专利名称：自动检票机闸门装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自动检票机闸门装置及其控制方法。
背景技术：
目前城市轨道交通业为了降低人力成本，提高工作效率，在车站设置自动检票机来代替人工进行检票工作。自动检票机包括检票装置和闸门装置，当旅客的车票经过检票装置验证成功后，闸门打开，乘客放行；否则，闸门锁紧，阻挡乘客进站或出站。中国专利CN200910056754. 8提供了一种闸门阻挡机构，如图I所示，闸门阻拦机构包括电机11’、主轴13’、第一摆动杆17’、第二摆动杆21’、扇门22’，其中，扇门22’与第二摆动杆21’固定连接，在第二摆动杆21’上设置有吸附部件20’，在第一摆动杆17’上与吸附部件20’相对应的位置上设置有电磁铁19’，在扇门22’开合过程中以及关闭状态下，电磁铁19’始终通电，与吸附部件20’吸合，第一摆动杆17’随第二摆动杆21’、扇门22’ 一起转动。当有旅客要强行通过而推拉扇门时，只要旅客施加在扇门上的外力大于电磁铁19’与吸附部件20’之间的吸力，电磁铁19’与吸附部件20’脱离，第二摆动杆21’与第一摆动杆17’分离，扇门22’即可打开。这种方式要求闸门装置无论在开合过程中还是关闭状态下电磁铁必须始终通电，即使自动检票机长时间无人通行时也要始终通电以锁紧扇门，因此存在电量消耗大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种省电节能的自动检票机闸门装置及其控制方法。为此，本发明一方面提供了一种自动检票机的闸门装置，包括机架；扇门，具有转轴，转轴铰接在机架上，扇门具有打开检票通道的打开位置和闭合检票通道的闭合位置；驱动机构，与扇门的转轴传动连接，驱动扇门打开或闭合，其中，还包括电磁制动器，安装在机架上，用于扇门的转轴的制动；检测机构，用于检测扇门的位置；控制器，根据扇门开启指令和检测机构检测的扇门位置，控制驱动机构和电磁制动器，并且使电磁制动器在一预定时间段内通电锁紧扇门以及在预定时间段结束后断电解除锁紧。进一步地，上述检测机构包括与扇门的转轴同步转动的用于检测对应于扇门位置的转轴转角的编码器。进一步地,上述检测机构为光电传感器,包括位于扇门的转轴上的光发射器和在机架上设置的与光发射器相适配的用于指示扇门位置的多个光接收器。进一步地，上述多个光接收器包括检测扇门的闭合位置的第一光接收器，检测扇门的打开位置的第二光接收器，在扇门的闭合位置两侧，距离扇门的闭合位置第一预定夹角的第四光接收器和第五光接收器，距离扇门的闭合位置第二预定夹角的第三光接收器和第六光接收器。进一步地，上述第一预定夹角为3 5度，第二预定夹角为10 15度。
进一步地，上述自动检票机的闸门装置还包括在扇门的转轴和驱动机构之间的传动路径上设置的电磁离合器。进一步地，上述自动检票机的闸门装置还包括扇门的转轴的轴承支撑组件。根据本发明的另一方面，提供了一种自动检票机的闸门装置的控制方法，包括A)当控制器接收到扇门打开指令时，将扇门打开并且保持在打开状态第一预定时间，在第一预定时间结束后，将扇门关闭，并且使电磁制动器通电第二预定时间以锁紧扇门，之后使电磁制动器断电以解除锁紧；以及B)在未接受到扇门打开指令时，控制器根据检测到的扇门位置与扇门的闭合位置之间的关系判断扇门是否自然转动或者被强行通过，若判定扇门自然转动，则使电磁制动器通电使扇门锁紧第二预定时间；若判定扇门被强行通过，则发出强行通过检票通道的告警信息。