一种与交通配时联动的双控升降式人行道闸门系统

技术领域

本发明涉及交通设备技术领域，尤其是一种与交通配时联动的双控升降式人行道闸门系统。

背景技术

人行道闸门系统是一种有效避免交通安全事故发生的组合装置，它利用相关拦截装置来制止行人违反交通规则的现象。现有技术方案涉及的软硬件系统主要包括红绿灯系统、相匹配的信息处理系统和拦截组合装置，其工作原理是：拦截装置在系统作用下随着红绿灯的变换而切换至拦截或放行的工作状态。

目前常见的有较为典型的就是栅栏式电动门系统和档杆-支撑柱式闸门系统，其缺点如下：

（1）栅栏式电动门系统的缺点

① 栅栏式电动门控制系统拦截装置为不锈钢电动门，它主要依靠滚轮进行水平向的敞开闭合，系统装置挤占了有限的道口净宽，且存在耗时较长的问题，对于人流量较大的路口，在绿灯亮起时容易造成人群拥挤的情况，影响通行效率，系统通行能力低；

② 电动门在即将封闭时可能因行人闯关而发生挤压事故，存在安全隐患；

③ 电动门一般根据红绿灯的变化而实时改变其工作状态，一旦交通信号系统出现故障，因缺少应急措施，势必造成交通堵塞等情况，引发交通混乱甚至诱发交通安全事故；

④ 大多电动门下置滚轮式滑轴，易进杂物、遭行人踩踏时易引起滚轮错位等问题，造成开闭合困难，增加维修成本。

（2）挡杆-支撑柱式闸门系统的缺点

①挡杆-支撑柱式闸门系统存在挡杆伸缩耗时过长的问题，与栅栏式电动门系统类似，通行效率低；

②系统处于拦截状态时，单一挡杆与地面存在较大空隙（75~100cm），容易因儿童随意穿越而发生挡杆夹持人身卡顿，甚至与右转车道交通产生冲突，引起人员交通伤亡事故，存在安全隐患；

③内部包含的组件过多过杂，一旦有某个组件出现故障，整个系统容易出现瘫痪，故障率高，而且当系统出现断电或故障时，容易造成交通受阻、混乱，甚至交通事故；

④该组合结构的部分关键零件直接暴露在空气中，需要经常维护清洗其零件，且维修养护较为困难繁琐，维修养护成本高。

⑤当处于通行状态时，其水平档杆不能完全收缩，在通行时依旧占据着闸口较大的空间，造成人车通行速度受限，进一步降低通行能力。

发明内容

本发明提出一种与交通配时联动的双控升降式人行道闸门系统，升降快速，而且不易影响道口的通行能力。

本发明采用以下技术方案。

一种与交通配时联动的双控升降式人行道闸门系统，以升降式道闸对人行道的通行状态进行管控，所述升降式道闸包括含可折叠式结构的栅栏（2）和设于人行道两侧处的边柱（3）；栅栏端部与边柱内的升降机构（8）相连；当需使人行道处于可通行状态时，所述栅栏以折叠方式收纳于地面处；当需使人行道处于禁行状态时，升降机构抬升栅栏端部，使栅栏的可折叠式结构在人行道处竖向展开形成拦阻件。

所述栅栏中的可折叠式结构为剪叉式结构（100），剪叉式结构的上端与横向的上栅栏条（102）铰接，下端与横向的下栅栏条（101）铰接；所述升降机构包括置于边柱内伸缩管（10）中的伸缩杆（7），还包括边柱内的可驱动伸缩杆竖向升降的电机（17）；所述伸缩杆与上栅栏条相连；所述下栅栏条固定于人行道地面的收纳结构处；当需使人行道处于可通行状态时，电机驱动伸缩杆下降，带动上栅栏条下移以折叠栅栏的剪叉式结构，直至上栅栏条降至与人行道地面齐平，使人行道处于可通行状态；

所述电机由交通配时系统控制，以使栅栏的升降动作能与交通路口的红绿灯系统指示信息匹配。

所述边柱内设有对电机供电的电线（18）；所述电机经电机齿轮（16）驱动伸缩杆处的离合器（14）以使伸缩杆沿边柱的竖向凹槽（4）升降；所述伸缩杆下部处设有制动器（13）；当电机停止驱动伸缩杆时，所述制动器对伸缩杆位置进行锁定；所述伸缩杆伸缩时驱动边柱内的滑动条（25）升降滑移；滑动条顶部以前接头（9）与上栅栏条相连。

