閘機(jī),英文為 Auto Gate(縮寫是 AG)(國內(nèi)一般叫法是閘機(jī)、通道閘、出 入口機(jī)等;國外一般叫法是 turnstile、baffle gate)。閘機(jī)是一種通道阻擋裝 置(通道管理設(shè)備),用于管理人流并規(guī)范行人出入。其zui基本zui核心的功能是實現(xiàn)一次只通過一人,可用于各種場合的出入口。
需要指出的是,閘機(jī)和檢票機(jī)不是*相同的概念。檢票機(jī)包括自動檢票機(jī) 和便攜式檢票機(jī),自動檢票機(jī)是閘機(jī)結(jié)合票務(wù)系統(tǒng)的一種具體應(yīng)用。閘機(jī)的范圍 更廣,只要是用于管理人流出入且能滿足一次只通行一人的設(shè)備都可以視為廣義 的閘機(jī)。
一、結(jié)構(gòu)
閘機(jī)的基本組成部分包括箱體、攔阻體、機(jī)芯、控制模塊和輔助模塊。
(一)箱體
保護(hù)機(jī)芯、控制模塊等內(nèi)部部件,并起到支撐作用。
主體材質(zhì)通常采用 304 或 316 的不銹鋼,輔助材質(zhì)包括有機(jī)玻璃、鋼化玻璃、樹 脂、石材或木材等。選材一般需考慮堅固、美觀、不易變形,防刮防劃痕,防銹防腐 蝕,較易加工固定。
(二)攔阻體
在不允許行人通過的時候起攔阻作用,允許行人通過時會打開放行。一般以門或 攔桿的形式實現(xiàn)。
選材一般需考慮堅固,能承受一定的沖擊力,但自身的沖擊力對人不能有傷害, 重量盡量小,美觀,防銹防腐蝕,易于加工固定,損壞后不傷人。
(三)機(jī)芯
由各種機(jī)械部件組成一個整體(包括驅(qū)動電機(jī)、減速機(jī)等),利用機(jī)械原理 控制攔阻體的開啟和關(guān)閉動作。
影響機(jī)芯性能和使用壽命的關(guān)鍵因素包括機(jī)械部件的加工工藝和材質(zhì),以及 zui重要的驅(qū)動電機(jī)和相配套的減速機(jī)。
驅(qū)動電機(jī)通常采用直流有刷電機(jī)或無刷電機(jī),直流有刷電機(jī)成本較低,控制 技術(shù)比較簡單,因此被國內(nèi)閘機(jī)廠商廣泛采用,但其中的碳刷屬于易損耗件,需 要定期維護(hù)和更換。直流無刷電機(jī)無碳刷,不存在此損耗,使用壽命也較長。如 果希望提高機(jī)芯的性能和使用壽命,那么采用性能更好、使用壽命更長的直流無 刷電機(jī)是不錯的選擇,尤其是歐洲*的直流無刷電機(jī),其可靠性和耐久性 都是普通電機(jī)所無法達(dá)到的,但成本很高,控制技術(shù)也很復(fù)雜。
(四)控制模塊
利用微處理器技術(shù)實現(xiàn)各種電氣部件和驅(qū)動電機(jī)的控制。
微處理器一般采用單片機(jī),但如果控制系統(tǒng)比較復(fù)雜,或是需要與很多其他 系統(tǒng)(包括票務(wù)系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等)集成時,并且對響應(yīng)時間要求很高的情況下, 需要采用性能更高的 ARM 處理器甚至 Cortex 處理器。
簡單控制電路一般由主控板、電機(jī)控制板及輔助控制板即可實現(xiàn),復(fù)雜控制 電路(如地鐵檢票機(jī))則需要配置專門的工控機(jī)來實現(xiàn)。
(五)輔助模塊
包括 LED 指示模塊、計數(shù)模塊、行人檢測模塊、報警模塊、權(quán)限輸入模塊、 語音提示模塊等。
