Thiết kế hệ thống giữ xe đạp tự động và ch tạo mô hình thu nhỏ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE ĐẠP TỰ
ĐỘNG VÀ CH TẠO MƠ HÌNH THU NHỎ

Người hướng dẫn: PGS.TS LƯU ĐỨC BÌNH
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN Q
NGƠ VĂN MINH

Đà Nẵng, 2018


MỤC LỤC
Chƣơng 1: TỔNG QUAN ..................................................................................... 4
1.1 Đặt vấn đề........................................................................................................ 4
1.2 Một số phƣơng pháp cất giữ xe đạp trên thế giới và ở Việt Nam................... 5
1.2.1 Các hệ thống đỗ đậu xe đạp nhỏ .................................................................. 5
1.2.1.1 Giá đỡ hình chữ U ngƣợc .......................................................................... 5
1.2.1.2 Bãi đỗ xe đạp dạng đứng ........................................................................... 7
1.2.1.3 Hệ thống giá đỡ đậu xe đạp xếp thành dãy ............................................. 10
1.2.2 Các thiết bị lƣu trữ xe đạp .......................................................................... 11
1.2.2.1 Các tủ khóa xe đạp riêng lẻ ..................................................................... 11
1.2.2.2 Thiết bị lƣu trữ xe đạp tập trung ............................................................. 12
1.2.3 Hệ thống lƣu trữ xe đạp ngầm tự động ...................................................... 14
1.2.3.1 Hệ thống nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn ............................................... 14

1.2.3.2 Hệ thống bãi đỗ xe đạp ngầm tự động nằm ngang ................................. 16
1.2.4. Phạm vi nghiên cứu:.................................................................................. 17
1.4 Hạn chế của đề tài: ........................................................................................ 18
1.5. Phƣơng pháp................................................................................................. 18
Chƣơng 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE ĐẠP NGẦM ............................. 19
2.1.2 Phƣơng án 2: Nhà giữ xe đạp ngầm hình hộp gồm 1 dãy để xe ................ 21
2.1.3 Phƣơng án 3: Nhà giữ xe đạp ngầm dạng hình hộp gồm 2 dãy để xe song
song ..................................................................................................................... 23
2.2 Tính tốn cơ cấu nâng hạ xe với kích thƣớc xe đạp thật .............................. 26
2.2.1 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống nâng hạ: .................................................... 27
2.2.2 Tính tốn cabin ........................................................................................... 27
2.2.3 Tính tốn đối trọng ..................................................................................... 29
2.2.4 Tính chọn cáp thép ..................................................................................... 29
2.2.5 Tính pulley dẫn động và pulley dẫn hƣớng .............................................. 32
2.2.5.1 Pulley dẫn động ....................................................................................... 32
i


2.2.6 Kiểm tra điều kiện bám của cáp trên pulley: ............................................. 33
2.2.6.1 Làm việc với tải danh nghĩa .................................................................... 33
2.2.6.2 Làm việc khi khơng có tải ....................................................................... 35
2.3 Tính tốn công suất động cơ nâng hạ............................................................ 36
2.4 Bộ Truyền Đai Răng ..................................................................................... 37
2.4.1 Tổng quát về đai răng:................................................................................ 37
2.4.2 Ƣu nhƣợc điểm của truyền động đai .......................................................... 38
2.4.3 Các dạng hỏng của bộ truyền đai ............................................................... 39
2.4.4 Tính tốn bộ truyền đai răng ...................................................................... 39
2.5 Thiết kế bộ truyền bánh răng ........................................................................ 41
2.5.1 Chọn vật liệu .............................................................................................. 41
2.5.2 Ứng suất cho phép ...................................................................................... 42

2.5.3 Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền.............................................. 44
2.5.4 Xác định các thông số ăn khớp .................................................................. 44
2.5.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc ....................................................... 46
2.5.6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn .............................................................. 46
2.5.7 Kiểm nghiệm răng về quá tải ..................................................................... 47
Chƣơng 3: SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ....................................................................... 49
3.1 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động “Gửi Xe” và “Lấy Xe” của mơ hình ........ 49
3.1.1 Sơ đồ khối ngun lý “Gửi xe”: ................................................................. 49
3.1.2 Sơ đồ khối nguyên lý “Lấy xe”: ................................................................ 49
3.2 Mạch điều khiển bằng PLC ........................................................................... 50
3.2.1 Sơ đồ mạch khi gửi xe vào ......................................................................... 50
3.2.2 Sơ đồ mạch khi lấy xe ra ............................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 58