所述边柱处还设有故障应急系统，所述故障应急系统包括可插入套筒（21）内的摇杆（23）；所述摇杆可由手摇驱动旋转，摇杆旋转时经驱动齿轮（22）驱动离合器，以使伸缩杆可在人力驱动下升降。

所述摇杆置于边柱内的储腔中，所述储腔设有与故障应急系统触发电路相连的小电动门（5）；当栅栏无法由电机驱动时，所述故障应急系统触发电路内的继电器K1、继电器K2被触发，故障应急系统触发电路控制边柱处的警报器（24）报警，故障应急系统触发电路控制小电动门处于开启状态，以使摇杆可被取用。

所述离合器设于伸缩杆下部，离合器输出轴经第一紧固件（11）、第二紧固件（12）与伸缩杆相连；所述制动器设于离合器输出轴处。

所述交通路口的红绿灯系统指示信息包括红灯、黄灯、绿灯的信号状态；

所述交通配时系统对红绿灯系统的信号变换进行信号处理，并将处理后的信号反馈于升降机构的自动升降系统，自动升降系统在黄灯亮起时，使升降机构伸缩杆件系统中的下降电路处于通电状态，以驱动栅栏的剪叉式结构折叠，使人行道在绿灯亮起时处于通行状态，实现绿灯时快速通行的目的。

所述交通配时系统中，其红灯信号电路与黄灯信号电路在工作时为相互锁定的关系；红灯信号电路经常开开关KJ1、上升继电器J1、上升继电器J2、整流器GZ、上升限位开关WK1控制电机，常开开关KJ1与带三极管的红灯信号判定电路相连；黄灯信号电路经常开开关KJ2、下降继电器J3、下降继电器J4、整流器GZ、下降限位开关WK2控制电机，常开开关KJ2与带三极管的黄灯信号判定电路相连。

当交通路口的红灯信号有效时，红灯信号电路的三极管处于导通状态，随即常开开关KJ1吸合，上升继电器J1、上升继电器J2得电，上升继电器J1闭合以使电路进入自锁状态，电路电流传至整流器GZ形成电机正转工作回路，使电机进入正转工作状态，带动伸缩杆上升；直至伸缩杆上升到指定位置时触发上升限位开关WK1，使电机正转工作回路断电；

当交通路口的黄灯信号有效时，黄红灯信号电路的三极管处于导通状态，随即常开开关KJ2吸合，下降继电器J3、下降继电器J4得电，下降继电器J3闭合以使电路进入自锁状态，电路电流传至整流器GZ形成电机反转工作回路，使电机进入反转工作状态，带动伸缩杆下降；直至伸缩杆下降到指定位置触发下降限位开关WK2，使电机反转工作回路断电。

所述栅栏材质采用未增塑聚氯乙烯塑料，其剪叉式结构中的栅条厚度范围为2~5mm；所述边柱的主体采用Φ270~Φ304的不锈钢管，其中Φ270的不锈钢管选用2.0~5.0mm的壁厚范围，Φ304的不锈钢管可选用2.0~8.0mm的壁厚范围；

当边柱主体选用Φ304×4.0不锈钢管时，在边柱内部浇灌C20及以上混凝土。

本发明所述方案，具有制造简单、价格低廉、安全便捷、易于修复等特点，整个装置位于交通岛路缘内，不占用交通空间资源，对非机动车辆驾驶员和儿童等易违反交通规则的交通群体有较大的约束作用，能够有效降低交通事故发生率。具体而言，有如下技术优点：

1、行人通行能力强。本申请提案采用智能升降式系统，可以减少现有水平开闭合式的人行道安全闸门所造成的拥堵现象，并且在黄灯时伸缩杆自动下降，配时系统控制栅栏在绿灯亮起时完全落下，提高交通路口净宽和运行效率。

2、电动控制系统和手动应急系统并存，安全性高。本申请提案在设置电动控制系统的同时，提供手动故障应急系统，与现有的挡杆-支撑柱式闸门系统相比，在出现技术故障等紧急情况时可保证交通正常运行，避免交通混乱和安全事故，同时能有效避免儿童在红灯时随意穿越栅栏。

