CN103628429B - 两维快速响应式栏杆机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种两维快速响应式栏杆机，解决ETC道口车辆刮蹭、甚至撞击栏杆时常发生的问题，结构中包括栏杆、与栏杆连接的启、闭驱动机构、配套控制电路，启、闭驱动机构是包括竖直旋转驱动和水平旋转式驱动在内的两维复合驱动机构。本发明中的两维复合驱动机构使得栏杆具有两维旋转自由度，可使栏杆机中的栏杆受损抑制到最小程度。
Description
技术领域
本发明涉及车辆通行控制装置，特别涉及高速公路收费口ETC车道用的防撞型栏杆机。
背景技术
高速公路不停车收费系统又称电子收费系统，英文名称是ElectronicTollCollectionSystem，简称ETC。高速电动栏杆机作为收费配套设备中的快速反应设备是必不可少的。
虽然为ETC系统配置了高速反应的栏杆机装置，但车辆的通行速度较快，或者司机严格照章操作的遵纪守法意识不强、掌控能力不强，造成刮蹭甚至冲撞事故时有发生。有时不得不封闭路口进行维修和修复。快速通道反而成了慢速道。未安装ETC电子标签的车辆驶入ETC车道、以及意外时会直接撞击栏杆。有时正常电子标签车辆未能完成交易，也会故意造冲关撞到的仅仅是个别现象。然而，栏杆被冲撞甚至损坏毕竟是多有发生。事故发生后收费员必须关闭ETC车道、修理、栏杆复位才能重新开放车道。这些人工处理过程又很容易造成次生意外。
申请号为201080007656.6的中国专利公开了一种车辆通行控制装置，其开关杆以向车辆通过方向的前方的斜上方转动、跳起的方式进行开关动作。开关杆的运动方向可以分解成水平方向和竖直方向，导致其在两个方向上的开关速度比较慢，这样也有可能会造成汽车冲撞栏杆。这正是目前必须解决的实际问题的关键所在。
发明内容
本发明目的是提供一种两维快速响应式栏杆机，解决ETC道口车辆刮蹭、甚至撞击栏杆时常发生的问题，所采用的技术手段是采用柔性结构的栏杆和两维复合驱动机构的设计，同时借助离合器装置可以使得栏杆机在紧急状况调节开启状态、增加或加速水平方向闪避性开启，最大限度的提高汽车的安全通过率，在汽车超速或者其他情况下采用竖直方向与水平方向同时启闭，也能有效避免栏杆机受损。
为达到发明目的，本发明采用的技术方案是：两维快速响应式栏杆机，结构中包括栏杆、与栏杆连接的启、闭驱动机构、配套控制电路，其关键在于：启、闭驱动机构是包括竖直旋转驱动和水平旋转式驱动在内的两维复合驱动机构。
上述技术方案中：栏杆借助于两维复合驱动机构和定位在栏杆上的水平旋转轴、定位在机头箱上的竖直旋转轴具有竖直平面内的旋转自由度和水平平面内的旋转自由度；两维复合驱动机构结构中包括驱动电机、与驱动电机连接的竖直旋转传动机构和水平旋转传动机构，该技术方案中可以采用（一）软轴和齿轮传动副的传动方式实现一个驱动电机驱动两个动作，（二）采用伞齿轮传动副和齿轮传动副的传动方式实现一个驱动电机驱动两个动作，（三）驱动电机直连竖直旋转轴及钢丝滑轮传动副的方式实现一个驱动电机驱动两个动作，（四）采用两个独立的驱动电机来分别驱动栏杆的水平旋转和竖直旋转，（五）栏杆采用分段、柔性自复位式防撞型组合结构。
本发明的有益效果是：一、采用两维复合驱动机构，可有效避免栏杆机受损；二、栏杆采用分段、柔性自复位式防撞型组合结构，进一步降低栏杆的受损机率；三、采用一个驱动电机实现两维驱动，设计合理；四、设置有离合器装置，可以提高汽车的通过效率。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是本发明实施例二的结构示意图；
图3是本发明实施例三的结构示意图；
图4是本发明实施例四的结构示意图；
图5是图4控制电路的结构示意图。