LED 指示模塊:一般由 LED 點陣或 LED 顯示屏組成,用于指示閘機(jī)的通行狀 態(tài)和方向,有的還包含文字或圖案等提示信息和歡迎信息等。
計數(shù)模塊:用于記錄通行人數(shù),可通過 LED 數(shù)碼管或顯示屏顯示出來,可以 清零和設(shè)置計數(shù)上限。
行人檢測模塊:用于識別行人的通行狀態(tài),判斷行人是否合法通行,并且可 以判斷行人是否處于攔阻體運動范圍內(nèi),以保護(hù)行人的人身安全。檢測模塊的性 能非常關(guān)鍵,影響到閘機(jī)的有效性和安全性,主要由硬件--傳感器和軟件--識別 算法這兩個因素決定。傳感器一般采用紅外光電開關(guān)(比較常見)或紅外光幕, 紅外光電開關(guān)又分為成對使用的對射式(比較常見)和單個使用的反射式;閘機(jī)會采用10對以上進(jìn)口紅外光電開關(guān),特殊場合會采用高性能紅外光幕或其他 特殊的傳感器。另外識別算法也很重要,不同行人的身高、步距、速度各不相同,攜帶行李的尺寸和位置也多種多樣,還要考慮到多人連續(xù)通過前后間距(防尾隨),有些場合還要考慮騎自行車通行的情況,閘機(jī)廠商一般會根據(jù)大量的實驗數(shù) 據(jù)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,自行開發(fā)識別算法,可以有效識別行人、行李和自行車 等常見的通行目標(biāo),并且防尾隨距離可以達(dá)到 20mm 以內(nèi),該指標(biāo)同時取決于傳感器識別精度和算法,普通閘機(jī)防尾隨距離只能達(dá)到100mm。
報警模塊:閘機(jī)在各種非正常使用狀況下會觸發(fā)報警,用于提示或警告行人、 管理者和維修者,這些狀況包括非法通行、閘機(jī)異常、上電自檢等,報警方式包 括蜂鳴(比較常見)、燈光、語音等(可以綜合使用)。
權(quán)限輸入模塊:行人在通行之前需要讓閘機(jī)“知道”自己是否具備合法通行 的權(quán)限,即“輸入”權(quán)限讓閘機(jī)判斷是否可以放行。輸入方式有很多種,如非接 觸式 IC 卡刷卡方式、生物識別、輸入密碼、投幣等,簡單的有直接按鈕通行。該 模塊一般與門禁系統(tǒng)或票務(wù)系統(tǒng)相結(jié)合。在自由通行的場合則無需此模塊。
語音提示模塊:這里的語音提示與前面的報警模塊中的語音報警不同,主要 是用于輔助提示行人相關(guān)的信息,如提示通行門票的類型、歡迎信息等。該模塊 不太常用,需要用戶向廠商定制。
二、種類
根據(jù)對機(jī)芯的控制方式的不同,有機(jī)械式、半自動式、全自動式,有些廠商 會把半自動式稱為電動式,把全自動式稱為自動式。
機(jī)械式是通過人力控制攔阻體(與機(jī)芯相連)的運轉(zhuǎn),機(jī)械限位控制機(jī)芯的 停止;
半自動式是通過電磁鐵來控制機(jī)芯的運轉(zhuǎn)和停止; 全自動式是通過電機(jī)來控制機(jī)芯的運轉(zhuǎn)和停止。
通過控制機(jī)芯的運轉(zhuǎn)和停止,從而進(jìn)一步控制攔阻體的開啟和關(guān)閉。
根據(jù)同一臺閘機(jī)所含機(jī)芯和攔阻體數(shù)量的不同,閘機(jī)可分為單機(jī)芯(包含 1 個機(jī)芯和 1 個攔阻體)和雙機(jī)芯(包含 2 個機(jī)芯和 2 個攔阻體,呈左右對稱形態(tài))。