3、组合结构技术应用，坚固美观。首先，本申请提案采用边柱与栅栏整合在一起，比单一栅栏结构刚度更大，整体稳定性更好；其次，边柱采用钢筋混凝土填充不锈钢管形成组合结构，既保护内置的伸缩杆，有效提高各部件的使用寿命，又提高边柱的刚度和强度，减小变形和磨损；最后，可最大程度利用平面交叉口现有的硬件和软件设施，改造工程量少，与周围环境协调、美观。

4、多系统自动化运作，减低运营成本。本申请提案完善多个系统实现自动化运营，正常运营时无需增设交通协管员，且系统的结构实用性强，维修养护量少，系统运营所需的人员费和设备维持费低。

5、采用自动升降式系统和交通配时系统，耗时短，放行工作高效，避免造成拥堵情况；

6、采用边柱和栅栏的组合形式，并采用钢管混凝土的组合结构型式，提升结构的整体稳定性和部件坚固性，不易损坏；

7、具备故障应急措施，遇到断电或故障时不会因电子系统瘫痪而引起交通不便；

拦截区域布置合理，有效降低安全事故发生率并提高交通便利。

本发明所开发的交通配时系统，利用现有的红绿灯系统实现自动拦阻开放功能，配套的电路图能充分利用黄灯间隙时间来转换人行安全匝道工作状态；其响应效率较高。

本发明采用钢筋混凝土填充不锈钢管的组合结构边柱，既保护内置的伸缩杆，有效提高各部件的使用寿命，减少装置维修养护成本，又提高边柱的刚度和强度，减小变形和磨损，增加美观性，并进一步降低运营费用。

本发明中，栅栏采用剪叉式结构，能够轻松折叠，占用空间较小，且使得折叠结构升降稳定，在升降过程比较平稳，且剪叉式结构的间隙小，较适用于道口环境。

本发明中，自动升降系统（升降机构）采用预升降的方式，升降模式的伸缩杆采用竖向伸缩，与现有大多闸门系统相比，竖向拉伸可以避免出现挤压行人的危险，且在达到通行状态后，收缩后的栅栏与地面平齐，可避免绊倒行人的危险与避免有异物卡住的情况。

本发明申请可解决现有栅栏式电动门系统和档杆-支撑柱式闸门系统因其硬件和软件系统技术缺陷而存在的如下几个方面的技术问题，具体为：

1、本发明在黄灯时系统解除拦截状态，且在绿灯亮起时达到完全通行状态，以解决开启封闭系统的行程耗时长、通行能力低的问题；

2、本发明采用升降的道口封闭放行模式，以解决存在电动门挤压或挡杆夹持的交通安全隐患和横向伸缩模式影响道口通行能力的问题；

3、本发明系统的承重结构、动力系统、电子控制组件、应急装置等主要部件集成一体，安置在边柱内部，边柱采用钢筋混凝土填充的不锈钢管混凝土结构进行防护，以解决系统内配件运行环境易受损变形、不耐久、故障率高、维护困难的问题；

4、本发明电子系统配备故障应急人工操作设置，能解决因系统故障影响交通甚至诱发交通事故的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的原理示意图；

附图2是本发明的结构示意图；

附图3是本发明的工作流程示意图；

附图4为交通配时系统的电路示意图；

附图5是电机驱动伸缩杆的机构示意图；

附图6为栅栏与边柱连接部位的放大示意图；

附图7为边柱的内部示意图；

附图8为边柱的俯视向示意图；

附图9为故障应急系统的示意图；

附图10为摇杆的示意图；

附图11为故障应急系统触发电路的报警器控制相关电路示意图；

附图12为故障应急系统触发电路的小电动门控制相关电路示意图；

图中：1-红绿灯系统；2-栅栏；3-边柱；4-边柱的竖向凹槽；5-小电动门；7-伸缩杆；8-升降机构；9-前接头；10-伸缩管；11-第一紧固件；12-第二紧固件；13-制动器；14-离合器；15-适配器；16-电机齿轮；17-电机；18-电线；19-螺栓；20-钢板；21-套筒；22-驱动齿轮；23-摇杆；25-滑动条；