ii


LỜI NÓI ĐẦU
Một số thành phố lớn ở các nƣớc trên thế giới để khuyến khích ngƣời dân sử
dụng xe đạp, chính quyền ở đây đã và đang phải đối mặt với một vấn đề đó: giải quyết
chỗ đỗ đậu, giữ xe đạp ở những nơi công cộng; trung tâm mua sắm; trƣờng học mà tập
trung nhiều xe đạp. Bãi giữ, đậu xe đạp phải đáp ứng đƣợc một số u cầu sau:Khơng
chiếm q nhiều diện tích đất sử dụng, Không mất mỹ quan nơi công cộng, Đảm bảo
sự an toàn tài sản cho ngƣời đi xe đạp,Chỗ đậu – giữ xe đạp phải gần địa điểm ngƣời
đi xe đạp muốn đến ,Việc gửi – lấy xe đạp phải thuận tiện, dễ dàng. Đây là vấn đề
nghiêm trọng mà chính quyền thành phố của một số nƣớc trên thế giới đang đặt ra và
cần giải quyết một cách triệt để. Nhằm giải quyết những vấn đề trên một số công ty
trên thế giới đã và đang nghiên cứu, chế tạo ra các nhà giữ xe đạp tự động dạng tầng
hoặc dạng ngầm.Cũng chính vì những lý do này Chúng em đã chọn đề tài “THIẾT KẾ
HỆ THỐNG GIỮ XE ĐẠP TỰ ĐỘNG” với đề tài này chúng em mong muốn góp

phần giải quyết vấn đề bãi đậu xe đạp cho các trƣờng học, trung tâm mua sắm, các
cơng ty xí nghiệp trong nƣớc. Đƣợc sự hƣớng dẫn chỉ bảo tận tình của PGS.TS Lƣu
Đức Bình. Chúng em đã hồn thành tốt đề tài này. Đây là đề tài giữ xe đạp tự động
đầu tiên ở Đà Nẵng Việt Nam, do tính thực tiễn của đề tài cho nên chúng em nghĩ với
đề tài này sẽ là tiền đề để giải quyết vấn đề bãi đỗ đậu xe đạp trong các trƣờng học,
cơng ty xí nghiệp. Sự thành cơng của đề tài này cũng có thể đƣợc mở rộng cho việc
thiết kế chế tạo bãi giữ xe máy ngầm tự động.
Trong q trình làm đề tài khơng tránh khỏi sai sót,chúng mong nhận đƣợc ý kiến
để đƣợc hoàn thiện hơn.
Cuối cùng chúng em cảm ơn thầy PGS-TS Lƣu Đức Bình đã tận tình hƣớng dẫn,
sửa chữa để giúp em hồn thành đồ án này.
Ngày 20 Tháng 5 Năm 2018
Ngô Văn Minh
Nguyễn Văn Quý

iii


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Chƣơng 1: TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề
Sự phát triển mạnh mẽ của dân số thế giới dẫn theo nhiều vấn đề cần đƣợc đặt ra và
giải quyết, một trong số đó là vấn đề về giao thông. Do dân số ngày càng tăng cho nên
lƣợng phƣơng tiện giao hiện đại (ô tô, xe buýt, tàu lửa,...) ngày càng tăng nhằm đáp
ứng nhu cầu đi lại của ngƣời dân. Lƣợng phƣơng tiện tham gia giao thông ngày càng
nhiều dẫn đến nảy sinh nhiều vấn đề: khí thải, tắc đƣờng, nhiên liệu, tiếng ồn,... Để
giải quyết những vấn đề trên, một số nƣớc tiên tiến trên thế giới khuyến cáo ngƣời dân
sự dụng các loại phƣơng tiện thân thiện với môi trƣờng chẳng hạn: các loại phƣơng
tiện chạy bằng điện, đi xe đạp, đi bộ,... Xe đạp là phƣơng tiện giao thông rất quen

