高速自动栏杆机的改进设计(附件)【字数：7982】
汽车保有量增加带来交通流量的增大无疑对收费站的人工是个巨大的考验，经常看到节假日车辆在人工收费车道排长龙的场景，于是ETC应运而生。得益于2019年期间政府层面对ETC的大力推广，ETC在高速公路收费的应用越来越普及。本研究以青银高速济南站改进收费站设备为契机，为了更好地理解改进方案，进行单开双开两种栏杆机的对比测试。现有已应用在车道的典型的K6栏杆机和即将投入使用的K13双开栏杆机作出技术参数、结构的对比，让我们更好地理解此次设备更新方案的先进性。而新型双臂对开式超高速栏杆机可以做到从响应到抬杆完成的时间压缩到0.3s汽车通过车道时的通行速度可以不用大幅降低，这就是优势，所以收费站栏杆机的升级现实可行。
引言 1
一、 K6系列全数字化高速电动栏杆机 1
（一）工作原理 1
（二）硬件组成 2
（三）系统构成 3
二、K13系列对开式高速自动栏杆机 3
（一）技术背景 3
（二）工作原理 5
（三）基本结构 5
（四）应用实例 8
三、对改进设计的测试 10
（一）测试比较 10
（二）测试流程 11
（三）测试结果 11
四、数据对比分析 12
（一）技术参数对比 12
（二）使用区别对比 12
结论 14
参考文献 15
致谢 16
引言
青银高速是山东高速公路网络的关键部分，其中青岛到济南段是此条高速公路在山东段的主干部分，连接了本省东西端的两个大型城市。现在要扩建用于连接G20青银高速济南收费站北约 3.8km的济高高速。路线全长约310km。沿线设置高密、昌邑、潍坊、淄博四个主要匝道收费站。
山东省汽车保有量居全国第一，达到2350万辆，到时候对于收费站吞吐量的水平是一个考验，目前，我们使用的是单向电动高速栏杆机，这个在现阶段是够用的但是，随着汽车保有量的增加，高流量的车会给ETC车道施加压力，现在需要采用新设备来提前应对，这就是对自动栏杆机进行此次改进设计的主要目的。
为了更好地理解改进方案，本文将进行单开双开两种栏杆机的对 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
比。现有已应用在车道的典型的K6栏杆机和即将投入使用的K13双开栏杆机作出技术参数、结构的对比，让我们更好地理解此次设备更新方案的先进性。
收费站ETC车道改造的推行，使得汽车通过收费站的速度和缴费效率大幅提升。伴随着技术进步，更先进的设备也将不断应用于高速公路收费站收费系统的改进，其中济南收费站已经由单开式高速电动栏杆机逐步升级为对开式高速电动栏杆机。
电动栏杆机用于配合各种传感器的指令，并作出或放行的动作或禁行动作，是停车场进出口和高速公路收费站中不可或缺的一个配合完成完整收费流程的具有拦截功能的设备。它综合了电气、机械和控制等多方面的专业技术，在收费站场景中，配合车道红绿灯和缴费情况的显示，完成一个完整的收费流程的闭环。
K6系列全数字化高速电动栏杆机
（一）工作原理
控制系统驱动伺服电机进而驱动蜗轮蜗杆转动，蜗杆驱动轴心垂直于蜗杆轴心的齿轮，此时螺旋传动转化为竖直方向的运动经过多级齿轮的对速比的调节，小小的伺服电机就可以轻松驱动人力推动不了的杆臂。由于蜗轮蜗杆的本身构造，扭矩只能由蜗杆传到齿轮而不能从齿轮传回蜗杆即单向传动，所以实现了自锁功能。除了自锁，栏杆机还应该具有反馈和适配性强的特征来应对和不同规格的设备的串联。
K6栏杆机的重要特质是栏杆的位置可以保持地非常精准误差可以达到二十分之一度，因为栏杆很长所以一点角度都会使栏杆看起来歪斜，这得益于精密伺服单元它将微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。
