CN106049311B - 节能道闸 - Google Patents

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    • E01F13/04—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions movable to allow or prevent passage
    • E01F13/06—Arrangements for obstructing or restricting traffic, e.g. gates, barricades ; Preventing passage of vehicles of selected category or dimensions movable to allow or prevent passage by swinging into open position about a vertical or horizontal axis parallel to the road direction, i.e. swinging gates

Abstract

本发明一种节能道闸，具有道闸控制箱和道闸横杆，道闸控制箱中具有电机驱动系统，道闸控制箱中还具有发电机、齿轮、棘轮机构及二级齿轮机构；该道闸还具有若干个等间隔设置在闸口处的压力传感器和一个设置在道闸出口上方的超声波传感器；当车辆行驶至道闸前，即需要升起道闸横杆时，若干个压力传感器和一个超声波传感器根据不同高度和宽度的车辆检测并计算得出道闸横杆应升起的角度，此时电机单独驱动齿轮运转；当需要放下道闸横杆时，齿轮带动棘轮机构运转并通过二级齿轮机构带动发电机的磁芯转动，将道闸横杆的势能转化为电能并存储在电池中。通过减小道闸横杆的竖起角度而减少电能的消耗，同时利用放下的道闸横杆的势能发电。

Description

节能道闸
技术领域
本发明涉及道闸的技术领域，尤其是一种节能道闸。
背景技术
道闸阻止车辆通行时通常处于水平状态，放行车辆通行时通过道闸控制箱1内的电机驱动横杆竖起。由于通行的车辆高度、宽度的不同，绝大多数车辆实际通行时不需要将横杆完全垂直竖起，但现实中横杆一般会过量升起，这种情况则导致能源浪费。另外，横杆由竖起状态恢复到水平状态时，如果不能将横杆的势能转化为电能收集存储就白白损失了。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种节能道闸，通过减小道闸横杆的竖起角度而减少电能的消耗，同时利用放下的道闸横杆的势能发电。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：节能道闸，具有固定在闸口处的道闸控制箱和设置在道闸控制箱顶部的道闸横杆，道闸控制箱中具有电机驱动系统，道闸控制箱中还具有发电机、齿轮、棘轮机构及二级齿轮机构，道闸横杆的一端与齿轮固定连接，棘轮机构位于齿轮的内部且由齿轮单向带动其运转；该道闸还具有若干个等间隔设置在闸口处的压力传感器和一个设置在道闸出口上方的超声波传感器；当车辆行驶至道闸前，即需要升起道闸横杆时，若干个压力传感器和一个超声波传感器根据不同高度和宽度的车辆检测并计算得出道闸横杆应升起的角度，此时电机单独驱动齿轮运转；当需要放下道闸横杆时，齿轮带动棘轮机构运转并通过二级齿轮机构带动发电机的磁芯转动，将道闸横杆的势能转化为电能并存储在发电池中。
进一步具体地说，设定超声波传感器与地面之间的纵向间距为第一纵向间距，道闸横杆与地面之间的纵向间距为第二纵向间距，车顶与道闸横杆之间的纵向间距为第三纵向间距，车体左侧与道闸控制箱之间的横向间距为第一横向间距；当车辆行驶至道闸前，通过两个车轮轧到的压力传感器检测出车轮外侧与车体外侧之间的第二横向间距、两个车轮之间的第三横向间距和道闸控制箱与左侧车轮的外侧之间的第四横向间距；且超声波传感器检测出超声波传感器与车辆顶端之间的第四纵向间距；第一横向间距为第四横向间距与第二横向间距之差，第三纵向间距为车辆高度与第二纵向间距之差；车辆宽度为第三横向间距与两个第二横向间距之和，车辆高度为第一纵向间距与第四纵向间距之差或者为车辆宽度的0.85～0.95倍。
进一步具体地说，所述道闸横杆应升起的角度的计算公式如下：
或
本发明的有益效果是：该节能道闸具有以下优点：
一、道闸横杆竖起的角度变小，则驱动道闸横杆重心升高所消耗的电能减少，减少的比例可按公式1－sinα计算；
二、道闸横杆放下时，利用道闸横杆势能发电，一般势能发电的效率约为10％，则可回收升高道闸横杆所消耗电能的10％。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明节能道闸的结构示意图；
图2是道闸控制箱发电系统的结构示意图；
图3是本发明节能道闸的工作流程图。
附图中的标号为：1、道闸控制箱；11、发电机；12、齿轮；13、棘轮机构；2、道闸横杆；3、压力传感器；4、超声波传感器；α、角度；H1、第一纵向间距；H2、第二纵向间距；H3、第三纵向间距；H4、第四纵向间距；H、车辆高度；W1、第一横向间距；W2、第二横向间距；W3、第三横向间距；W4、第四横向间距；W、车辆宽度。
具体实施方式
见图1、图2和图3，本发明的节能道闸，具有固定在闸口处的道闸控制箱1和设置在道闸控制箱1顶部的道闸横杆2，道闸控制箱1中具有电机驱动系统，道闸控制箱1中还具有发电机11、齿轮12、棘轮机构13及二级齿轮机构，道闸横杆2的一端与齿轮12固定连接，棘轮机构13位于齿轮12的内部且由齿轮12单向带动其运转。该道闸还具有八个等间隔设置在闸口处的压力传感器3和一个设置在道闸出口上方的超声波传感器4；当车辆行驶至道闸前，即需要升起道闸横杆2时，若干个压力传感器3和一个超声波传感器4根据不同高度和宽度的车辆检测并计算得出道闸横杆2应升起的角度α，此时电机单独驱动齿轮12运转；车辆通过后道闸横杆2应恢复到水平状态，当需要放下道闸横杆2时，齿轮12带动棘轮机构13运转并通过二级齿轮机构带动发电机11的磁芯转动，将道闸横杆2的势能转化为电能并存储在电池中，可提供给相关传感器和道闸控制箱1的工作需要。
设定超声波传感器4与地面之间的纵向间距为第一纵向间距H1，道闸横杆2与地面之间的纵向间距为第二纵向间距H2，车顶与道闸横杆2之间的纵向间距为第三纵向间距H3，车体左侧与道闸控制箱1之间的横向间距为第一横向间距W1。当车辆行驶至道闸前，通过两个车轮轧到的压力传感器3检测出车轮外侧与车体外侧之间的第二横向间距W2、两个车轮之间的第三横向间距W3和道闸控制箱1与左侧车轮的外侧之间的第四横向间距W4；且超声波传感器4检测出超声波传感器4与车辆顶端之间的第四纵向间距H4；第一横向间距W1为第四横向间距W4与第二横向间距W2之差，第三纵向间距H3为车辆高度H与第二纵向间距H2之差；车辆宽度W为第三横向间距W3与两个第二横向间距W2之和，车辆高度H为第一纵向间距H1与第四纵向间距H4之差。
道闸横杆2应升起的角度α的计算公式如下：
车辆宽度W通常与车辆高度H成正比，由车辆宽度W可推算出一般车辆高度H，为增加系统的可靠性，可适当提高预估车辆高度H。车辆高度H为车辆宽度W的0.85～0.95倍。
或者，道闸横杆2应升起的角度α的计算公式如下：
节能道闸的节能效果表：
横杆竖起角度 90度 80度 70度
横杆竖起节电比例 0 2％ 6％
横杆放下势能发电(效率10％) 10％ 9.8％ 9.3％
预期节电比例 10％ 11.8％ 15.3％
节能道闸的工作步骤是：若干个压力传感器3等间隔设置在闸口处；当车辆行驶到道闸口等待放行时，道闸口附近的光电传感器产生一个“有车辆等待通行”的信号，此时，STC89C52单片机作为各传感器的数据采集信号处理单元，检测压力传感器3的状态，可换算得出车辆宽度W以及车辆侧面与道闸控制箱1在侧面方向上的第一横向间距W1。同时车辆上方的超声波传感器4检测车辆顶部到超声波传感器的第四纵向间距H4，并由此得到道闸横杆2与车顶之间的第三纵向间距H3；由高度和侧方间距两个参数可计算出道闸横杆2应升起的角度α，tanα＝H3/W1；根据α数值，驱动电机升起道闸横杆2；车辆通行后，道闸横杆2将下降恢复到水平状态，道闸横杆2在道闸控制箱1的一端与齿轮12固定连接，齿轮12内部有一棘轮机构13，可被单向带动运转。升起道闸横杆2时，电机驱动齿轮12逆时针运动，此时不会带动棘轮机构13运转，与一般道闸升起横杆的作用相同。当放下道闸横杆2时，齿轮12带动棘轮机构13运转，通过二级齿轮机构带动发电机11磁芯转动，从而将道闸横杆2势能转化为电能并存储，可提供给相关传感器和道闸控制箱1的工作需要。

