OTOMATİK KONTROLLÜ OTOPARK SİSTEMİ TASARIMI VE PROTOTİPİ

Ümit DURANª

ªKarabük Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Tasarım ve Konstrüksiyon Öğretmenliği Karabük/TÜRKİYE

Tel: 05462598724 e-posta: dvu_fb@hotmail.com

Özet

Bu çalışmada otopark sıkıntısı çekilen şehirlerde daha az yer kullanılarak, daha güvenli şekilde otomasyon haline getirilmiş bir Otomatik Kontrollü Otopark Sistemi Prototipi oluşturulmuştur. Otopark sistemi x, y, z doğrusal hareketli 3 eksenden oluşmaktadır. X eksende 118 mm, y eksende 109 mm, z eksende ise 190 mm hareket alanına sahiptir. Karşılıklı iki blok üzerinde her blokta ikişer park platformu bulunmakta ve toplam dört araç kapasitesine sahiptir. Otopark sistemi 360x266x278 ebatlarında tasarlanmıştır. Sistem Arduino Mega kontrol kartı ile kontrol edilmiş olup C programlama dili kullanılarak yazılımı yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler: otopark, otomatik, robot, üç, eksen.

1. Giriş

Otopark, motorlu araçların toplu halde park ettikleri açık ya da kapalı alandır. Otoparklar araçların disiplin içinde park etmesi ve trafiği sıkıştırmaması için yapılmıştır. Şehirlerde artan araç sayısı ile orantılı bir şekilde, sürücülerin park yeri ihtiyacını karşılayamamaları sonucu, ortaya çıkan araç dolaşım problemi ve bunun doğurduğu olumsuz etkilerinin tümü otopark problemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Problem şehir içi ulaşım düzeyinde düşünüldüğünde, araç hareketlerine ayrılmış arazi şeritleri olan yollar, otopark haline gelerek; bağlantı, erişim ve hareket fonksiyonlarını yapamayan bir sistem haline dönüşmektedir. Otopark probleminin şehir hayatına etkileri, günümüzde göz ardı edilemeyecek boyutlara erişmiştir. Problemin, kamuya ve kişilere yüklediği maddi maliyetlerin yanı sıra, yaşam kalitesindeki düşüş, sağlıksız bir çevre oluşumu gibi yönleri de vardır. Otopark sorunu yaşayan bazı ülkeler 1960’ların başında bu sorunlarını çözmek için otomatik otopark sistemleri üzerinde çalışmaya başlamışlardır. Otomatik otopark sistemleri ilk önceleri hızlı bir şekilde Japonya ve Amerika’da kullanılmaya başlamış olup; 1970’lerin başı ile 1980’lerin sonu arasındaki dönemde ise Çin, Filipinler ve Singapur olmak üzere çeşitli ülkelerde yüzlerce otomatik otopark inşa edilmiştir. Özellikle Japonya'da halen 2.000.000’dan fazla araç bu sistemlere park etmektedir ve her yıl yaklaşık 150.000 araçlık yeni sistem kurulmaktadır. Ayrıca Münih, Berlin, Paris, Londra, Viyana, Zürih, Varşova ve Edinburg gibi büyük her Avrupa kentinde de bu sistemler yıllardır kullanılmaktadır [1].

Otomatik otopark sistemleri, kısaca, kullanıcıların otopark içerisine girmeyip araçlarını bir kabul odasında bıraktıkları ve araçların otomatik taşıyıcılarla park hücrelerine yerleştirildiği akıllı sistemlerdir. Sistemin temel çalışma prensibi, sürücülerin herhangi bir müdahalesi olmaksızın, araçların sisteme giriş yaptıkları kabul odalarından hareketli platformlarla alınıp, robot asansörler vasıtasıyla, önceden belirlenmiş park yerlerine götürülerek park edilmesidir [2].

Türkiye’nin 15 milyonluk motorlu taşıt parkının yaklaşık %20’lik dilimini oluşturan İstanbul, bünyesinde yaklaşık 1,85 milyonu otomobil olmak üzere, 2,8 milyon taşıt bulundurmaktadır. 2000 yılında ülkemizde 1.000 kişiye düsen araç sayısı yaklaşık 100 iken, 2011 verilerine göre bu değer 202’dir [3] .

Bireylerin, konut alırken dikkat ettikleri diğer bir hususun konutun yüzölçümü ve oda sayısı olduğu ortaya konmuştur. Aynı şekilde konutun bulunduğu sitede otopark ve suni gölet, sus havuzu vb. bulunması da fiyat üzerinde pozitif bir etki bırakmaktadır [4].