thuộc với mỗi chúng ta, đây là phƣơng tiện giao thông có rất nhiều ƣu điểm: khơng
gây tiếng ồn, khơng thải khí độc ra mơi trƣờng, giúp tăng cƣờng sức khỏe cho ngƣời
sử dụng, giá thành thấp... do vậy ngày nay nó là một phƣơng tiện khơng thể thiếu trong
đời sống con ngƣời. Rất nhiều nƣớc phát triển trên thế giới (Nhật Bản, Mỹ, Trung
Quốc, Úc,...) khuyến khích ngƣời dân sử dụng xe đạp làm phƣơng tiện giao thơng
chính trong các thành phố lớn. Ở Việt Nam, thủ tƣớng Nguyễn Tấn Dũng vừa có chủ
chƣơng áp dụng chƣơng trình sử dụng xe đạp công cộng trong năm 2014 ở 5 thành
phố lớn: Hải Phịng, Hà Nội, Đà Nẵng, Tp. Hồ Chí Minh và Cần Thơ nhằm giải quyết
một số vấn đề về giao thông đô thị. Chiếc xe hai bánh đầu tiên ra đời vào những năm
thập niên 80 do một bá tƣớc ngƣời Đức sáng chế có tên Draisine hay Velocipede
(1817), và thuật ngữ bicycle (bi: hai, cycle: bánh) đƣợc đặt ra ở Pháp năm 1860
[1], nó đƣợc hình thành và phát triển cho đến ngày nay. Ở Việt Nam xe đạp đƣợc đƣa
vào sử dụng nhiều vào thời kỳ Pháp thuộc, chiếc xe đạp thồ đã trở nên niềm tự hào của
ngƣời dân Việt Nam bởi vì nó đã góp phần vào thắng lợi của chiến dịch Điện Biên
Phủ, trong chiến dịch này quân và dân ta đã sử dụng 21.000 chiếc xe đạp thồ để chở
lƣơng thực, thuốc men,... cung cấp cho tiền tuyến
[2]. Và từ đó xe đạp trở nên thân thuộc với ngƣời Việt Nam cho đến ngày nay, đặc
biệt đối với ngƣời có thu nhập thấp (học sinh, sinh viên, công nhân,...). Một số năm
gần đây văn hóa đi xe đạp ở Việt Nam đang dần bị mai một vì xe máy và ơ tơ đang
xâm nhập mạnh mẽ vào thị trƣờng và thay thế dần xe đạp ở Việt Nam. Xe đạp giờ chỉ
SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

4


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

còn là phƣơng tiện đi lại của tầng lớp có thu nhập thấp (học sinh – sinh viên, công

nhân, ngƣời nghèo), tuy vậy nó vẫn chiếm một vị trí quan trong xã hội. Ngƣợc lại trên
thế giới một số nƣớc tiên tiến đã và đang khuyến khích ngƣời dân sử dụng xe đạp làm
phƣơng tiện giao thơng chính, chính phủ một số nƣớc còn cấp xe đạp cho ngƣời dân sử
dụng nhằm mục đích giảm ơ nhiễm mơi trƣờng, tiếng ồn.
1.2 Một số phƣơng pháp cất giữ xe đạp trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1 Các hệ thống đỗ đậu xe đạp nhỏ
1.2.1.1 Giá đỡ hình chữ U ngƣợc
Giá đỡ hình chữ U ngƣợc trở nên phổ biến vào những năm thập niên 80 và trở thành
một trong những giá đỡ đƣợc sử dụng rộng rãi nhất ngày nay bởi những ngƣời đi xe
đạp. Kích thƣớc thiết kế tiêu chuẩn của giá đỡ hình chữ U ngƣợc 30 inches chiều dài
và 36 inches chiều cao, các thiết kế có đƣờng kính nhỏ hơn sẽ không cung cấp sự
chống đỡ đầy đủ cho xe đạp [4]. Thơng thƣờng hai xe đạp có thể đậu đối xứng hai bên
của giá đỡ và nó khơng gây ra vấn đề gì cho xe đạp cũng nhƣ ngƣời sử dụng nó. Giá
đỡ hình chữ U ngƣợc mang lại sự vững vàng ngăn cho xe đạp bị đổ, nghiêng, cho phép
bánh trƣớc và bánh sau đƣợc khóa một cách riêng biệt hoặc khóa cùng với khung xe
bằng cách sử dụng ổ khóa hình chữ U hoặc bằng dây xích. Giá đỡ hình chữ U ngƣợc
đƣợc giới thiệu một cách rộng rãi nhƣ một giá đỡ tiêu chuẩn dùng cho những nơi có
khơng gian bị giới hạn. Bởi vì nó có thiết kế hẹp, do đó nó trở nên lý tƣởng cho những
nơi vỉa hè nơi mà xe đạp có thể đậu một cách an tồn theo một trật tự và không làm
cản trở giao thông của ngƣời đi bộ. Các giá đỡ này sẽ đƣợc đặt dọc tuyến đƣờng nơi
chúng đƣợc nhìn thấy một cách rõ ràng. Để chống lại sự trộm cắp và phá hoại các giá
hình chữ U ngƣợc đƣợc chơn sâu xuống lịng đƣờng từ 250 - 300mm và có đƣờng kính
ống 50mm [5]. Thiết bị này có ƣu điểm dễ chế tạo, dễ lắp đặt, bảo trì và giá thành rẻ.
Nhƣng nhƣợc điểm đó là nó chiếm diện tích đất trống, mất mỹ quan thành phố, xe đạp
dễ bị mất cắp, hƣ hỏng, không đƣợc che chắn cẩn thận…