进一步地，在上述步骤B中，当扇门位置偏离闭合位置小于第一预定角度时，判定扇门不转动；当扇门位置偏离闭合位置并且偏离角度大于第一预定角度而小于第二预定角 度时，判定扇门自然转动；当扇门位置偏离闭合位置并且偏离角度大于第二预定角度时，则判定扇门被强行通过，其中，第二预定角度大于第一预定角度。进一步地，在上述步骤B中，当扇门位置偏离闭合位置并且偏离角度大于第二预定角度时，还控制驱动机构将扇门打开至打开位置。在本发明的闸门装置中，驱动机构的电机只有在扇门打开和闭合过程中通电，以及电磁制动器仅在扇门锁紧时的设定时间内通电，在其他时间均断电，与现有技术相比通电时间短，极大地节省了电量消耗，因此降低了闸门装置的能耗。除了上面所描述的目的、特征、和优点之外，本发明具有的其它目的、特征、和优点，将结合附图作进一步详细的说明。
构成本说明书的一部分、用于进一步理解本发明的附图示出了本发明的优选实施例，并与说明书一起用来说明本发明的原理。图中图I是中国专利CN200910056754. 8提供的闸门装置阻挡机构结构示意图；图2是本发明第一实施例提供的闸门装置的主视图；图3是本发明第二实施例提供的闸门装置的主视图；图4是图3所示的闸门装置的俯视图；图5是本发明第三实施例提供的闸门装置的主视图；以及图6是根据本发明的闸门装置的控制方法的流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。图2是本发明第一实施例提供的闸门装置的主视图。如图所示，闸门装置包括机架I、扇门2、驱动机构3、电磁制动器4和检测机构5，以及控制机构(图中未绘出)。扇门2沿垂直于通道方向设置，在扇门2的一侧边上固定设置有转轴21 ;驱动机构3包括电机31，电机31固定设置在机架I上，与控制机构电连接，并与转轴21传动连接。驱动机构3的电机31驱动转轴21转动，带动扇门2相对通道打开或者闭合。电磁制动器4的主动部分与机架I固定连接，从动部分与转轴21固定连接。电磁制动器4通电时，其主动部分与从动部分吸附接合，从而阻止转轴21转动，使扇门锁紧在设定位置，电磁制动器4断电时，其主动部分与从动部分脱离，转轴21可自由转动，扇门2可以开合。电磁制动器4的制动力矩可以选择为260N的推力(以大于成年男子平均推力250N计)施加在扇门上所产生的力矩。检测机构5可以是编码器，也可以是光电传感器或者机械传感器，检测机构5与控制机构电连接，用于检测转轴21的转动角度，即扇门的转动位置，并实时地将检测到转轴21的转动角度反馈给控制机构。本实施例中检测机构5为与转轴21同轴安装的编码器，当转轴21转动时，编码器随之转动，产生脉冲信号发送至控制机构，控制机构据此判断转轴21的转动角度也就是扇门2的转动位置。
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需要说明的是，在实际使用中，闸门装置一般是成对相对设置使用的，由于成对使用与上述实施例的实施原理相同，在此不再赘述。图3是本发明第二实施例提供的闸门装置的主视图，图4是图3所示的闸门装置的俯视图。如图所示，本实施例与第一实施例相比不同之处在于，本实施例中的检测机构5为光电传感器组件，驱动机构3中的电机31通过离合器32与转轴21传动连接。具体地,检测机构5包括一个光发射器51和多个光接收器52,其中光发射器51固定设置在转轴21上，可以随转轴21 —起转动；多个光接收器固定设置在机架I上，光接收器的数量与扇门转动位置的检测点的数量一致。多个光接收器的位置根据所需检测的扇门转动位置沿扇门转动路径设置。本实施例中，设有六个光接收器，分别是第一光接收器521、第二光接收器522、第三光接收器523、第四光接收器524和第五光接收器525，以及第六光接收器526。