CN106555382A - 一种用于汽车道路的多功能门禁系统 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种用于汽车道路通行的多功能门禁系统。目的是提供一种结构安全可靠、降低汽车通过时间的多功能门禁系统。所述门禁系统包括设置在车道两侧前方的减速装置，设置在车道两侧后方的辅助起动装置；所述的减速装置包括底圆台，底圆台上设置可绕其轴线旋转的减速筒，减速筒包括具有空心夹层腔的外筒，外筒的内壁的内侧面与内筒的外侧面接触，外筒的上、下端面分别与上盖、下盖密封连接；上盖的上端面设置与减速筒共同旋转的空心刚性板；所述内筒内设置发电装置。减速装置可以将汽车的动能通过气囊、减速筒、发电装置转换成电能，将汽车能量回收再利用，减少能耗；同时可以实现使不同速度的汽车自动减速停车。
Description
技术领域
本发明涉及门禁装置技术领域，具体涉及一种用于汽车道路的多功能门禁系统。
背景技术
小区门禁道闸是小区建设中必不可少的一块，它不仅可以有效控制小区车辆进出速度，提高小区的行人安全，同时可以有效对小区内的物流状况进行把控，可起到较好的防盗效果。现有的道闸机构主要是通过电动机驱动的旋转栏杆式道闸，当汽车通行时栏杆向上方旋转，或者是电动机驱动的推拉式闸门，汽车通行时闸门沿横向方向移动。汽车通过道闸时需要将停车等待道闸机构完全打开，然后再启动行驶通过，这样就造成了汽车在通过道闸时需要减速、停车、再启动，导致汽车通过道闸时间长，且油耗增加。
现有技术中为了减少汽车通过道闸时间，通常是设计一套不停车自动刷卡道闸系统，如专利CN200910192089.5中所述的一种电子不停车收费车道自助刷卡系统，该系统包括主控机、路侧读写设备、自动栏杆机、车辆检测传感器、费额显示器、信号共享切换器和自助刷卡设备，自助刷卡设备和路侧读写设备分别与主控机连接，自动栏杆机、车辆检测传感器、费额显示器均与信号共享切换器连接，信号共享切换器与主控机连接。收费方法是在车道系统的控制下，根据车辆的位置及交易状态放行正常交易车辆或拦截非法车辆。该系统可以有效减小汽车通过道闸的时间，但是该系统电子设备较多，容易出现因电子设备损坏导致道闸无法使用的情况，一旦电子器件出现问题，则可能导致汽车冲撞栏杆，使车辆和道闸设备损坏。为了提高汽车通过速度，栏杆或闸门的打开速度也需要提高，使栏杆驱动设备的成本非常高，该系统目前只用于高速公路收费站，并未普及到小区、商场、学校的进出门禁系统也是由于其 成本太高导致。
上述电子不停车收费车道自助刷卡系统的驱动及控制系统都是外接电源，能耗较高。专利CN201210382867.9中提到的一种自发电能量反馈道闸装置是将道闸前方的减速带设置成可上下活动的形式，减速带与发电装置连接，当汽车行驶压过减速带时，将车辆碾压减速带的动能转换为电能储存起来，储存的电能可以为道闸装置的开闭提供电能，避免了道闸装置外接电源由于断电事故导致道闸装置无法正常工作的问题，也可以吸收一部分汽车的动能，更加节省能源。但是该装置中与减速带相连的动力装置、发电装置需要将减速带的上下运动转换为旋转运动后再发电，导致动力装置和发电装置结构复杂，为了减少占地，这两个装置一般都安装在地下，因此其安装检修成本很高。且道闸装置中，闸门开闭机构仍是简单的旋转栏杆式道闸。
现有的门禁装置都没有汽车限位设备，当驾驶员停车时容易出现停靠的位置较刷卡机等自动放行设备较远的情况，也会增加汽车通行的时间。
发明内容
本发明目的是提供一种使用安全可靠、降低汽车通过时间，同时可以进行能量回收的用于汽车道路的多功能门禁系统。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于汽车道路的多功能门禁系统，所述的门禁系统包括设置在车道两侧前方的减速装置，设置在车道两侧后方的辅助起动装置；所述的减速装置包括底圆台，底圆台上设置可绕其轴线旋转的减速筒，减速筒包括具有空心夹层腔的外筒，外筒的内壁的内侧面与内筒的外侧面接触，外筒的上、下端面分别与上盖、下盖密封连接；上盖的上端面设置与减速筒共同旋转的空心刚性板；