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

5


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 1. 1: Giá đỡ chữ U ngƣợc đặt tại trạm xe điện ngầm Anenue tại Brooklyn
– New York [4]

Hình 1. 2: Kích thƣớc và cách lắp đặt giá đỡ xe đạp chữ U ngƣợc[5]

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

6


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 1. 3: Sơ đồ tiêu chuẩn lắp đặt và bố trí các giá đỡ chữ U ngƣợc[5]
1.2.1.2 Bãi đỗ xe đạp dạng đứng
Bãi đỗ xe đạp dạng đứng là một kiểu thiết kế sáng tạo, nó cho phép các xe đạp
đƣợc giữ chặt nằm thẳng đứng trong khoảng từ 70 – 90oC tùy thuộc vào kiểu
mơ hình. Thiết kế này thì lý tƣởng cho những nơi diện tích khơng gian có sẵn
mà bị giới hạn, nhƣng lại có nhu cầu đậu xe đạp cao. Ý tƣởng chủ yếu của hệ
thống bãi đỗ xe đạp loại này là vừa hỗ trợ về việc cho phép các xe đạp đƣợc lƣu
trữ một cách thẳng đứng dùng cho những nơi có diện tích hạn hẹp và giúp sử
dụng không gian một cách tốt nhất có thể. Tùy thuộc vào nhà sản xuất, xe đạp
đƣợc khóa bởi bánh sau hoặc bởi khung xe, hầu hết các hệ thống giữ xe đạp
thẳng đứng có thể đƣợc trang bị một ổ khóa hình chữ U hoặc dây xích. Hệ

thống bãi giữ xe đạp thẳng đứng phải đƣợc lắp đặt trên một nền bê tông cứng
vững nằm dƣới lịng đất, hoặc chúng có thể đƣợc gắn vào tƣờng. Nhƣợc điểm
đối với hệ thống đỗ xe đạp thẳng đứng đó là phải nâng xe đạp vào giá đỡ. Rất
nhiều nhà sản xuất đã giải quyết vấn đề này bằng cách thiết kế một hệ thống
đòn bẩy giúp nâng xe đạp lên kệ hoặc thiết kế một rãnh dốc cho phép ngƣời
dùng lăn xe đạp vào vị trí trên giá đỡ. Thật đáng tiếc, việc lắp đặt và sự bảo trì
của các giá đỡ làm cho hệ thống này trở nên tốn kém nên không đƣợc sử dụng
một cách rộng rãi.

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

7


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 1. 4: Hệ thống đỗ xe đạp dạng dựng đứng thiết kế bởi Cyclepod[4]

Hình 1. 5: Các kích thƣớc và tiêu chuẩn lắp ráp hệ thống đỗ xe đạp dạng thẳng
đứng treo trên trần nhà [6]

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

8

Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 1. 6: Kích thƣớc và cách lắp đặt giá đỡ đậu xe đạp dạng thẳng đứng treo
vào tƣờng[6]

Hình 1. 7: Tiêu chuẩn – kích thước lắp đặt hệ thống đậu xe đạp dạng thẳng đứng[6]