Claims (3)

1.节能道闸，具有固定在闸口处的道闸控制箱(1)和设置在道闸控制箱(1)顶部的道闸横杆(2)，道闸控制箱(1)中具有电机驱动系统，其特征在于：所述道闸控制箱(1)中还具有发电机(11)、齿轮(12)、棘轮机构(13)及二级齿轮机构，道闸横杆(2)的一端与齿轮(12)固定连接，棘轮机构(13)位于齿轮(12)的内部且由齿轮(12)单向带动其运转；该道闸还具有若干个等间隔设置在闸口处的压力传感器(3)和一个设置在道闸出口上方的超声波传感器(4)；当车辆行驶至道闸前，即需要升起道闸横杆(2)时，若干个压力传感器(3)和一个超声波传感器(4)根据不同高度和宽度的车辆检测并计算得出道闸横杆(2)应升起的角度(α)，此时电机单独驱动齿轮(12)运转；当需要放下道闸横杆(2)时，齿轮(12)带动棘轮机构(13)运转并通过二级齿轮机构带动发电机(11)的磁芯转动，将道闸横杆(2)的势能转化为电能并存储在电池中。
2.根据权利要求1所述的节能道闸，其特征在于：设定超声波传感器(4)与地面之间的纵向间距为第一纵向间距(H1)，道闸横杆(2)与地面之间的纵向间距为第二纵向间距(H2)，车顶与道闸横杆(2)之间的纵向间距为第三纵向间距(H3)，车体左侧与道闸控制箱(1)之间的横向间距为第一横向间距(W1)；当车辆行驶至道闸前，通过两个车轮轧到的压力传感器(3)检测出车轮外侧与车体外侧之间的第二横向间距(W2)、两个车轮之间的第三横向间距(W3)和道闸控制箱(1)与左侧车轮的外侧之间的第四横向间距(W4)；且超声波传感器(4)检测出超声波传感器(4)与车辆顶端之间的第四纵向间距(H4)；第一横向间距(W1)为第四横向间距(W4)与第二横向间距(W2)之差，第三纵向间距(H3)为车辆高度(H)与第二纵向间距(H2)之差；车辆宽度(W)为第三横向间距(W3)与两个第二横向间距(W2)之和，车辆高度(H)为第一纵向间 距(H1)与第四纵向间距(H4)之差或者为车辆宽度(W)的0.85～0.95倍。
3.根据权利要求2所述的节能道闸，其特征在于：所述道闸横杆(2)应升起的角度(α)的计算公式如下：
或
。
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