所述内筒的侧壁上设置沿其轴线方向的多个环形对称的进气道，进气道穿过上盖板与刚性板的内腔连通，所述内筒的内侧面上沿其轴线方 向排列多个水平的单向压力阀，多个单向压力阀的开启压力不一致；单向压力阀与进气道连通；所述外筒的夹层腔与空心刚性板的内腔之间通过排气道连通，排气道内设置电磁开关；所述内筒内设置发电装置。
优选的，所述的发电装置包括可相对于内筒的轴线旋转的空心转轴，转轴的侧壁上开设多个导气孔，转轴的内腔与下盖内设置的导气道的入口连通，导气道的出口与外筒的夹层腔连通；所述转轴的外侧面上沿其轴线套设多个水平的、等间隙的导流片；在水平面内做进气道的轴线与导流片边缘的切线，所述单向压力阀出口的轴线与该切线重合。
优选的，所述导流片的厚度为0.3-0.5mm，相邻导流片之间的间隙小于导流片的厚度。
优选的，所述的发电装置还包括行星齿轮机构，行星齿轮机构包括固定在转轴外侧面上的太阳轮，太阳轮外侧设置固定在内筒的行星架，行星架上套设与太阳轮啮合的行星轮，行星轮外侧设置固定在内筒内的定子，定子内侧嵌套可绕其轴线旋转的齿圈，齿圈与行星轮相啮合；所述的定子的侧壁内设置多个环形对称设置的磁极；磁极的两端通过导线与蓄电池连接。
优选的，所述的刚性板一侧的外侧面上设置与汽车前保险杠接触的气囊，气囊通过气管与刚性板的内腔连通。
优选的，所述下盖的下端面设置凹面向下的凹圆台，所述底圆台的上端面设置凸面向上的凸圆台，所述凹圆台的内侧面与凸圆台的外侧面之间通过轴承连接，所述底圆台的中央设置轴向方向的开孔，其开孔内设置驱动电机，驱动电机的输出轴通过离合器与下盖的凹圆台底面连接。
优选的，所述辅助起动装置包括辅助电机，辅助电机的输出轴通过减速器与辅助转轴连接，辅助转轴与辅助刚性板连接，辅助刚性板一侧的侧面设置与汽车后保险杠接触的橡胶缓冲垫。
根据上述的任意一种用于汽车道路的多功能门禁系统的使用方法， 其特征在于：所述的使用方法包括以下步骤：减速停车、辅助起动；
所述的减速停车步骤为：没有车辆通过时，空心刚性板位于车道中且与行车方向垂直，辅助刚性板位于车道两侧且与行车方向平行，离合器为断开状态；当有车辆通过时，气囊与汽车前保险杠接触并使汽车减速停车至指定位置；
所述的辅助起动步骤为：汽车需要再次启动并通过门禁装置时，接合离合器，启动驱动电机，使空心刚性板旋转；辅助电机启动，使辅助刚性板旋转并让橡胶缓冲垫与汽车后保险杠接触，推动汽车，辅助汽车起动。
优选的，所述的导流片包括纳米基体层，纳米基体层两侧设置超硬镀层；所述的纳米基体层的材料为SiC纳米粒子、Al2O3纳米粒子、TiO2纳米粒子以及稀土，所述的稀土为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种元素；其中SiC纳米粒子的质量百分比为5％-10％，Al2O3纳米粒子的质量百分比为5％-8％，TiO2纳米粒子的质量百分比为按85％-95％：稀土的质量百分比为0.5％-1％。
优选的，所述的超硬镀层为以sp2结构为主的非晶纯碳膜，其中sp2结构含量为45％-55％。
本发明以下有益效果：减速装置可以将汽车的动能通过气囊、减速通、发电装置转换成电能，将汽车能量回收再利用，减少能耗；同时可以实现使不同速度的汽车自动减速停车，方便汽车通行；汽车减速停车后的位置不会因驾驶员的操作而改变，方便进行后续刷卡放行等操作；发电装置安装在减速筒内，安装维修方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图俯视图；
图2为减速装置1的结构示意图正视图；
图3为图2的放大视图A；
