对地铁闸机扇门控制系统设计的相关论述

黄晖

摘要：本文首先对地铁自动检售票系统的闸机结构进行了介绍，进而从地铁闸机扇门的整体控制系统出发，分析了闸机扇门控制系统的功能，针对闸机扇门系统的控制设备进行了介绍，进而对闸机扇门控制系统的软件设计流程进行了分析，希望通过本文的论述，可以为地铁闸机扇门控制系统设计工作提供一定参考。

关键词：地铁;闸机;扇门;控制系统;设计

1.地铁闸机扇门结构概述

在当今的城市地铁中，大多数地铁闸机都采用门式检票机和三杆式检票机，三杆式检票机的应用时间较早，由于三杆式检票机不需要检测乘客行进状态，并且结构较为简单，因此在早期的地铁建设中得到了广泛应用，但是三杆式检票机的速度较慢，并且安全性骄傲差，因此，在当前的地铁闸机应用中，主要以剪式门闸机为主。

2.地铁闸机扇门控制系统结构分析

2.1地铁闸机扇门控制系统功能概述

闸机扇门控制系统的实际作用需要根据地铁运营商的具体要求而定，但是一般情况下，在地铁闸机扇门控制系统中，均需要满足以下两点功能，其一，在乘客在地铁入口处，需要利用闸机对乘客通过人次、通过次序及进出方向进行控制，并且对通道中的乘客移动情况进行检测，从而对地铁的通行进行全面监控;其二，在对乘客通过乘客感应系统的识别和控制之后，需要对持有车票的乘客和未持有车票的乘客进行分流，从而达到剪式门闸机应用的效果。

2.2闸机扇门控制系统工作目标分析

闸机扇门控制系统需要能够满足以下工作目标，第一，允许乘客依次通过，并且一次只能通过一位同学;第二，能够有效区分乘客、幼童及乘客所携带物品;第三，能够识别非正常通过的情况并采取相应措施进行组织;第四，闸机扇门的开关速度、开关频率以及动作方式能够有效控制通行需求而不对乘客人身安全造成威胁;第五，闸机扇门可以进行常闭设置或者常开设置，同时扇门的开关需要功能正常，并且如果扇门在关闭过程中检测到存在异物，应能够做到立刻打开;第六，在地铁站中，闸机扇门的使用频率普遍较高，因此需要保障扇门的使用寿命，并且确保扇门能够方便安装与拆卸。

3.地铁闸机扇门控制逻辑

在对地铁闸机扇门控制系统进行设计的过程中，需要遵循以下控制逻辑。自动检票机必须做到一次能且只能通过一位乘客，并且可以对异常情况进行有效控制，这就涉及人体识别技术的研究，首先需要按照乘客进出方向及乘客進出次序对乘客进行分类，此外，需要对乘客所携带物品进行识别。一般情况下，在单个乘客持票通过闸机通道之后，扇门需要关闭，并且不能对后续乘客的通行造成不良影响。此外，如果多个乘客连续通过闸机，则需要保证乘客之间的间距超过80厘米。

在乘客通行的过程中，如果乘客未检票就闯入通道，闸机的异常情况指示灯会亮起，并且扬声器发出警报声，出现这种情况之后，闸机不能正常通过，乘客必须退出闸机，并且等到显示欢迎画面之后在进行正常的刷卡操作。此外，如果两位乘客使用一张车票连续通过，则需要确保能够及时检测出乘客的异常状态，而如果乘客携带大型行李物品，则需要与两位乘客连续通过的情况进行区分，并且将其归为正常通过情况而非逃票情况。此外，针对乘客反向进入、进入后退出、跳跃通过、匍匐通过及并排通过等违规行为，均需要设计相应的控制逻辑，从而确保闸机的正常运行，并且为乘客提供正常的服务。

4.地铁闸机扇门控制设备及其设计分析

地铁闸机扇门控制设备主要是通道检测传感器，传感器需要对人体的生物特征进行识别，一般情况下，大多数地铁站都采取点式传感器和红外对射传感器，通过传感器对乘客的位置、方向及状态进行检测，本文给出了红外对射传感器的示意图。

在对乘客进行人体识别的时候，需要对一些检测关键点进行识别，主要包括对肘关节、膝关节和踝关节的的识别，一般情况下，在传感器正常布局的过程中，人体的肘关节应该处于闸机的上半边缘，而膝关节应该处于闸机中部，踝关节处于闸机下半边缘处，此外，由于人体移动过程中的肘关节、膝关节和踝关节是需要运动的，因此需要确保传感器能够按照人体运动的规律进行动态检测。为了提高人体与物品的区分度，传感器需要明确识别人体的相关特征和相应属性，例如，亚洲人在行走的过程中，人体高度处于稳定状态，但是宽度会出现小幅度变化，并且膝关节以下的腿部会出现明显变化，因此，亚洲人在行走的过程中，就相当于用腿部在平面上绘制了一个以膝关节为顶点的扇形，而踝关节则位于扇形的圆弧上，因此，膝关节作为定点应当是在同一水平面上平行运动的，而踝关节则应当是按照扇形的圆弧进行运动，因此，顶点的平行运动轨迹和扇形圆弧的运动轨迹应当成为传感器信息采集的关键点。

5.闸机红外对射传感器设计区域分析

红外对射传感器的设计区域应当包括检测边界区域、进出检测区域、安全进出检测区域及附属检测区域，边界检测区域包括进入边界区域和通过边界区域，进出检测区域包括进入检测区域和通过检测区域，安全检测区域包括安全进入检测区域和安全通过检测区域，而附属检测区域则与之不同，主要包括可选免授权检测区域、授权启动权利和释放权利区域。

在红外对射传感器设计区域的设计过程中，首先需要考虑人体识别因素，并且对人体的比例、构造及运动关键点的轨迹进行分析，进而采取新型的人体识别方法及关键点识别方法，结合实际的设计需求给出相应的设计方案，从而提高传感器的识别效率。

6.小结

地铁闸机作为现代化门禁设备中的代表之一，通过多项技术的综合应用，实现了自动化控制，并且为地铁系统的正常运行提供了极大便利，本文对地铁闸机扇门控制系统设计进行了简单分析，希望可以为地铁闸机扇门控制系统的设计工作提供一定参考。

参考文献：

[1] 罗煌.地铁闸机通行逻辑控制的设计[J].城市轨道交通研究，2014，17（11）：70-74.

[2] 曹新莉，徐杨喆，熊俊俏等.地铁闸机控制系统的设计[J].电脑知识与技术，2018，14（21）：259-262.