当扇门2位于打开位置时,第一光接收器521与光发射器51相配合,第一光接收器521发出扇门打开的检测信号；当扇门2位于关闭位置时,第二光接收器522与光发射器51相配合，第二光接收器522发出扇门关闭的检测信号；当扇门2旋转，相对于关闭位置顺时针或逆时针转动第一预定角度a时，如3度，第四光接收器524或第五光接收器525与光发射器51相配合，第四光接收器524或第五光接收器525发出检测到扇门转动到相应位置的检测信号；当扇门2继续旋转，相对于扇门关闭位置顺时针或逆时针转动第二预定角度b时，如10度，第三光接收器523或第六光接收器526与光发射器51相配合,第三光接收器523或第六光接收器526发出检测到扇门转动到相应位置的检测信号。当然，检测机构5也可以采用机械式传感器组件，可以包括一个与转轴21固定连接的拨片和多个与机架I固定连接的机械式传感器，多个机械式传感器的设置原理与多个光接收器设置原理相同，此处不再复述。当转轴21转动时，拨片随之转动并触发相应位置的机械式传感器的感应端，相应的机械式传感器发出检测信号，控制机构根据其发出的检测信号判定扇门2的转动位置。驱动机构3包括电机31和离合器32。其中，电机31与机架I固定连接，用于向扇门转动提供动力；电机31的输出轴与离合器32的主动部分固定连接，离合器32的从动部分与转轴21固定连接，电机31转动，通过离合器32使转轴21随之一起转动，扇门2随之开合。优选的，离合器32可以是电磁离合器或磁粉离合器。进一步地，本实施例提供的闸门装置还包括支撑组件6，支撑组件6用于支撑转轴21，降低转轴21在转动过程中所受的摩擦力，使转轴21带动扇门2转动更加灵活。支撑组件6沿转轴21轴向设置有一组或多组，每组支撑组件6包括轴承座61和轴承62，其中轴承座与机架I固定连接，用于支撑轴承62 ;轴承62内嵌在轴承座61内部，轴承62的内径与转轴21的外径相配合，用支撑转轴21自由转动。本实施例提供的闸门装置的检测机构由于采用普通的光电传感器，因此降低了设备成本，同时，由于在电机和转轴之间增加了离合器，当转轴21在转动的过程中遇到阻力大于离合器的额定负载时，离合器的从动部分将相对于主动部分打滑，使电机与转轴的传动断开，可以避免电机因为过载而受损的问题。图5是本发明第三实施例提供的闸门装置的主视图。如图所示，本实施例与第一实施例相比不同之处在于，本实施例中驱动机构3还包括传动齿轮组33。其中，传动齿轮组33包括第一齿轮331和第二齿轮332，第一齿轮331与电机31的输出轴固定连接，第二齿 轮332与扇门2的转轴21固定连接，第一齿轮331与第二齿轮332啮合传动。需要说明的是，传动齿轮组33也可以由相互啮合的蜗轮蜗杆组成，电机通过涡轮蜗杆传动驱动转轴21转动，带动扇门2开合。本实施例中的驱动机构3由于通过齿轮组传动，因此可以通过调整齿轮组调节电机的输出扭矩，相应地，降低了对电机的性能要求。图6是根据本发明的闸门装置的控制方法的流程图。下面结合第二实施例的闸门装置对控制方法进行描述。步骤SO，检测扇门的位置。步骤SI，是否接收到扇门开启命令？如果是，执行步骤S2，否则执行步骤S5。当自动检票机的检票装置验票成功时，自动检票机将向闸门装置发送扇门开启命令。如果闸门装置接收到扇门开启命令，控制机构控制闸门装置执行步骤S2 ;如果没有接到扇门开启命令，则执行步骤S5。步骤S2，电机通电，驱动扇门转动至打开位置并保持第一预定时间。当闸门装置接收到扇门开启命令时，控制机构控制驱动机构3的电机31通电，驱动转轴21正向转动，从而驱动扇门2转动，同时检测机构5检测转轴21的转动角度，即扇门的转动位置，当扇门2随转轴21转动预定角度(如90度)到达打开位置时，控制机构控制驱动机构3的电机31停止工作，使扇门在打开位置停留第一预定时间(如10秒)，此时由于扇门2位于打开位置，因此，通道敞开，旅客可以正常通过。