图4为图3的剖视图C-C；
图5为图2的剖视图B-B；
图6为空气流过导流片表面示意图；
图7为辅助起动装置结构示意图。
具体实施方式
如图1-4所示的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，所述的门禁系统包括设置在车道两侧前方的减速装置1，设置在车道两侧后方的辅助起动装置2；所述的减速装置1包括底圆台3，底圆台3上设置可绕其轴线旋转的减速筒，减速筒包括具有空心夹层腔的外筒4，外筒4的内壁41的内侧面与内筒5的外侧面接触，外筒4的上、下端面分别与上盖6、下盖7密封连接；上盖6的上端面设置与减速筒共同旋转的空心刚性板81。
所述内筒5的侧壁上设置沿其轴线方向的多个环形对称的进气道51，进气道51穿过上盖板6与刚性板81的内腔连通，内筒5的内侧面上沿其轴线方向排列多个水平的单向压力阀52，多个单向压力阀52的开启压力不一致；单向压力阀52与进气道51连通；所述外筒4的夹层腔与空心刚性板81的内腔之间通过排气道42连通，排气道42内设置电磁开关43；所述内筒5内设置发电装置。
所述的发电装置包括可相对于内筒5绕其轴线旋转的空心转轴91，转轴91的侧壁上开设多个导气孔，转轴91的内腔与下盖7内设置的导气道71的入口连通，导气道71的出口与外筒4的夹层腔连通；所述转轴91的外侧面沿其轴线套设多个水平的、等间隙的导流片92；在水平面内做进气道51的轴线与导流片92边缘的切线，所述单向压力阀52出口的轴线与该切线重合。
所述的刚性板81一侧的外侧面上设置与汽车前保险杠接触的气囊82，气囊82通过气管与刚性板81的内腔连通。
所述下盖7的下端面设置凹面向下的凹圆台72，所述底圆台3的上端面设置凸面向上的凸圆台31，所述凹圆台72的内侧面与凸圆台31的 外侧面之间通过轴承32连接，所述底圆台3中央设置轴向方向的开孔，其开孔内设置驱动电机33，驱动电机33的输出轴通过离合器34与下盖7的凹圆台底面连接。
如图7所示的，所述辅助起动装置2包括辅助电机21，辅助电机21的输出轴通过减速器22与辅助转轴23连接，辅助转轴23与辅助刚性板24连接，辅助刚性板24一侧的侧面设置与汽车后保险杠接触的橡胶缓冲垫25。
所述发电装置的发电原理是利用了特斯拉涡轮机的原理，如图5-图6所示的，当具有一定压力的空气从单向压力阀52中喷出后冲击导流片92的边缘，并在内筒5内沿着导流片92的表面由其边缘位置旋转流动至其中心位置，由于相邻的导流片92之间的间隙很小，空气在相邻的两片导流片92相对的表面产生黏滞效应，其速度大大降低，这样空气携带的能量就传递给了导流片92，使其高速旋转，减速后的空气从转轴91侧壁上的开孔流入转轴91的内腔中，并通过导气道71流入外筒4的夹层腔内。为了达到较好的空气黏滞效果，所述导流片92的厚度需要很小，其优选的厚度为0.3-0.5mm，相邻导流片92之间的间隙小于导流片92的厚度。
当导流片厚度很小时，其高速旋转下需要很高的硬度，因此更好的实施方式是：所述的导流片92包括纳米基体层，纳米基体层两侧设置超硬镀层；所述的纳米基体层的材料为SiC纳米粒子、Al2O3纳米粒子、TiO2纳米粒子以及稀土，所述的稀土为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种元素；其中SiC纳米粒子的质量百分比为5％-10％，Al2O3纳米粒子的质量百分比为5％-8％，TiO2纳米粒子的质量百分比为按85％-95％：稀土的质量百分比为0.5％-1％；所述的超硬镀层为以sp2结构为主的非晶纯碳膜，其中sp2结构含量为45％-55％。