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

9


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

1.2.1.3 Hệ thống giá đỡ đậu xe đạp xếp thành dãy
Thiết kế giá đỡ đậu xe đạp hai tầng là một lựa chọn khả thi khi nhu cầu đỗ đậu xe đạp
cao, khơng gian bị hạn chế và có khoảng hở độ cao đủ đáp ứng. Ƣu điểm chính của giá
đỡ hai tầng này là tiết kiệm tiềm năng không gian bởi vì các xe đạp đƣợc lƣu trữ trong
một hệ thống hai tầng. Hệ thống này lý tƣởng cho những nơi địi hỏi mật độ đậu xe
đạp cao, diện tích khơng gian sử dụng bị hạn chế. Hệ thống này gây một số phiền tối
cho ngƣời đi xe đạp đó là họ phải nâng xe đạp của họ lên giá đỡ (đặc biệt trên tầng
hai). Một số nhà chế tạo gắn thêm một hệ thống đòn bẩy đƣợc thả xuống đất nhằm
giúp cho ngƣời đi xe đạp đẩy xe vào hệ thống này và sau đó nâng nên giá đỡ, trên giá
đỡ của hệ thống ngƣời dùng có thể khóa xe của mình bằng khóa hình chữ U hoặc bằng
xích.

Hình 1. 8: Hệ thống bãi đậu xe đạp hai tầng Josta sử dụng cho việc đỗ xe đạp
trong nhà – Nguồn: www.josta.de[4]

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

10


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 1. 9: Hệ thống bãi đậu xe đạp hai tầng có cần đẩy bằng thủy lực tại Taipei
– Trung Quốc – Nguồn: www.trtc.com.tw [4]
1.2.2 Các thiết bị lƣu trữ xe đạp
1.2.2.1 Các tủ khóa xe đạp riêng lẻ
Tủ khóa xe đạp riêng lẻ là những hộp đứng độc lập, đƣợc thiết kế chung cho
việc lƣu trữ một chiếc xe đạp. Thiết bị này đƣợc phân thành hai loại: loại nằm ngang
và loại thẳng đứng. Tủ khóa xe đạp có lẽ là một lựa chọn an toàn nhất cho việc lƣu trữ
và đậu xe đạp trong khoảng thời gian dài... Hộp tủ khóa xe đạp thƣờng đƣợc làm bằng
kim loại hoặc bằng nhựa dẻo có độ bền cao nhằm bảo vệ xe đạp khỏi các điều kiện
thời tiết xấu và sự phá hoại. Sử dụng tủ khóa xe đạp riêng lẻ sẽ tiết kiệm thời gian hơn
bởi vì ta chỉ cần khóa tủ lại khơng cần khóa xe đạp vào giá đỡ. Thiết bị này có một
khuyết điểm đó là nó chỉ lƣu trữ đƣợc một hoặc hai xe đạp trong một tủ khóa, điều này
làm cho nó chiếm diện tích khơng gian sử dụng hơn là những lựa chọn đậu xe đạp kiểu
khác [4].
Các tủ khóa xe đạp riêng lẻ đặt tại những nơi cơng cộng thì thƣờng đƣợc th
bởi tƣ nhân trong một ngày hoặc một năm. Ngƣời sử dụng đƣợc nhận diện và đƣợc
nhận một chìa khóa duy nhất. Ngồi ra, ngƣời dùng phải trả thêm một khoảng phí cho

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

11


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

các dịch vụ cộng thêm: sự an toàn và chỗ dự trữ. Các tủ khóa này cho phép ngƣời
dùng lƣu trữ các phụ tùng đi kèm một cách an toàn chẳng hạn: mũ bảo hiểm, quần áo,
ghế ngồi trẻ em,... Thiết bị này có thể đƣợc khóa bằng chìa, khóa móc, thẻ thơng minh,
khóa bàn phím số. Nhƣợc điểm của thiết bị này là chiếm diện tích, khơng gian sử
dụng, giá thành cao.