根據(jù)攔阻體和攔阻方式的不同,可以分為三輥閘、擺閘、翼閘、平移閘、轉(zhuǎn) 閘、一字閘等。
(一)三輥閘
三輥閘也叫三桿閘、三棍閘、三滾閘、輥閘、滾閘。攔阻體(閘桿)由 3 根 金屬桿組成空間三角形,一般采用中空封閉的不銹鋼管,堅固不易變形,通過旋轉(zhuǎn) 實現(xiàn)攔阻和放行。
三輥閘zui早出現(xiàn)的閘機(jī)類型,也是至今發(fā)展zui為成熟完善的,但有逐漸被后 續(xù)的擺閘和翼閘取代的趨勢。
從機(jī)芯控制方式上分為機(jī)械式、半自動式、全自動式。從形態(tài)上分為立式和 橋式,立式三輥閘體積較小,比較容易安裝;橋式三輥閘的通道較長,安保性更 高。
優(yōu)點
1、能夠非常有效的實現(xiàn)單次單人通行,即一次只能通過一人,安全性和可靠 性都比較高。
2、成本較低。
3、防水防塵能力較強(qiáng),對環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng),適用于室外和室內(nèi)。
缺點
1、通道寬(指可以允許行人通行的寬度)比較小,一般在 500mm 左右。
2、通行速度相對較慢。
3、受攔阻體形態(tài)的限制,不適于攜帶行李者通行。
4、外觀的可塑性不強(qiáng),大部分款式美觀性不足。
5、機(jī)械式和半自動式三輥閘的閘桿運轉(zhuǎn)過程中會有機(jī)械碰撞,噪音較大,全 自動三輥閘則沒有這個問題。
應(yīng)用場合
適用于普通行人和人流量不是很大或是行人使用時不太愛護(hù)的場合,以及一 些環(huán)境比較惡劣的戶外場合。
(二)擺閘
擺閘,在軌道交通行業(yè)一般稱為拍打門,其攔阻體(閘擺)的形態(tài)是具有一 定面積的平面,垂直于地面,通過旋轉(zhuǎn)擺動實現(xiàn)攔阻和放行。攔阻體的材質(zhì)常用 不銹鋼、有機(jī)玻璃、鋼化玻璃,有的還采用金屬板外包特殊的柔性材料(減少撞 擊行人的傷害)。
從機(jī)芯控制方式上分為機(jī)械式、全自動式。從形態(tài)上分為立式、橋式、圓柱 式,立式和圓柱式的體積較小,易于安裝,但通道長度較短,行人檢測模塊功能 受到限制;橋式擺閘通道較長,行人檢測模塊功能較強(qiáng),安保性更高。
優(yōu)點
1、通道寬的范圍是所有閘機(jī)中zui大的,一般在 550mm-1000mm 之間,某些高 端產(chǎn)品可以做到 1500mm,比較適合用于攜帶行李包裹的行人或自行車通行,也可 以用作行動不便者通道。
2、橋式擺閘相對三輥閘,增加了行人通行檢測模塊,可以有效檢測通行目標(biāo), 防尾隨能力較強(qiáng)。
3、外觀形態(tài)的可塑性是所有閘機(jī)中zui強(qiáng)的,攔阻體的材料種類豐富,箱體的 形態(tài)也多樣化,易于設(shè)計出非常美觀的造型,因此常用于寫字樓、智能樓宇、會 所等場合。
4、閘擺運轉(zhuǎn)過程中沒有機(jī)械碰撞,噪音比較小。
缺點
1、成本較高,尤其針對一些特殊定制的機(jī)型,如增大通道寬,采用特殊材料 的閘擺,技術(shù)難度會相應(yīng)增加很多。
2、部分機(jī)型防水防塵能力不足,只適用于室內(nèi),環(huán)境適應(yīng)能力沒有三輥閘強(qiáng)。
3、受攔阻體形態(tài)的限制,擺閘的耐沖撞性比三輥閘低,行人非法沖關(guān)易損壞 閘擺和機(jī)芯。