利用特斯拉涡轮机原理制作的发电机，其转速很高，但扭矩非常小，因此为了实现发电的目的，所述的发电装置还包括行星齿轮机构，行星 齿轮机构包括固定在转轴91外侧面上的太阳轮93，太阳轮93外侧设置固定在内筒5的行星架94，行星架94上套设与太阳轮93啮合的行星轮95，行星轮95外侧设置固定在内筒5内的定子96，定子96内侧嵌套可绕其轴线旋转的齿圈97，齿圈97与行星轮95相啮合；所述的定子96的侧壁内设置多个环形对称设置的磁极98；磁极98的两端通过导线与蓄电池连接。当导流片92带动转轴91高速旋转时，转轴91可通过其连接的行星齿轮机构进行减速增扭，经过减速增扭后转轴91的动力传递给齿圈97，齿圈97作为发电机转子在定子96内旋转，实现发电。
根据上述的任意一种用于汽车道路的多功能门禁系统的使用方法包括以下步骤：减速停车、辅助起动；
所述的减速停车步骤为：没有车辆通过时，空心刚性板81位于车道中且与行车方向垂直，辅助刚性板24位于车道两侧且与行车方向平行，离合器34为断开状态；当有车辆通过时，气囊82与汽车前保险杠接触并使汽车减速停车至指定位置；汽车减速停车的过程中，气囊82内的空气被挤入空心刚性板81的内腔中，然后通过单向压力阀52冲向导流片92，使发电装置进行发电，空气冲击导流片92的表面后从转轴91侧壁上的开孔流入转轴91的内腔中，并通过导气道71流入外筒4的夹层腔内，汽车停车后单向压力阀52在其复位弹簧的压力下关闭。
当汽车速度不同时，其挤压的气囊82中空气的压力也不同，这样就会打开不同数量的单向压力阀52，实现不同速度汽车的制动，这样可以使不同速度的汽车停车时都停在相同的位置，方便驾驶员刷卡通行。当车速过快时，刚性板81被汽车挤压并旋转至车道两侧，而减速装置不会受到损伤，进一步提高了减速装置的安全性。
所述的辅助起动步骤为：汽车需要再次启动并通过门禁装置时，接合离合器34，启动驱动电机33，使空心刚性板81旋转，汽车前方的障碍消除后，即可起动通行，汽车在刚起动时其与地面之间的摩擦力最大，这时发动机也最耗油，因此更好的实施方式是，汽车刚起动时，同时让 辅助电机21启动，驱动辅助刚性板24旋转并让橡胶缓冲垫25与汽车后保险杠接触，推动汽车通行，这样可大大降低汽车油耗，同时增加汽车的通过性能。
汽车通过后，电磁开关43打开，使外筒4中的空气通过空心刚性板81流入气囊82，空心刚性板81、辅助刚性板24旋转至初始位置，等待下一次操作。
Claims (10)
1.一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述的门禁系统包括设置在车道两侧前方的减速装置(1)，设置在车道两侧后方的辅助起动装置(2)；所述的减速装置(1)包括底圆台(3)，底圆台(3)上设置可绕其轴线旋转的减速筒，减速筒包括具有空心夹层腔的外筒(4)，外筒(4)的内壁(41)的内侧面与内筒(5)的外侧面接触，外筒(4)的上、下端面分别与上盖(6)、下盖(7)密封连接；上盖(6)的上端面设置与减速筒共同旋转的空心刚性板(81)；
所述内筒(5)的侧壁上设置沿其轴线方向的多个环形对称的进气道(51)，进气道(51)穿过上盖板(6)与刚性板(81)的内腔连通，所述内筒(5)的内侧面上沿其轴线方向排列多个水平的单向压力阀(52)，多个单向压力阀(52)的开启压力不一致；单向压力阀(52)与进气道(51)连通；所述外筒(4)的夹层腔与空心刚性板(81)的内腔之间通过排气道(42)连通，排气道(42)内设置电磁开关(43)；所述内筒(5)内设置发电装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述的发电装置包括可相对于内筒(5)的轴线旋转的空心转轴(91)，转轴(91)的侧壁上开设多个导气孔，转轴(91)的内腔与下盖(7)内设置的导气道(71)的入口连通，导气道(71)的出口与外筒(4)的夹层腔连通；所述转轴(91)的外侧面上沿其轴线套设多个水平的、等间隙的导流片(92)；在水平面内做进气道(51)的轴线与导流片(92)边缘的切线，所述单向压力阀(52)出口的轴线与该切线重合。