Hình 1. 10: Tủ khóa xe đạp riêng lẻ đƣợc sử dụng tại Brugge[7[

Hình 1. 11: Kích thƣớc của một tủ khóa xe đạp riêng lẻ[6
1.2.2.2 Thiết bị lƣu trữ xe đạp tập trung
Tại Budaors – Hungary ngƣời ta đã chế tạo ra một thiết bị lƣu trữ xe đạp tập trung có
dạng hình trụ thay vì hình hộp. Thiết bị này đƣợc thiết kế một cách thu gọn, tự động,
mang tính kinh tế và hiện đại với độ an toàn cao cho các xe đạp. Các xe đạp đƣợc lƣu
SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

12


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

trữ tách biệt với nhau, để giúp cho xe đạp có thể đứng đƣợc bên trong và ngăn ngừa

việc lƣu trữ những thiết bị không mong muốn. Nhà thiết kế đã sử dụng thiết bị hỗ trợ
dẫn hƣớng bánh xe và cảm biến xác định vị trí. Thiết bị này thì khép kín và có thể nhìn
xun xuất bên trong, nó có thể vừa bảo vệ xe đạp và các thiết bị đi kèm theo chúng.
Quy trình lƣu trữ rất đơn giản và đƣợc bảo mật bằng mã PIN hoặc bằng thẻ, thiết bị
đƣợc trang bị hệ thống camara quan sát liên tục. Nhƣợc điểm của thiết bị này đó là chỉ
cho phép ngƣời sử dụng lƣu trữ xe đạp của họ trong vòng 24 giờ, những xe đƣợc lƣu
trữ quá số giờ quy định sẽ bị di chuyển đi nơi khác. Thiết bị có hệ thống báo hiệu cịn
chỗ trống hay đã đầy nhờ vào logo đặt trên đỉnh của thiết bị, khi các bánh xe đạp hiện
thị đèn màu xanh có nghĩa là cịn chỗ trống, màu đỏ nghĩa là đã đầy xe. Thiết bị này
đƣợc kết nối với hệ thống điện thoại giúp ngƣời dùng có thể thanh tốn cƣớc sử dụng
qua điện thoại. Các thông tin hƣớng dẫn sử dụng đƣợc dịch ra nhiều thứ tiếng trong đó
có tiếng Hungary. Đây là sản phẩm đƣợc chế tạo bởi hãng BICY và đƣợc xây dựng từ
sự cung cấp, hỗ trợ của Liên Minh Châu Âu

Hình 1. 12: Mơ hình thiết bị lƣu trữ xe đạp tự động tập trung dạng trụ tại Budaors –
Hungary[8]

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

13


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 1. 13: Cấu tạo bên trong của thiết bị lƣu trữ xe đạp tập trung tại Budaors –
Hungary[8]

Hình 1. 14 :Cấu tạo mơ hình thực tế và qui trình lƣu giữ xe của thiết bị tại Budaors –

Hungary[8]
1.2.3 Hệ thống lƣu trữ xe đạp ngầm tự động
1.2.3.1 Hệ thống nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn
Mặc dù Nhật Bản là một nƣớc có ngành chế tạo ơ tơ hiện đại trên thế giới, hệ thống
giao thơng cơng cộng thì có lẽ là tiên tiến nhất trên hành tinh, nhƣng xe đạp vẫn là một
phƣơng tiện phổ biến thƣờng thấy trong giao thông đông đúc ở Nhật. Thật không may,
không gian dành cho việc đỗ đậu xe đạp tại Nhật bị hạn chế cho nên ngƣời đi xe đạp
thƣờng miễn cƣỡng để xe đạp của họ trên vỉa hè điều này gây cản trở cho ngƣời đi bộ,
và họ thƣờng phải chịu phạt rất nặng vì hành vi này. Để giải quyết vấn đề này, tại
Tokyo – Nhật Bản hãng Giken Seisakusho vừa chế tạo thành công hệ thống lƣu trữ xe
SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

14


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

đạp tự động dƣới đất có tên ECO Cycle. Hệ thống này có khả năng lƣu trữ 204 chiếc
xe đạp và cho phép ngƣời dùng gửi và nhận xe trong khoảng 13 giây [9]. Hệ thống này
có ƣu điểm xe đạp đƣợc lƣu trữ dƣới lòng đất giúp chúng đƣợc bảo vệ khỏi thời tiết
xấu, sự trộm cắp, tiết kiệm không gian sử dụng và tạo đƣợc vẻ đẹp cảnh quan đô thị.
Thiết bị này có khả năng chống động đất ở Nhật Bản bởi bức tƣờng hình trụ đƣợc làm
bởi những cọc thép đƣợc ép chặt xuống đất, chúng đƣợc chế tạo bằng những vật liệu
đúc sẵn, có khả năng lƣu trữ xe đạp có trọng lƣợng 30kg, có kích thƣớc: nằm sâu dƣới
lịng đất 11.65 m, có đƣờng kính 8.55 m [9].
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
- Mỗi xe đạp đƣợc gắn một IC tag ở khung phía trƣớc đƣợc đọc một cách tự động bởi
một cảm biến nằm phía trƣớc cửa ra vào, khi cảm biến nhận biết có xe thì cửa sập