附图中，1是栏杆，2是机头箱，A是驱动电机，A-1是软轴，A-2是竖直旋转轴，A-3是水平旋转轴，A-4代表齿轮传动副，B是驱动电机，B-1代表伞齿轮传动副，B-2是竖直旋转轴，B-3是水平旋转轴，B-4代表齿轮传动副，C是驱动电机，C-2是竖直旋转轴，C-3是水平旋转轴，C-4代表钢丝滑轮传动副，a代表状态传感电路，b代表速度传感电路，c代表存储器模块，d代表中间数据存储器模块，e代表指令触发电路，k1代表竖直旋转电机启动开关的触发端，k2代表水平旋转电机启动开关的触发端。
具体实施方式
参看附图1-4，两维快速响应式栏杆机，结构中包括栏杆1、与栏杆1连接的启、闭驱动机构、配套控制电路，其关键在于：启、闭驱动机构是包括竖直旋转驱动和水平旋转式驱动在内的两维复合驱动机构。
栏杆1借助于两维复合驱动机构和定位在栏杆1上的水平旋转轴、定位在机头箱2上的竖直旋转轴具有竖直平面内的旋转自由度和水平平面内的旋转自由度。
两维复合驱动机构结构中包括驱动电机、与驱动电机连接的竖直旋转传动机构和水平旋转传动机构。采用两维复合驱动机构的形式，栏杆机的栏杆1启闭时，在竖直旋转的同时还有水平旋转的动作，这样可以有效降低栏杆1被超速汽车碰撞的机率。
参看附图1，所述竖直旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机A和竖直旋转轴A-2之间的软轴A-1，所述水平旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机A和水平旋转轴A-3之间的齿轮传动副A-4。软轴A-1一端与驱动电机A连接，另一端与竖直旋转轴A-2连接，达到了一个驱动电机A驱动栏杆1竖直旋转和水平旋转两个动作的目的。
参看附图2，所述竖直旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机B和竖直旋转轴B-2之间的伞齿轮传动副B-1，所述水平旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机B和水平旋转轴B-3之间的齿轮传动副B-4。机头箱2内的竖直旋转轴B-2连接有伞齿轮，驱动电机B借助齿轮传动副B-4实现水平旋转动作，在水平旋转的同时机头箱2内的伞齿轮与固定在栏杆机机架上的伞齿轮啮合实现栏杆1的竖直旋转动作。
参看附图3，所述竖直旋转传动机构的结构中包括直连在驱动电机C输出轴上的竖直旋转轴C-2，所述水平旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机C和水平旋转轴C-3之间的钢丝滑轮传动副C-4。驱动电机C带动栏杆1竖直旋转的同时齿轮通过钢丝滑轮传动副C-4带动水平旋转轴C-3旋转。
参看附图4，竖直旋转传动机构和水平旋转传动机构各自配套独立驱动电机和变速机构与对应旋转轴连接，借助管理电路实现两维旋转协调。
参看附图5，控制电路的结构中包括以CPU为核心的中央处理单元：结构中包括连接在CPU端口上的栏杆1的状态传感电路a、通关汽车的速度传感电路b、存储有运算管理程序的存储器模块c、中间数据存储器模块d、和指令触发电路e，由指令触发电路e发出的触发信号分别传送至竖直旋转电机启动开关的触发端K1、水平旋转电机启动开关的触发端k2。
栏杆1采用分段、柔性自复位式防撞型组合结构。这样可以有效减少栏杆1在受到汽车撞击时受损的机率。
在所述竖直旋转驱动或水平旋转式驱动的传动机构中设有离合器装置。栏杆机的栏杆1在正常情况下采用竖直旋转或者水平旋转，以提高启闭栏杆的频率、提高汽车通过率；在汽车超速或者其他情况下，结合路边传感器和测速器的传感信号由中央控制单元发出加速开启的指令，离合器启用、加速竖直向转速、主动躲避，此时栏杆加快竖直旋转和水平旋转，可以将栏杆1受冲击的机率降到最低。
本发明在具体实施时：
实施例一：参看附图1，驱动电机A借助齿轮传动副A-4带动机头箱2水平旋转。软轴A-1一端与驱动电机A连接另一端与设置在机头箱2内的竖直旋转轴A-2连接。机头箱2水平旋转的同时，驱动电机A借助软轴A-1同时驱动竖直旋转轴A-2旋转，而竖直旋转轴A-2与栏杆1连接。通过软轴A-1，达到了一个驱动电机A实现栏杆1水平旋转和竖直旋转两个动作。