4、對廠商的技術(shù)要求比較高,如果設(shè)計不好會大大降低產(chǎn)品的可靠性,以及 避免人身傷害的防夾防撞人能力。
應(yīng)用場合
適用于對通道寬要求比較大的場合,包括攜帶行李包裹的行人或自行車較多 的場合,以及行動不便者通道。還適用于對美觀度要求較高的場合。
(三)翼閘
翼閘,在軌道交通行業(yè)一般稱為剪式門,國外很多地方也稱為速通門,其攔 阻體(閘翼)一般是扇形平面,垂直于地面,通過伸縮實現(xiàn)攔阻和放行。攔阻體 的材質(zhì)常用有機(jī)玻璃、鋼化玻璃,有的還采用金屬板外包特殊的柔性材料(減少 撞擊行人的傷害)。
機(jī)芯控制方式只有全自動式。形態(tài)也只有橋式,行人檢測模塊功能較強(qiáng)。
優(yōu)點
1、通行速度是所有閘機(jī)中zui快的。
2、通道寬介于三輥閘和擺閘之間,一般在 550mm-900mm 之間。
3、外觀形態(tài)比較美觀,閘翼的材料比較豐富。
4、緊急情況下閘翼會快速縮回箱體中,可以很方便的形成無障礙通道,提高 通行速度,易于行人疏散。
缺點
1、控制方式比較復(fù)雜,成本較高。
2、防水防塵能力不足,一般只適用于室內(nèi),如果用在室外必需加雨棚。
3、外觀形態(tài)比較單一,可塑性不強(qiáng)。
4、受攔阻體形態(tài)的限制,翼閘的耐沖撞性比三輥閘低,行人非法沖關(guān)易損壞 閘翼和機(jī)芯。
5、對廠商的技術(shù)要求比較高,如果設(shè)計不好會大大降低產(chǎn)品的可靠性,以及避免人身傷害的防夾能力。
應(yīng)用場合
適用于人流量較大的室內(nèi)場合,如地鐵、火車站檢票處。也適用于對美觀度 要求較高的場合。
(四)平移閘
平移閘,也叫平移門、全高翼閘等,由翼閘發(fā)展而來,借鑒了自動門的特點,攔 阻體(閘翼)的面積較大,攔阻高度較大,垂直于地面,通過伸縮實現(xiàn)攔阻和放行。 閘翼的材質(zhì)常用有機(jī)玻璃、鋼化玻璃。
機(jī)芯控制方式只有全自動式。形態(tài)也只有橋式,行人檢測模塊功能較強(qiáng)。
優(yōu)點
1、安保性較強(qiáng),由于攔阻體面積較大,可以有效防止行人上爬下鉆非法通行。
2、外觀形態(tài)非常美觀。
3、通行速度較快,與翼閘類似。
4、通道寬介于三輥閘和擺閘之間,一般在 550mm-900mm 之間。
5、緊急情況下閘翼會快速縮回箱體中,可以很方便的形成無障礙通道,提高
通行速度,易于行人疏散。
缺點
1、控制方式比較復(fù)雜,成本較高。
2、防水防塵能力不足,一般只適用于室內(nèi),如果用在室外必需加雨棚。
3、外觀形態(tài)比較單一,可塑性不強(qiáng)。
4、對廠商的技術(shù)要求比較高,如果設(shè)計不好會大大降低產(chǎn)品的可靠性,以及避免人身傷害的防夾能力。
應(yīng)用場合
適用于對安保性和美觀性要求較高的室內(nèi)場合。
(五)轉(zhuǎn)閘
轉(zhuǎn)閘,也叫旋轉(zhuǎn)閘,由三輥閘發(fā)展而來,借鑒了旋轉(zhuǎn)門的特點(zui大的區(qū)別 在于攔阻體不是玻璃門,而是金屬柵欄)。根據(jù)攔阻體高度的不同,分為全高轉(zhuǎn) 閘(又叫全高閘或全高旋轉(zhuǎn)閘)和半高轉(zhuǎn)閘(又叫半高旋轉(zhuǎn)閘),全高轉(zhuǎn)閘應(yīng)用比較多