bánh xe trƣớc (Font Wheel Shutter) tự động mở ra và kẹp lấy bánh trƣớc của xe nhằm
giúp xe đứng vững.
- Sau đó bánh xe trƣớc đƣợc kẹp chặt bởi hệ thống hàm kẹp, nhấc bánh xe trƣớc lên
khỏi mặt đất và sau đó ngƣời dùng nhấn nút “the Loading Button”, quẹt thẻ tiến hành
gửi xe.
- Cửa vào sẽ tự động mở ra và sau đó xe đƣợc chuyển vào bên trong hệ thống EcoCycle. Cửa ra vào đóng lại, kết thúc việc tải xe.
- Hệ thống nâng chuyển sẽ mang xe xuống lòng đất và thực hiện hành động xoay để
đƣa xe đạp vào pallet trống.
- Hệ thống nâng chuyển sẽ trƣợt tới và đẩy xe đạp vào pallet trống đã đƣợc mã hóa số
thứ tự tƣơng ứng với IC tag.
Muốn lấy xe ngƣời đi xe đạp chỉ việc dùng thẻ gửi xe của mình quẹt lên máy quét lập
tức hệ thống sẽ đến vị trí xe đạp đã đƣợc mã hóa để lấy xe và trả xe cho ngƣời dùng.

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

15


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 1. 15: Hệ thống lƣu trữ xe đạp ngầm Eco-Cycle tại Tokyo – Nhật
1.2.3.2 Hệ thống bãi đỗ xe đạp ngầm tự động nằm ngang
Đây là hệ thống bãi đậu xe đạp ngầm cơ khí nằm ngang đầu tiên trên thế giới bắt đầu
đƣa vào hoạt động. Nó là hệ thống có dung tích chứa lớn, có khả năng lƣu trữ và lấy
xe ra với cơ cấu chuyển động trƣợt ngang. Là một giải pháp tối ƣu cho việc sử dụng
hiệu quả không gian dƣới đất và dƣới đƣờng ray xe lửa trong các khu vực thành phố.
Thiết bị này có tên Sagami-Ono Station West Bicycle Parking Lot, có dung tích chứa
lên tới 2385 chiếc xe đạp, bắt đầu đƣa vào sử dụng năm 2011 [11]. Hệ thống này có

nguyên lý hoạt động cũng giống nhƣ hệ thống bãi đỗ xe đạp ngầm tự động dạng trụ
Eco-Cycle tại Tokyo – Nhật Bản

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

16


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 1. 16: Nguyên lý hoạt động của hệ thống giữ xe đạp ngầm Eco-Cycle tại Tokyo –
Nhật Bản[9]

Hình 1. 17: Hệ thống bãi đỗ xe đạp ngầm tự động cơ khí nằm ngang tại Tokyo – Nhật
Bản[11]

Hình 1. 18: Kết cấu bên trong hệ thống và qui trình lấy – gửi xe[11]
1.2.4. Phạm vi nghiên cứu:
- Tổng quan các dạng lƣu trữ xe đạp; các nhà giữ xe tự động trên thế giới
- Đƣa ra các phƣơng hƣớng lựa chọn để thiết kế nhà giữ xe đạp ngầm tự động
- Thiết kế tổng quan nhà giữ xe đạp ngầm tự động với kích thƣớc xe đạp
thực,Tính tốn cơ cấu nâng hạ xe để chọn công suất động cơ nâng hạ theo kích