3.根据权利要求2所述的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述导流片(92)的厚度为0.3-0.5mm，相邻导流片(92)之间的间隙小于导流片(92)的厚度。
4.根据权利要求1所述的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述的发电装置还包括行星齿轮机构，行星齿轮机构包括固定在转轴(91)外侧面上的太阳轮(93)，太阳轮(93)外侧设置固定在内筒(5)的行星架(94)，行星架(94)上套设与太阳轮(93)啮合的行星轮(95)，行星轮(95)外侧设置固定在内筒(5)内的定子(96)，定子(96)内侧嵌套可绕其轴线旋转的齿圈(97)，齿圈(97)与行星轮(95)相啮合；所述的定子(96)的侧壁内设置多个环形对称设置的磁极(98)；磁极(98)的两端通过导线与蓄电池连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述的刚性板(81)一侧的外侧面上设置与汽车前保险杠接触的气囊(82)，气囊(82)通过气管与刚性板(81)的内腔连通。
6.根据权利要求1所述的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述下盖(7)的下端面设置凹面向下的凹圆台(72)，所述底圆台(3)的上端面设置凸面向上的凸圆台(31)，所述凹圆台(72)的内侧面与凸圆台(31)的外侧面之间通过轴承(32)连接，所述底圆台(3)的中央设置轴向方向的开孔，其开孔内设置驱动电机(33)，驱动电机(33)的输出轴通过离合器(34)与下盖(7)的凹圆台底面连接。
7.根据权利要求1所述的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述辅助起动装置(2)包括辅助电机(21)，辅助电机(21)的输出轴通过减速器(22)与辅助转轴(23)连接，辅助转轴(23)与辅助刚性板(24)连接，辅助刚性板(24)一侧的侧面设置与汽车后保险杠接触的橡胶缓冲垫(25)。
8.根据权利要求1至权利要求7所述的任意一种用于汽车道路的多功能门禁系统的使用方法，其特征在于：所述的使用方法包括以下步骤：减速停车、辅助起动；
所述的减速停车步骤为：没有车辆通过时，空心刚性板(81)位于车道中且与行车方向垂直，辅助刚性板(24)位于车道两侧且与行车方向平行，离合器(34)为断开状态；当有车辆通过时，气囊(82)与汽车前保险杠接触并使汽车减速停车至指定位置；
所述的辅助起动步骤为：汽车需要再次启动并通过门禁装置时，接合离合器(34)，启动驱动电机(33)，使空心刚性板(81)旋转；辅助电机(21)启动，使辅助刚性板(24)旋转并让橡胶缓冲垫(25)与汽车后保险杠接触，推动汽车，辅助汽车起动。
9.根据权利要求3所述的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述的导流片(92)包括纳米基体层，纳米基体层两侧设置超硬镀层；所述的纳米基体层的材料为SiC纳米粒子、Al2O3纳米粒子、TiO2纳米粒子以及稀土，所述的稀土为La、Ce、Pr、Nd中的一种或几种元素；其中SiC纳米粒子的质量百分比为5％-10％，Al2O3纳米粒子的质量百分比为5％-8％，TiO2纳米粒子的质量百分比为按85％-95％：稀土的质量百分比为0.5％-1％。
10.根据权利要求9所述的一种用于汽车道路的多功能门禁系统，其特征在于：所述的超硬镀层为以sp2结构为主的非晶纯碳膜，其中sp2结构含量为45％-55％。
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