K6栏杆机的起落速度不是一成不变的，经过调整，具备不同速度的起落杆机器应用非常广泛，不仅能在高速公路上使用，还可应用在包括停车场、小区、工厂厂区等场景。
（二）硬件组成
/
图11 K6全数字化高速电动栏杆机的物理构成示意图
（1）本体：本机器由箱体、机芯传动单元、栏杆臂、驱动单元、控制单元组成。箱体由喷有防锈涂层的覆盖件组成，包括机帽和机柜等。机芯传动单元里有力矩减速机如图11所示。
（2）机芯：由可堵转扭矩电机，齿轮减速器，连杆传动机构、支架、主轴、分布式平衡弹簧等组成,其中采用了定制的专业为自动闸道机设计的力矩减速电机。
（3）控制系统：控制系统面板如图12所示。
/
图12 控制系统面板示意图
（三）系统构成
K6栏杆机机体：由内部连接件、外观覆盖件与杆臂组成，布局考究的内部连接件可以为机体提供刚性支撑。外观覆盖件涂有防腐蚀涂层，在保护内部精密机构正常运转的同时也保证自身不生锈，具有IP68的防水防尘级别，由于机芯和杆臂不是硬连接，所以需要一个可以活动的但相对固定的夹持机构，它与轻质的杆臂组成了杆臂防护的子系统。动力系统的设计重要的是电机种类的选取，选取带自锁功能的伺服电机是行之有效的决定。动力传动方面可以选取缓冲作用的小巧的末级机器运转构件。机器必须要有感知自身变化的功能，故要让机器具有能遇到状况迅速作出报警指令的机体姿态实时监测功能。驱动控制系统必须能适配多种I/O接口，甚至适配不同国家和地区的电压要求，且具备产品生命周期不小于一千万次或不低于十年的指标。
二、K13系列对开式高速自动栏杆机
（一）技术背景
ETC系统是往智能出行车联网这个大方向的必经之路，它具有免排队、提升单收费车道通行效率、免现金支付的特点，最重要的是可以降低车辆排队时的燃油消耗进而减少燃油汽车的尾气排放。
虽然在2019年政府引导了对ETC办理的大力补贴的活动，大量用户免费安装了ETC设备，但是当前ETC收费仍是处于刚刚普及的状态，还是有相当一些车主没有上高速的经验，可能一年上不了两次高速，或者IC卡失效等种种原因被迫倒车转人工收费车道，造成了ETC车道的堵塞，大部分情况就需要人工来疏导交通，这就对ETC收费车道的正常通行造成了影响，引起蝴蝶效应：如果栏杆机的过车速度没有快过后续车辆数量的增加速度，ETC车道的就会出现压车情况。
引言 1
一、 K6系列全数字化高速电动栏杆机 1
（一）工作原理 1
（二）硬件组成 2
（三）系统构成 3
二、K13系列对开式高速自动栏杆机 3
（一）技术背景 3
（二）工作原理 5
（三）基本结构 5
（四）应用实例 8
三、对改进设计的测试 10
（一）测试比较 10
（二）测试流程 11
（三）测试结果 11
四、数据对比分析 12
（一）技术参数对比 12
（二）使用区别对比 12
结论 14
参考文献 15
致谢 16
引言
青银高速是山东高速公路网络的关键部分，其中青岛到济南段是此条高速公路在山东段的主干部分，连接了本省东西端的两个大型城市。现在要扩建用于连接G20青银高速济南收费站北约 3.8km的济高高速。路线全长约310km。沿线设置高密、昌邑、潍坊、淄博四个主要匝道收费站。
山东省汽车保有量居全国第一，达到2350万辆，到时候对于收费站吞吐量的水平是一个考验，目前，我们使用的是单向电动高速栏杆机，这个在现阶段是够用的但是，随着汽车保有量的增加，高流量的车会给ETC车道施加压力，现在需要采用新设备来提前应对，这就是对自动栏杆机进行此次改进设计的主要目的。
为了更好地理解改进方案，本文将进行单开双开两种栏杆机的对 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
比。现有已应用在车道的典型的K6栏杆机和即将投入使用的K13双开栏杆机作出技术参数、结构的对比，让我们更好地理解此次设备更新方案的先进性。
