động đƣợc coi là hiện đại nhất thế
giới. Và do tính chất yêu cầu của đất nƣớc, các công ty Nhật Bản nhanh chóng phát
triển công nghệ này và ứng dụng rộng rãi từ năm 1985. Hiện nay, Nhật Bản và Hàn
Quốc là 2 quốc gia có số lƣợng hệ thống bãi đỗ xe ôtô tự động nhiều nhất thế giới.
1.2.2. Các yêu cầu cơ bản của bãi đỗ xe tự động
1.2.2.1. Sức chứa lớn nhất
Sức chứa lớn nhất là số lƣợng xe tối đa mà hệ thống có thể chứa đƣợc. Thông số
trên thể hiện quy mô của hệ thống bãi đỗ ôtô tự động. Theo số lƣợng xe, hệ thống bãi
đỗ xe ôtô tự động chia thành các loại sau:
- Loại quy mô gia đình: Sức chứa từ 1 đến 6 xe.
- Loại quy mô công cộng:

7
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
Loại quy mô nhỏ: Chứa từ 20 đến 50 xe.
Loại quy mô vừa: Chứa từ 50 đến 100 xe.
Loại quy mô lớn: Lớn hơn 100 xe.
1.2.2.2. Hệ số sử dụng diện tích
Hệ số sử dụng diện tích là tỷ số giữa diện tích mặt đất và số lƣợng xe giữ tối đa.
Thông số này phụ thuộc vào hệ thống sử dụng cũng nhƣ chiều cao công trình. Nó cho
ta biết mức độ sử dụng đất, từ đó chúng ta phải thiết kế mô hình và lựa chọn hệ thống
sao cho hệ số này là tối ƣu nhất.
1.2.2.3. Thời gian nhận hoặc trả xe
Đây là một thông số quan trọng thể hiện mức độ hiệu quả của hệ thống. Nó phụ
thuộc chủ yếu vào hai yếu tố sau:
- Tốc độ di chuyển của các thiết bị nâng chuyển: Bao gồm tốc độ nâng, tốc độ di
chuyển ngang và tốc độ di chuyển xe từ khung nâng vào các ô lƣu trữ. Các
thông số tốc độ đƣợc chọn theo các tiêu chuẩn quy định đối với các máy nâng
chuyển.
- Hành trình di chuyển của các thiết bị nâng - chuyển: Là thông số rất quan trọng.
Nó phải là con đƣờng ngắn nhất có thể. Do đó, thông số này đƣợc chọn theo
phƣơng án tối ƣu nhất, hoặc phụ thuộc vào sự bố trí các hệ thống nâng - chuyển
sao cho tối ƣu nhất.
1.2.4. Lợi ích của bãi đỗ xe tự động
- Tiết kiệm diện tích: Hệ thống tận dụng toàn bộ thể tích không gian nhờ vào khai
thác chiều cao của không gian. Bằng việc lƣu giữ xe ở độ cao nhất định so với
mặt đất, số lƣợng xe mà một trạm đỗ xe tự động có thể chứa gấp hàng chục lần
so với một bãi đỗ ôtô thông thƣờng. Ví dụ nhƣ với diện tích trên mặt đất có thể
chứa tối đa là 8 xe. Nhƣng khi xây dựng bãi đỗ xe tự động trên diện tích này
chúng ta có thể chứa khoảng 100 chiếc xe ôtô.

8
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
- Tiết kiệm thời gian: Thay vì khách hàng phải tự tìm chỗ để xe trong các bãi xe
thông thƣờng và khó khăn nhất là vào giờ cao điểm, với bãi đỗ xe tự động thì
khách hàng chỉ cần đƣa ôtô vào trạm đầu và nhập liệu là có thể an tâm ra khỏi
xe và đi làm việc khác. Mà không cần quan tâm vị trí để xe. Công việc này do
hệ thống đảm nhận. Nhƣ vậy tiết kiệm đƣợc thời gian cho khách hàng.
- Tối ƣu việc sử dụng năng lƣợng: Đầu tiên chúng ta không phải tốn nhiên liệu
cho việc di chuyển xe, tìm chỗ trong bãi. Và hoạt động của hệ thống đƣợc quản
lý bằng máy tính, máy tính có thể tối ƣu hóa năng lƣợng sử dụng.
- Không ô nhiễm môi trƣờng: Do hệ thống hoạt động hoàn toàn nhờ vào điện
năng nên không có khí thải trong quá trình vận hành hệ thống. Và hạn chế tối đa
ô nhiễm tiếng ồn. Vì tất cả các động cơ đều sử dụng động cơ điện.
- Không gây hƣ hại cho phƣơng tiện: Không gây va quẹt giữa các xe với nhau và
hệ thống cũng hoàn toàn không gây hƣ hại cho xe gửi vì hệ thống hoàn toàn tự
động.
- Chi phí hoạt động thấp: Do không có các nhân viên trông xe, bán vé nên toàn hệ
thống chỉ cần vài ngƣời giám sát hoạt động, điều khiển. Chì cần vài ngƣời điều
khiển vì toàn bộ hệ thống đƣợc quản lý bằng màn hình máy tính theo dõi từ xa.
- Dễ dàng bảo trì và sửa chữa: Do hệ thống cấu tạo từng phần độc lập với nhau về
mặt cơ khí.
- Khả năng linh hoạt cao: Tùy vào diện tích đất, mà chúng ta bố trí hệ thống theo
diện tích đất có sẵn. Và tùy vào nhu cầu mà quy mô hệ thống có thể thay đổi
cho phù hợp.
- Tính an toàn cao: Khả năng xe bị lấy cắp và phá hoại là hoàn toàn khó có thể
xảy ra. Nhờ các thiết bị cảm biến và giám sát bằng camera.