SVTH: Ngơ Văn Minh – Nguyễn Văn Q

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

17

Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

thƣớc xe đạp thật
- Thiết kế và thi cơng mơ hình mơ phỏng nguyên lý hoạt động nhà giữ xe đạp
ngầm tự động với kích thƣớc của xe đạp mơ hình
- Lập trình cho mơ hình mơ phỏng ngun lý hoạt động của nhà giữ xe đạp ngầm
tự động
- Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát hoạt động của mô hình mơ phỏng nhà
giữ xe đạp ngầm tự động
1.4 Hạn chế của đề tài:
- Chƣa tính tốn, lựa chọn cơng suất của động cơ xoay, động cơ kéo robot, động
cơ kéo cơ cấu kẹp theo kích thƣớc xe đạp thật
- Chƣa tính tốn độ bền, lựa chọn vật liệu chế tạo kết cấu khung nhà giữ xe đạp
ngầm tự động phù hợp với điều kiện môi trƣờng thực tế
- Chƣa tính tốn lực kẹp cần thiết của cơ cấu kẹp với kích thƣớc xe đạp thực
- Phƣơng pháp mã cho từng vị trí ngăn gửi xe chƣa tối ƣu
1.5. Phƣơng pháp
- Nghiên cứu các dạng nhà giữ xe đạp ngầm tự động trên thế giới đã đƣợc công bố
và đƣa vào sử dụng
- Sử dụng phần mềm Solidworks,
- Nghiên cứu lý thuyết lập trình PLC S7-1200 để viết chƣơng trình cho mơ hình
mơ phỏng ngun lý hoạt động nhà giữ xe đạp ngầm tự động theo kích thƣớc xe
đạp mơ hình
- Thi cơng mơ hình mơ phỏng ngun lý hoạt động của nhà giữ xe đạp ngầm tự
động với kích thƣớc xe đạp mơ hình
- Tham khảo tài liệu tính tốn về thang máy để tính tốn cơ cấu nâng – hạ xe theo
kích thƣớc xe đạp thật

SVTH: Ngơ Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

18


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Chƣơng 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIỮ XE ĐẠP NGẦM
2.1 Các phƣơng án thiết kế Trong đề tài này, giả thuyết muốn thiết kế nhà giữ xe
đạp ngầm có khả năng chứa 150 chiếc xe đạp bởi vì nó phù hợp với số lƣợng xe của
một bãi xe gửi thực tế (100 – 200 chiếc/bãi giữ xe). 2.1.1 Phƣơng án 1: Nhà giữ xe
đạp ngầm dạng trịn

Hình 2. 1: Bản vẽ tính tốn sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng trịn

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

19


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Nguyên lý hoạt động của bãi giữ xe dạng trịn

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hầm giữ xe dạng trịn
Đối với phƣơng án này, theo kích thƣớc của xe đạp thật (1600mm x 560mm x 640mm)

tơi tính tốn đƣợc mỗi tầng có khả năng chứa đƣợc 15 chiếc, nhƣ vậy để có khả năng
chứa 150 chiếc xe thì ta cần 10 tầng, mỗi tầng có độ cao 1m.
Diện tích đất cần sử dụng để xây dựng nhà xe dạng tròn:
Snhaxe    R 2  3,14 42  50.24  m2 

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

20


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

2.1.2 Phƣơng án 2: Nhà giữ xe đạp ngầm hình hộp gồm 1 dãy để xe

Hình 2.4: Bản vẽ tính tốn sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm dạng hình chữ nhật 1 dãy để xe

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

21


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 2.5 Bản vẽ dạng nhà xe hầm dạng 1 dãy

Hình 2.6 Nguyên lý là việc của hầm giữ xe một dãy

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

22


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Với phƣơng án này ta có diện tích nhà giữ xe:
Snhaxe  D  R  12,5 4  50  m2 
Nhƣ vậy ta thấy với cùng diện tích 50 (m2), cùng độ cao 10 m (10 tầng) nhƣng ta thấy
phƣơng án này có khả năng lƣu trữ lên tới 160 chiếc xe đạp (mỗi tầng chứa đƣợc 16
chiếc), nhiều hơn nhà giữ xe đạp ngầm dạng tròn 10 chiếc
2.1.3 Phƣơng án 3: Nhà giữ xe đạp ngầm dạng hình hộp gồm 2 dãy để xe song
song

Hình 2.7: Bản vẽ tính tốn sơ bộ nhà giữ xe đạp ngầm hình chữ nhật 2 dãy để xe

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

23


Thiết kế hệ thống bãi giữ xe tự động

Hình 2. 8 Hầm giữ xe hai dãy song song

Hình 2. 9 Nguyên lý làm việc của hầm giữ xe hai dãy song song

SVTH: Ngô Văn Minh – Nguyễn Văn Quý

GVHD: PGS.TS. Lƣu Đức Bình

24