收费站ETC车道改造的推行，使得汽车通过收费站的速度和缴费效率大幅提升。伴随着技术进步，更先进的设备也将不断应用于高速公路收费站收费系统的改进，其中济南收费站已经由单开式高速电动栏杆机逐步升级为对开式高速电动栏杆机。
电动栏杆机用于配合各种传感器的指令，并作出或放行的动作或禁行动作，是停车场进出口和高速公路收费站中不可或缺的一个配合完成完整收费流程的具有拦截功能的设备。它综合了电气、机械和控制等多方面的专业技术，在收费站场景中，配合车道红绿灯和缴费情况的显示，完成一个完整的收费流程的闭环。
K6系列全数字化高速电动栏杆机
（一）工作原理
控制系统驱动伺服电机进而驱动蜗轮蜗杆转动，蜗杆驱动轴心垂直于蜗杆轴心的齿轮，此时螺旋传动转化为竖直方向的运动经过多级齿轮的对速比的调节，小小的伺服电机就可以轻松驱动人力推动不了的杆臂。由于蜗轮蜗杆的本身构造，扭矩只能由蜗杆传到齿轮而不能从齿轮传回蜗杆即单向传动，所以实现了自锁功能。除了自锁，栏杆机还应该具有反馈和适配性强的特征来应对和不同规格的设备的串联。
K6栏杆机的重要特质是栏杆的位置可以保持地非常精准误差可以达到二十分之一度，因为栏杆很长所以一点角度都会使栏杆看起来歪斜，这得益于精密伺服单元它将微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。
K6栏杆机的起落速度不是一成不变的，经过调整，具备不同速度的起落杆机器应用非常广泛，不仅能在高速公路上使用，还可应用在包括停车场、小区、工厂厂区等场景。
（二）硬件组成
/
图11 K6全数字化高速电动栏杆机的物理构成示意图
（1）本体：本机器由箱体、机芯传动单元、栏杆臂、驱动单元、控制单元组成。箱体由喷有防锈涂层的覆盖件组成，包括机帽和机柜等。机芯传动单元里有力矩减速机如图11所示。
（2）机芯：由可堵转扭矩电机，齿轮减速器，连杆传动机构、支架、主轴、分布式平衡弹簧等组成,其中采用了定制的专业为自动闸道机设计的力矩减速电机。
（3）控制系统：控制系统面板如图12所示。
/
图12 控制系统面板示意图
（三）系统构成
K6栏杆机机体：由内部连接件、外观覆盖件与杆臂组成，布局考究的内部连接件可以为机体提供刚性支撑。外观覆盖件涂有防腐蚀涂层，在保护内部精密机构正常运转的同时也保证自身不生锈，具有IP68的防水防尘级别，由于机芯和杆臂不是硬连接，所以需要一个可以活动的但相对固定的夹持机构，它与轻质的杆臂组成了杆臂防护的子系统。动力系统的设计重要的是电机种类的选取，选取带自锁功能的伺服电机是行之有效的决定。动力传动方面可以选取缓冲作用的小巧的末级机器运转构件。机器必须要有感知自身变化的功能，故要让机器具有能遇到状况迅速作出报警指令的机体姿态实时监测功能。驱动控制系统必须能适配多种I/O接口，甚至适配不同国家和地区的电压要求，且具备产品生命周期不小于一千万次或不低于十年的指标。
二、K13系列对开式高速自动栏杆机
（一）技术背景
ETC系统是往智能出行车联网这个大方向的必经之路，它具有免排队、提升单收费车道通行效率、免现金支付的特点，最重要的是可以降低车辆排队时的燃油消耗进而减少燃油汽车的尾气排放。
虽然在2019年政府引导了对ETC办理的大力补贴的活动，大量用户免费安装了ETC设备，但是当前ETC收费仍是处于刚刚普及的状态，还是有相当一些车主没有上高速的经验，可能一年上不了两次高速，或者IC卡失效等种种原因被迫倒车转人工收费车道，造成了ETC车道的堵塞，大部分情况就需要人工来疏导交通，这就对ETC收费车道的正常通行造成了影响，引起蝴蝶效应：如果栏杆机的过车速度没有快过后续车辆数量的增加速度，ETC车道的就会出现压车情况。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/wlw/19.html