2. Materyal Ve Metot

Bu çalışmada her geçen gün daha fazla sorun haline gelen otopark ihtiyacını karşılamak, şehir merkezlerinde ki otopark sorunlarını çözmek için otomatik kontrollü otoparkların yapılmasına gereken önemi göstermek gerekmektedir. Otomatik kontrollü parkların gerekli park ihtiyaçlarını karşılama seviyesine ulaşması ile görsel kirliliğin, çevre kirliliğinin, zaman kaybı ve ekonomik kayıpların geleneksel otoparklara göre minimum seviyeye indiği görülecektir.

Şekil 2.1: Otopark tasarımı genel görünüş

Sistemin tasarımı şekil 2,1’de görüldüğü gibi üç eksende hareket edecek şekilde tasarlandı. Prototip üretiminde gövdenin yapılması için kullanılan malzeme plexiglass olarak tercih edilmiştir. Park platformlarını tutan profiller ise alüminyum kare profiller kullanılarak yapmıştır. Üç eksende hareket ederek araçları park etmektedir. X ve y eksenleri z ekseni yani asansör kabinine bağlı olarak hareket etmektedir. Şekil 2,2’de Z ekseni vidalı mille tahrik edilmiş olup lineer yataklarla yataklamış Dc Motorla tahrik edildi.

Şekil 2.2: Asansör kabini

Şekil 2.3: X ve y tablaları

Şekil 2,3 de ki x ve y tablalarını –x, +x ve -y, +y yönde hareket ettiren Dc Motorlar görülmektedir. Doğrusal hareket yapan bu tablalar kayıt-kızak sistemi yapılarak yataklanmıştır. Sistemin hareket kontrolleri şekil 2.4’de ki Adruino Mega kontrol kartı ile C programlama dilinde kodlandı.

Şekil 2.4: Kontrol kartı

Şekil 2.5: Limit ve manyetik switch

Gerekli kodlara ek olarak ise şekil 2,5 ve şekil 2,6 de ki Limit Switch’i, Manyetik Switch ve Encoder ile gerekli bilgiler alınarak eksenleri sıfırlama ve eksenlerin istenilen mesafede hareketi, gerekli durma ve kontrol noktaları oluşturularak hatalara yer vermeden çalışması sağlandı.

Şekil 2.6: Asansör tahrik mili ve encoder

X ekseni manyetik switch yardımı ile konumu okunarak y ekseni limit switch yardımı ile z ekseni ise encoder ve limit switchi tarafından konumları belirlenerek sıfırlanmaları yapıldı. Sistem ilk başlatıldığı anda ilk önce x sonra y ve daha sonra z ekseninde sıfırlanarak araç alma konumuna gelmektedir. Bu sıfırlama Dc Motorlardan kaynaklanan, yataklamadan kaynaklanan veya sistemin gücü kesilerek yazılan program haricinde gerçekleşecek olayın sorunsuzca düzeltilmesini sağlamak için yapıldı.

2.2. Sürücü Kart Arduino PWM ile DC Motor Sürmesi ve Hız Kontrolü

Adriuno MEGA kontrol kartı kullanılarak kontrol edilen sistem, gerekli DC Motor tahrikleri ve limit Switch’lerine cevap vermesi için programlaması yapılmıştır. Sistemin hareketini sağlayan motor kontrollerinde problem çıkmadan tahrik edilmesi sağlandı. Bu motorların kontrolleri gereken switch’lerden gelen sinyaller ile verilen bilgilerin kartta değerlendirilmesi yapılarak yürütme veya durdurulması sağlandı. Genel olarak malzeme esneme problemleri azda olsa görülmüştür. Bunun için yeterli yaklaşma seviyesi yaklaşık 2 mm artan veya azalan yönde tolerans verilerek çözüldü. Arduino MEGA kitimizde DC motor sürmesi gerçekleştirildi. Görüldüğü üzere Şekil 2,7’de uygulamada PWM kullanımı ile belirli bir dijital pinden güç çıkışı sağlayarak, motoru sürdü. Bu uygulama hız kontrollü olarak gerçekleştirildi.

Şekil 2.7. Arduino devre bağlama

2.3. Uygulamalar

Şekil 2.8 Eksenlerde araba taşıma

Otomatik kontrol otopark sisteminde üç eksende hareket sağlanmaktadır. Sistem başlatıldığı anda ilk önce x ekseni sonra y ekseni sonrada z ekseni olmak üzere switchlerden alınan bilgilere göre sıfırlanarak tabla almak için hazır konuma gelir. Gelen araç için ilgili tabla şekil 2,8’de ki a şemasındaki 4 numarada bulunan boş tabla Lcd keypad’den çağırılır. Y eksen motoru çalışarak asansör kabininin içine hareket eder y ekseninde 109 mm, gittikten sonra y eksen motoru durarak z eksen motoru çalışmaya başlar 185 mm asansör yukarı ilerler ve sonra z eksen motoru durur. X eksen motoru 118 mm harekete başlayarak b şemasında ki tablasız platforma doğru hareket eder istenilen mesafe alındıktan sonra, z ekseni -26 mm aşağı yönde hareket eder. Üzerinde araba bulunan tabla 4 numaralı platform üzerinde kalarak park edilir. X ekseni tekrar asansör kabinin içine çağırılır, hareketini manyetik sensör uyarılana kadar devam eder. X tablası dönüş işlemini tamamladıktan sonra asansör –z ekseninde hareket başlar ve gerekli mesafe encoder yardımı ile okunduktan sonra durur, y ekseni tabla almak için komut verilmesini bekler. Gelen araçlar için aynı işlemleri Lcd Keypad’den komut verilerek programın aktif olması ve yazılım bilgilerine göre sistemin çalışması sağlanır.

