OTOMATİK KONTROLLÜ OTOPARK SİSTEMİ TASARIMI VE PROTOTİPİ
Ümit DURANª
ªKarabük Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Tasarım ve
Konstrüksiyon Öğretmenliği Karabük/TÜRKİYE
Tel: 05462598724 e-posta: [email protected]
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