其中，当检测机构5采用编码器时，控制机构根据编码器输出可以直接获得转轴转动角度，从而判定扇门是否到达打开位置；当检测机构5采用传感器时，由于传感器是根据所需检测的扇门转动位置沿扇门转动路径设置，因此控制机构可以根据设置在扇门打开位置的传感器输出的检测信号，判断扇门是否到达打开位置。步骤S3,电机通电,驱动扇门转动到闭合位置。控制机构控制驱动机构3的电机31通电，驱动转轴21反向转动，使扇门2反向旋转关闭，同时检测机构5检测转轴21的转动角度，当扇门2随转轴21反向转动预定角度到达闭合位置时，控制机构控制驱动机构3的电机31断电，停止工作。
步骤S4，电磁制动器通电第二预定时间。当扇门2到达闭合位置后，控制机构控制电磁制动器4通电，电磁制动器4的主动部分与从动部分吸附接合，阻挡转轴21转动，使扇门锁紧在关闭位置处。电磁制动器通电第二预定时间t2(如3秒)后，控制机构控制电磁制动器4断电，电磁制动器4的主动部分与从动部分脱离，扇门2处于自由状态。步骤S5，判断扇门转动角度是否大于第一预定角度？如果是，则执行步骤S6，否贝U，执行步骤SO，继续检测扇门位置。当闸门装置没有接收到扇门开启命令时，控制机构根据检测机构5的输出信号判断扇门2是否转动。如果检测机构5检测到转轴21的转动角度大于第一预定角度a时，执行步骤S6 ;如果检测机构5检测到转轴21小于等于第一预定角度a时，判定扇门没有转动，返回至步骤S0，检测机构5继续检测扇门位置。
当检测机构5为编码器时，当控制机构根据编码器输出脉冲信号获得的转动角度大于第一预定角度a时,控制机构判定扇门2转动；当检测机构5为传感器时,只要设置在相应位置处的传感器发出检测到扇门的信号，那么控制机构同样判定扇门2转动。步骤S6，判断扇门转动角度是否小于第二预定角度？如果是，执行步骤S4，否则顺序地或者同时执行步骤S7和步骤S2。当控制机构判定扇门转动角度大于第一预定角度a时,控制机构继续判断扇门转动角度是否小于第二预定角度，如果是，判定扇门非人为因素而自然转动，执行步骤S4，否贝1J，即扇门转动角度大于等于第二预定角度，控制机构判定有人在强行推拉扇门，因此，控制机构控制闸门装置顺序地或者同时执行步骤S7和步骤S2。步骤S7，报警。在控制机构判定扇门转动大于等于第二预定角度时，则控制机构报警，提示有人非法通过。本发明提供的闸门装置控制方法，只有在扇门开合过程中以及扇门锁紧的几秒钟时间内，驱动机构和电磁制动器通电，在其他时间内驱动机构和电磁制动器均断电，与现有技术相比通电时间短，极大地节省了电力资源，因此降低了闸门装置的能耗。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。附图标记说明I机架2扇门3驱动机构4电磁制动器5检测机构31电机21转轴32离合器51光发射器52光接收器521第一光接收器522第二光接收器523第三光接收器524第四光接收器525第五光接收器526第六光接收器6支撑组件61轴承座
62轴承33传动齿轮组331第一齿轮332第二齿轮。
权利要求
1.一种自动检票机的闸门装置，其特征在于，包括 机架； 扇门，具有转轴，所述转轴铰接在所述机架上，所述扇门具有打开检票通道的打开位置和闭合检票通道的闭合位置； 驱动机构，与所述扇门的转轴传动连接，驱动扇门打开或闭合，其特征在于，还包括 电磁制动器，安装在所述机架上，用于所述扇门的转轴的制动； 检测机构，用于检测所述扇门的位置；以及 控制器，根据扇门开启指令和所述检测机构检测的扇门位置，控制所述驱动机构和所述电磁制动器，并且使所述电磁制动器在一预定时间段内通电锁紧所述扇门以及在所述预定时间段结束后断电解除锁紧。