100-剪叉结构；101-下栅栏条；102-上栅栏条；

RJ-过热保护器；KJ1、KJ2-常开开关；ZCT-电磁线圈；J1、J2 -上升继电器；J3、J4-下降继电器；WK1-上升限位开关；WK2-下降限位开关；C-电容器；M-单相电动机；GZ-整流器；

P1-报警器开关；P2-小电动门开关；Q2-报警器控制相关电路中的MOSFET管；Q3-MOSFET管；R5-报警器控制相关电路中的电阻；R6-小电动门控制相关电路中的电阻；K1-报警器控制相关电路中的继电器；K2 -小电动门控制相关电路中的继电器。

具体实施方式

如图所示，一种与交通配时联动的双控升降式人行道闸门系统，以升降式道闸对人行道的通行状态进行管控，所述升降式道闸包括含可折叠式结构的栅栏2和设于人行道两侧处的边柱3；栅栏端部与边柱内的升降机构8相连；当需使人行道处于可通行状态时，所述栅栏以折叠方式收纳于地面处；当需使人行道处于禁行状态时，升降机构抬升栅栏端部，使栅栏的可折叠式结构在人行道处竖向展开形成拦阻件。

所述栅栏中的可折叠式结构为剪叉式结构100，剪叉式结构的上端与横向的上栅栏条102铰接，下端与横向的下栅栏条101铰接；所述升降机构包括置于边柱内伸缩管10中的伸缩杆7，还包括边柱内的可驱动伸缩杆竖向升降的电机17；所述伸缩杆与上栅栏条相连；所述下栅栏条固定于人行道地面的收纳结构处；当需使人行道处于可通行状态时，电机驱动伸缩杆下降，带动上栅栏条下移以折叠栅栏的剪叉式结构，直至上栅栏条降至与人行道地面齐平，使人行道处于可通行状态；

所述电机由交通配时系统控制，以使栅栏的升降动作能与交通路口的红绿灯系统指示信息匹配。

所述边柱内设有对电机供电的电线18；所述电机经电机齿轮16驱动伸缩杆处的离合器14以使伸缩杆沿边柱的竖向凹槽4升降；所述伸缩杆下部处设有制动器13；当电机停止驱动伸缩杆时，所述制动器对伸缩杆位置进行锁定；所述伸缩杆伸缩时驱动边柱内的滑动条25升降滑移；滑动条顶部以前接头9与上栅栏条相连。

所述边柱处还设有故障应急系统，所述故障应急系统包括可插入套筒21内的摇杆23；所述摇杆可由手摇驱动旋转，摇杆旋转时经驱动齿轮22驱动离合器，以使伸缩杆可在人力驱动下升降。

所述摇杆置于边柱内的储腔中，所述储腔设有与故障应急系统触发电路相连的小电动门5；当栅栏无法由电机驱动时，所述故障应急系统触发电路内的继电器K1、继电器K2被触发，故障应急系统触发电路控制边柱处的警报器24报警，故障应急系统触发电路控制小电动门处于开启状态，以使摇杆可被取用。

所述离合器设于伸缩杆下部，离合器输出轴经第一紧固件11、第二紧固件12与伸缩杆相连；所述制动器设于离合器输出轴处。

所述交通路口的红绿灯系统1指示信息包括红灯、黄灯、绿灯的信号状态；

所述交通配时系统对红绿灯系统的信号变换进行信号处理，并将处理后的信号反馈于升降机构的自动升降系统，自动升降系统在黄灯亮起时，使升降机构伸缩杆件系统中的下降电路处于通电状态，以驱动栅栏的剪叉式结构折叠，使人行道在绿灯亮起时处于通行状态，实现绿灯时快速通行的目的。

所述交通配时系统中，其红灯信号电路与黄灯信号电路在工作时为相互锁定的关系；红灯信号电路经常开开关KJ1、上升继电器J1、上升继电器J2、整流器GZ、上升限位开关WK1控制电机，常开开关KJ1与带三极管的红灯信号判定电路相连；黄灯信号电路经常开开关KJ2、下降继电器J3、下降继电器J4、整流器GZ、下降限位开关WK2控制电机，常开开关KJ2与带三极管的黄灯信号判定电路相连。