攔阻體(閘桿)一般由 3 根或 4 根金屬桿組成平行于水平面的“丫”(又叫 三桿轉(zhuǎn)閘)形或“十”形(又叫十字閘或十字轉(zhuǎn)閘),一般采用中空封閉的不銹鋼 管,堅固不易變形,通過旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)攔阻和放行。
從機(jī)芯控制方式上分為機(jī)械式、半自動式。從通道數(shù)量上分為單通道、雙通 道、三通道、四通道等,單通道和雙通道比較常見。
優(yōu)點
1、全高轉(zhuǎn)閘的安保性是所有閘機(jī)中zui高的,在所有閘機(jī)中*可以實現(xiàn)無人 值守。
2、能夠非常有效的實現(xiàn)單次單人通行,即一次只能通過一人,安全性和可靠 性都比較高。
3、防水防塵能力較強(qiáng),對環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng),適用于室外和室內(nèi)。
缺點
1、通道寬(指可以允許行人通行的寬度)比較小,一般在 500mm 左右。
2、通行速度相對較慢。
3、受攔阻體形態(tài)的限制,不適于攜帶行李者通行。
4、外觀形態(tài)的可塑性不強(qiáng),大部分款式美觀性不足。
應(yīng)用場合
全高轉(zhuǎn)閘適用于無人值守和安保要求非常高的場合,以及一些環(huán)境比較惡劣 的戶外場合。
半高轉(zhuǎn)閘適用于對通行秩序要求較高的場合,如體育館、監(jiān)獄等。
(六)一字閘
一字閘是早期的閘機(jī)之一,攔阻體(閘桿)是一根金屬桿,一般采用中空封閉的 不銹鋼管,堅固不易變形,通過升起閘桿使之平行于水平面和落下閘桿使之縮回到 箱體中實現(xiàn)攔阻和放行。
一字閘的閘桿動作是在同一垂直平面內(nèi) 90 度升落,易傷到行人,因此逐漸被淘汰, 國內(nèi)很少使用,歐美市場發(fā)展比較早,還有一些應(yīng)用。
機(jī)芯控制方式只有全自動式。形態(tài)也只有橋式,并且要求具備很強(qiáng)的行人檢測功能,否則很容易傷到行人。
三、應(yīng)用
閘機(jī)作為一種通道管理設(shè)備,zui本質(zhì)的功能是通過攔阻和放行實現(xiàn)一次只通過一人,其應(yīng)用對象是行人(包括攜帶的行李和自行車等),應(yīng)用場合是出入口,但作為智能化通道管理系統(tǒng)的一部分,閘機(jī)可以與其他系統(tǒng)配合用于不同的特殊 場合,從而發(fā)揮更大的作用。
目前閘機(jī)配套的系統(tǒng)zui常見的是門禁系統(tǒng)和票務(wù)系統(tǒng)。
門禁系統(tǒng)中,zui早的攔阻方式是電控門,但門無法有效實現(xiàn)一次只通過一人,并且由于結(jié)構(gòu)和形態(tài)的限制,使用場合比較有限;改用閘機(jī)可以解決這些問題,尤其在建筑物或者封閉地理區(qū)域的出入口,非常適合用閘機(jī)作為門禁系統(tǒng)的攔阻 機(jī)構(gòu)。如智能樓宇、*、企業(yè)園區(qū)、小區(qū)、廠區(qū)、監(jiān)獄等。
票務(wù)系統(tǒng)的檢票部分與閘機(jī)的關(guān)系更是密不可分,只要是非人工的自動檢票,就離不開閘機(jī)。其中zui典型的2個應(yīng)用類型就是軌道交通和電子門票。軌道交通包括地鐵、高鐵等,已經(jīng)不再將閘機(jī)看做一個獨立的產(chǎn)品,而是劃歸到自動檢票機(jī)的一部分;電子門票主要指各種付費參觀娛樂的場合所用的入口自動檢票,包括景區(qū)、游樂場、體育館、滑雪場、娛樂場館等。