2.根据权利要求I所述的自动检票机的闸门装置，其特征在于，所述检测机构包括与所述扇门的转轴同步转动的用于检测对应于所述扇门位置的转轴转角的编码器。
3.根据权利要求I所述的自动检票机的闸门装置，其特征在于，所述检测机构为光电传感器，包括位于所述扇门的转轴上的光发射器和在所述机架上设置的与所述光发射器相适配的用于指示扇门位置的多个光接收器。
4.根据权利要求3所述的自动检票机的闸门装置，其特征在于，所述多个光接收器包括检测所述扇门的闭合位置的第一光接收器，检测所述扇门的打开位置的第二光接收器，在所述扇门的闭合位置两侧，距离所述扇门的闭合位置第一预定夹角的第四光接收器和第五光接收器，距离所述扇门的闭合位置第二预定夹角的第三光接收器和第六光接收器。
5.根据权利要求4所述的自动检票机的闸门装置，其特征在于，所述第一预定夹角为3 5度，所述第二预定夹角为10 15度。
6.根据权利要求I所述的自动检票机的闸门装置，其特征在于，还包括在所述扇门的转轴和所述驱动机构之间的传动路径上设置的电磁离合器。
7.根据权利要求I所述的自动检票机的闸门装置，其特征在于，还包括所述扇门的转轴的轴承支撑组件。
8.一种根据权利要求I至7中任一项所述的自动检票机的闸门装置的控制方法，其特征在于，包括 A)当控制器接收到扇门打开指令时，将扇门打开并且保持在打开状态第一预定时间，在第一预定时间结束后，将所述扇门关闭，并且使电磁制动器通电第二预定时间以锁紧扇门，之后使所述电磁制动器断电以解除锁紧；以及 B)在未接收到扇门打开指令时，所述控制器根据检测到的扇门位置与所述扇门的闭合位置之间的关系判断所述扇门是否自然转动或者被强行通过，若判定扇门自然转动则使所述电磁制动器通电使所述扇门锁紧第二预定时间；若判定扇门被强行通过，则发出强行通过检票通道的告警信息。
9.根据权利要求8所述的自动检票机的闸门装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤B)中，当所述扇门位置偏离所述闭合位置小于第一预定角度时，判定扇门不转动；当所述扇门位置偏离所述闭合位置并且偏离角度大于所述第一预定角度而小于第二预定角度时，判定所述扇门自然转动；当所述扇门位置偏离所述闭合位置并且偏离角度大于第二预定角度时，判定所述扇门被强行通过，其中，所述第二预定角度大于所述第一预定角度。
10.根据权利要求9所述的自动检票机的闸门装置的控制方法，其特征在于， 在所述步骤B)中，当所述扇门位置偏离所述闭合位置并且偏离角度大于所述第二预定角度时，还控制所述驱动机构将所述扇门打开至打开位置。
全文摘要
本发明公开了一种自动检票机的闸门装置及其控制方法，该控制方法包括A)当控制器接收到扇门打开指令时，将扇门打开并且保持在打开状态第一预定时间，之后将扇门关闭并且使所述电磁制动器通电第二预定时间以锁紧扇门；以及B)在控制器收到扇门打开指令时，根据检测到的扇门位置与所述扇门的闭合位置之间的关系判断扇门是否自然转动或者被强行通过，若判定扇门自然转动，则使所述电磁制动器通电使所述扇门锁紧第二预定时间；若判定扇门被强行通过，则发出强行通过检票通道的告警信息。在本发明中，只有在扇门开合过程中以及扇门锁紧的几秒钟时间内，驱动机构和电磁制动器通电，在其他时间内均断电，闸门装置的能耗得以降低。
文档编号G05B19/04GK102787571SQ20111012620
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者牛国柱, 王飞雁, 谷长刚, 赵振兴 申请人:山东新北洋信息技术股份有限公司