当交通路口的红灯信号有效时，红灯信号电路的三极管处于导通状态，随即常开开关KJ1吸合，上升继电器J1、上升继电器J2得电，上升继电器J1闭合以使电路进入自锁状态，电路电流传至整流器GZ形成电机正转工作回路，使电机进入正转工作状态，带动伸缩杆上升；直至伸缩杆上升到指定位置时触发上升限位开关WK1，使电机正转工作回路断电；

当交通路口的黄灯信号有效时，黄红灯信号电路的三极管处于导通状态，随即常开开关KJ2吸合，下降继电器J3、下降继电器J4得电，下降继电器J3闭合以使电路进入自锁状态，电路电流传至整流器GZ形成电机反转工作回路，使电机进入反转工作状态，带动伸缩杆下降；直至伸缩杆下降到指定位置触发下降限位开关WK2，使电机反转工作回路断电。

所述栅栏材质采用未增塑聚氯乙烯塑料，其剪叉式结构中的栅条厚度范围为2~5mm；所述边柱的主体采用Φ270~Φ304的不锈钢管，其中Φ270的不锈钢管选用2.0~5.0mm的壁厚范围，Φ304的不锈钢管可选用2.0~8.0mm的壁厚范围；

当边柱主体选用Φ304×4.0不锈钢管时，在边柱内部浇灌C20及以上混凝土。

本例中，边柱下端设有钢板20，钢板以螺栓19固定于地面上。

本例中的栅栏剪叉式结构类似于剪叉式升降平台的剪叉结构，在本例中的栅栏中，拦阻件展开后的拦阻面呈三角形网格状，拦阻面与横向栅栏条铰接，栅栏2在伸缩杆7带动下实现下降时，拦阻面会自动叠合收纳至与地面平齐，并于绿灯亮起时叠合收纳完毕以达到通行状态。

本例中，当系统断电或出现故障时，可采用手动方式使拦截装置升降，无需将停滞的栅栏进行推压或拉伸来完成其升降，而仅依靠手动摇杆23转动使滑动条滑移，便可实现栅栏升降。出现故障时，首先继电器K1、K2吸合，故障应急系统电路通电，此时边柱内部警报器24会报警且小电动门25将解除关闭状态，自动弹出，行人或辅警可将边柱内的摇杆23取出，与边柱旁开的套筒21对准契合；再进行手摇，利用摇杆与套筒21内部螺杆之间的内旋来达到驱动齿轮22的自转；最后离合器14在驱动齿轮22的带动下来实现伸缩杆7的升降。

本例中，当交通灯显示红灯时，其信号通过交通配时系统中的电路来实现电机17正转，通过齿轮16带动离合器14工作，实现伸缩管10内部伸缩杆7带动栅栏在凹槽4内上升，直至电机停止工作，伸缩杆7便不再上升，同时制动器13保持伸缩杆7不会滑落，始终处于拦截状态，其拦截高度约为30~40cm。拦截装置采用未增塑聚氯乙烯塑料栅栏，与地面不留间隙。

当黄灯亮起时，其信号通过交通配时系统中的电路来实现电机17反转，制动器13解除伸缩杆限制状态，通过齿轮16带动离合器14工作，实现伸缩管10内部伸缩杆7带动栅栏在凹槽4内下降，直至电机停止工作，伸缩杆7便不再下降。其中栅栏2平面为三角形，与横向栅栏条铰接，栅栏2在伸缩杆7带动下实现下降时，会自动叠合收纳至与地面平齐，并于绿灯亮起时叠合收纳完毕以使人行道达到通行状态。

本例中的交通配时系统是通过红绿灯系统与信号处理系统相配合，随着红绿灯信号的变换进行信号处理并将信号反馈于自动升降系统；该系统在黄灯亮起时伸缩杆件系统中的下降电路就处于通电状态，并控制在绿灯亮起时达到通行状态，实现绿灯时快速通行的目的。

本例中的红绿灯系统由红绿灯控制器、车辆检测器、红绿灯以及电源控制箱组成，红绿灯系统沿用现有技术。

交通配时系统，可通过光学识别红灯、黄灯、绿灯信号，也可通过电缆与红绿灯系统对接，以获取红灯、黄灯、绿灯的切换信息。