实施例二：参看附图2，水平旋转轴B-3与机头箱2固定连接，驱动电机B借助齿轮传动副B-4带动机头箱2水平旋转。在机头箱2内的竖直旋转轴B-2及栏杆机的机架上分别固定有伞齿轮。在机头箱2旋转的同时，连接在竖直旋转轴B-2上的伞齿轮与机架上的齿轮啮合使得竖直旋转轴B-2转动从而带动连接在竖直旋转轴B-2上的栏杆1旋转。通过伞齿轮传动副B-1，达到了一个驱动电机B实现栏杆1水平旋转和竖直旋转两个动作。
实施例三：参看附图3，驱动电机C与竖直旋转轴C-2直连，可以直接带动连接在竖直旋转轴C-2上的栏杆1旋转。竖直旋转轴C-2固定在机头箱2上且竖直旋转轴C-2上固定有滑轮，滑轮上固定有钢丝绳。钢丝绳另一端穿过水平旋转轴C-3的空腔并借助改向滑轮与水平旋转轴C-3上的滑轮连接，水平旋转轴C-3与机头箱2连接。栏杆1竖直旋转的同时，钢丝绳收紧从而带动与水平旋转轴C-3上的滑轮旋转进而达到水平旋转轴C-3旋转的目的。而水平旋转轴C-3与机头箱2连接。通过钢丝滑轮传动副，达到了一个驱动电机C驱动栏杆1水平旋转和竖直旋转两个动作。
参看附图4，两个独立的驱动电机分别带动栏杆1水平旋转和竖直旋转达到两维复合驱动的目的。
Claims (7)
1.两维快速响应式栏杆机，结构中包括栏杆（1）、与栏杆（1）连接的启、闭驱动机构、配套控制电路，其特征在于：启、闭驱动机构是包括竖直旋转驱动和水平旋转式驱动在内的两维复合驱动机构，栏杆（1）借助于两维复合驱动机构和定位在栏杆（1）上的水平旋转轴、定位在机头箱（2）上的竖直旋转轴具有竖直平面内的旋转自由度和水平平面内的旋转自由度，两维复合驱动机构结构中包括驱动电机、与驱动电机连接的竖直旋转传动机构和水平旋转传动机构，所述竖直旋转传动机构的结构中包括直连在驱动电机（C）输出轴上的竖直旋转轴（C-2），所述水平旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机（C）和水平旋转轴（C-3）之间的钢丝滑轮传动副（C-4）。
2.根据权利要求1所述的两维快速响应式栏杆机，其特征在于：所述竖直旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机（A）和竖直旋转轴（A-2）之间的软轴（A-1），所述水平旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机（A）和水平旋转轴（A-3）之间的齿轮传动副（A-4）。
3.根据权利要求1所述的两维快速响应式栏杆机，其特征在于：所述竖直旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机（B）和竖直旋转轴（B-2）之间的伞齿轮传动副（B-1），所述水平旋转传动机构的结构中包括连接在驱动电机（B）和水平旋转轴（B-3）之间的齿轮传动副（B-4）。
4.根据权利要求1所述的两维快速响应式栏杆机，其特征在于：竖直旋转传动机构和水平旋转传动机构各自配套独立驱动电机和变速机构与对应旋转轴连接，借助管理电路实现两维旋转协调。
5.根据权利要求4所述的两维快速响应式栏杆机，其特征在于：控制电路的结构中包括以CPU为核心的中央处理单元：结构中包括连接在CPU端口上的栏杆（1）的状态传感电路（a）、通关汽车的速度传感电路（b）、存储有运算管理程序的存储器模块（c）、中间数据存储器模块（d）、和指令触发电路（e），由指令触发电路（e）发出的触发信号分别传送至竖直旋转电机启动开关的触发端（k1）、水平旋转电机启动开关的触发端（k2）。
6.根据权利要求1所述的两维快速响应式栏杆机，其特征在于：栏杆（1）采用分段、柔性自复位式防撞型组合结构。
7.根据权利要求1所述的两维快速响应式栏杆机，其特征在于：在所述竖直旋转驱动或水平旋转式驱动的传动机构中设有离合器装置。
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