9
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
1.3. CÁC HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE TỰ ĐỘNG HIỆN NAY
1.3.1. Đỗ xe tự động hệ thống dùng thang máy
Với hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy, lái xe sẽ đƣa xe vào buồng thang
máy, thang nâng xe đến tầng đỗ xe, ngƣời lái đƣa xe ra khỏi thang máy và lái xe vào vị
trí đỗ.

Hình 1.3 Hệ thống dùng thang máy
 Đặc điểm đỗ xe tự động dùng thang máy [6]:
- Tiết kiệm diện tích đƣờng di chuyển nội bộ của xe khi lên xuống giữa các tầng
bên trong bãi đỗ xe, tuy nhiên vẫn tốn diện tích di chuyển cho xe trong từng
tầng.
- Tốc độ nâng hạ chậm do có xe và ngƣời với hệ thống 1 thang máy thì thời gian
lấy xe ra vào rất lâu
- Hiện nay đỗ xe tự động này ít phổ biến.
1.3.2. Đỗ xe tự động hệ thống dạng xếp hình

Hình 1.4 Hệ thống dạng xếp hình
10
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
Đỗ xe tự động dạng xếp hình lắp đặt rất phổ biến ngoài trời trên các đƣờng phố.
Hệ thống đỗ xe tự động này thƣờng có số lƣợng nhỏ (10 – 30 xe), rất cơ động và lấy xe
nhanh chóng, dễ dàng. Lắp thông dụng cho các công trình qui mô nhỏ (1 tầng hầm đỗ
xe) để tăng số lƣợng đỗ xe, rất phù hợp cho việc điều chỉnh thiết kế tự lái thông thƣờng

lên gấp đôi số lƣợng xe (bằng cách nâng 1 tầng) hoặc gấp ba (thêm 1 tầng âm bên
dƣới) mà ít ảnh hƣởng thiết kế có sẵn, tiết kiệm chi phí xây dựng do không phải xây
thêm sàn cho các tầng xe, tuy nhiên vẫn cần đƣờng dẫn cho xe vào vị trí đỗ xe. Thời
gian lấy xe lâu (bình quân 2,5 phút) cho hệ thống trên 30 xe nên không phù hợp cho
các hệ thống số lƣợng xe trên 30 xe, luôn luôn phải thiết kế chừa 1 cột trống để xếp
hình (tức 1 vị trí trống cho mỗi tầng) [6].
1.3.3. Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng

Hình 1.5 Hệ thống xoay vòng đứng
 Đặc điểm đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng [6]:
- Rất cơ động, tiết kiệm diện tích (30 m
2
).
- Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng đứng có thể xoay thuận chiều hoặc ngƣợc
chiều kim đồng hồ (hoặc 1 chiều).
11
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
- Dễ tháo lắp.
- Không thích hợp cho loại xe có kích thƣớc trung – lớn.
- Do giá thành cao nên sử dụng không phổ biến, phần lớn lắp đặt ở các khu đất
tạm sử dụng (sau đó tháo dỡ đi).
- Hệ thống đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng đứng chỉ phù hợp với xe kích thƣớc
nhỏ (xe 4 chỗ) không thích hợp cho xe kích thƣớc lớn.
1.3.4. Đỗ xe tự động hệ thống lắp ngầm

Hình 1.6 Hệ thống lắp ngầm
Hệ thống đỗ xe tự động lắp ngầm dƣới mặt đất, phù hợp cho mặt bằng nhỏ hẹp,
Tốc độ thang nâng 20-40 m/phút, tốc độ di chuyển ngang 20-30 m/phút. Số lƣợng xe

tối ƣu của hệ thống: 6-38 xe. Điều khiển đơn giản với màn hình cảm ứng (Touch
screen).
Hệ thống đỗ xe tự động này rất phù hợp cho các công trình tòa nhà có qui mô đỗ
xe nhỏ. Hình dạng khu đất thƣờng là hình chữ nhật với 1 cạnh ngắn và 1 cạnh dài.
Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng tầng của dự án Thảo Điền tại TP. HCM có
sức chứa 14 xe, trên diện tích 12 m x 6,5 m (78 m
2
) và 3 tầng xe với chiều sâu hầm 8
m. Với tốc độ nâng 14m/phút và tốc độ di chuyển tầng 20 m/phút, thời gian lấy, gửi xe
trung bình là 1,5 phút [6].
12
Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình bãi đỗ xe cao tầng

GVHD: ThS Bùi Thúc Minh SVTH: Đỗ Hoàng Thông
1.3.5. Đỗ xe tự động hệ thống xoay vòng ngang
Hệ thống đỗ xe tự động xoay vòng ngang rất phù hợp cho các công trình tòa nhà
có qui mô đỗ xe nhỏ. Hình dạng khu đất thƣờng là hình gần vuông với hai cạnh gần
bằng nhau [6].


Hình 1.7 Hệ thống xoay vòng ngang
1.3.6. Đỗ xe tự động hệ thống tháp xe

Hình 1.8 Hệ thống tháp xe