Kat

Boş çıkma süresi (sn)

Dolu çıkma süresi (sn)

1

7.2

7.1

2

7.2

7.1

3

11.3

11.2

4

11.3

11.2

Şekil 2.9 katlar arası hareket-zaman çizelgesi

Araçların katlara ulaşma süreleri ölçülerek boş tabla ile araba bulunan tablanın katlara ulaşmadaki zaman farkı ölçüldü. Bu ölçümler şekil 2,9’de görüldüğü gibi zaman çizelgesi test sonuçlarının verilmiştir. Bir numaralı ve iki numaralı park yerlerine üzerinde araç bulunmaya sistem 7,2 saniyede, üzerinde araç bulunan sistem ise bir saniyelik gecikme ile ulaşmıştır. Çünkü gecikme sebebi kullanılan araç ağırlığının 123 gr olması 0,1 saniyelik bir gecikmeye neden olmuştur. Aynı gecikmeler üç ve dört numaralı platforma ulaşmada da gözlenmiştir.

3. Sonuç ve Öneriler

Bu çalışmada, otomasyon haline getirilmiş bir Otomatik Kontrollü Otopark Sistemi Prototipi oluşturulmuştur. Sistemi oluşturmak için üretimler yapılarak montajı yapılmıştır. Sistemi kontrol eden program yazılmış ve sorunsuz olarak çalışması sağlanmıştır. Otopark sistemi x, y, z doğrusal hareketli 3 eksenden oluşmaktadır. X eksende 118 mm, y eksende 109 mm, z eksende ise 190 mm hareket alanına sahiptir. Karşılıklı iki blok üzerinde her blokta ikişer park platformu bulunmakta ve toplam dört araç kapasitesine sahiptir. Otopark sistemi 360x266x278 ebatlarında tasarlanmıştır. Sistem Arduino Mega kontrol kartı ile kontrol edilmiş olup C programlama dili kullanılarak yazılımı yapılmıştır.

Araştırmalara göre otomatik kontrol otopark sistemleri park sıkıntısı çeken her yerde kullanılabilir.

Çevreyi koruma adına sera gazlarının azalmasında azda olsa katkı sağladığı için çevreci bir sistem olarak günümüzde küresel ısınmaya bir önlem olarak görülebilir.

Zamanın önemli olduğu çağımızda park aramak için harcanan zaman günümüz araç kalabalığı ve park yerlerinin azlığı sebebiyle önemli kayıpları giderilmesi için kullanım olanağını arttırılmalıdır.

Gelecekteki binaların mimari tasarımında her katta daire sahibinin özel arabasını park edeceği şekilde sistemler geliştirilmelidir. Bir apartmanın önünde iki araç boyutundaki alana apartman yüksekliğinde otopark kuleleri yapılarak park sorunu çözülebilir ve böylece sokaklarda ki gereksiz araç kalabalığı en aza indirilebilir.

4. Teşekkür

Bu tez çalışmasının planlanmasında, araştırılmasında, yürütülmesinde ve oluşumunda ilgi ve desteğini esirgemeyen, engin bilgi ve tecrübelerinden yararlandığım Sayın M. Hamit YANIK`a Kadir KAVAK`a akademisyen hocalarıma sonsuz teşekkürlerimi sunarım.

5. Kaynaklar

[1] Yardım, M. S., Ağrikli, M., “Otomatik Otoparklar ve Türkiye’deki Otopark Probleminin Çözümü İçin Uygulama Potansiyeli”, 6. Ulaştırma Kongresi, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi, İstanbul. 2005

[2] Tunalıoğlu, N. Arslan, K. Y.,Başbuğ Ö., “Kentçi Otopark Probleminin Çözümünde Farklı Bir Bakış Açısı Olarak Otomatik Otoparklar”, Bitirme Ödevi, YTÜ İnşaat Müh. Böl. İstanbul, 2004

[3] Abdullah DEMIR, “Güncel ve Gelecekteki Otomobil ve Otopark Trendleri”, Uluslararası Otopark Politikaları ve Uygulamaları Sempozyumu, 2011

[4] GURLESEL, Can Fuat; “Gayrimenkul Sektörü ve İstanbul İçin Öngörüler 2015”, GYODER

Gayrimenkul Araştırma Raporu, İstanbul, ss. 41-45, 2006