對地鐵閘機扇門控制系統設計的相關論述

黃暉

摘要：本文首先對地鐵自動檢售票系統的閘機結構進行了介紹，進而從地鐵閘機扇門的整體控制系統出發，分析了閘機扇門控制系統的功能，針對閘機扇門系統的控制設備進行了介紹，進而對閘機扇門控制系統的軟件設計流程進行了分析，希望通過本文的論述，可以為地鐵閘機扇門控制系統設計工作提供一定參考。

關鍵詞：地鐵;閘機;扇門;控制系統;設計

1.地鐵閘機扇門結構概述

在當今的城市地鐵中，大多數地鐵閘機都采用門式檢票機和三桿式檢票機，三桿式檢票機的應用時間較早，由于三桿式檢票機不需要檢測乘客行進狀態，并且結構較為簡單，因此在早期的地鐵建設中得到了廣泛應用，但是三桿式檢票機的速度較慢，并且安全性驕傲差，因此，在當前的地鐵閘機應用中，主要以剪式門閘機為主。

2.地鐵閘機扇門控制系統結構分析

2.1地鐵閘機扇門控制系統功能概述

閘機扇門控制系統的實際作用需要根據地鐵運營商的具體要求而定，但是一般情況下，在地鐵閘機扇門控制系統中，均需要滿足以下兩點功能，其一，在乘客在地鐵入口處，需要利用閘機對乘客通過人次、通過次序及進出方向進行控制，并且對通道中的乘客移動情況進行檢測，從而對地鐵的通行進行全面監控;其二，在對乘客通過乘客感應系統的識別和控制之后，需要對持有車票的乘客和未持有車票的乘客進行分流，從而達到剪式門閘機應用的效果。

2.2閘機扇門控制系統工作目標分析

閘機扇門控制系統需要能夠滿足以下工作目標，第一，允許乘客依次通過，并且一次只能通過一位同學;第二，能夠有效區分乘客、幼童及乘客所攜帶物品;第三，能夠識別非正常通過的情況并采取相應措施進行組織;第四，閘機扇門的開關速度、開關頻率以及動作方式能夠有效控制通行需求而不對乘客人身安全造成威脅;第五，閘機扇門可以進行常閉設置或者常開設置，同時扇門的開關需要功能正常，并且如果扇門在關閉過程中檢測到存在異物，應能夠做到立刻打開;第六，在地鐵站中，閘機扇門的使用頻率普遍較高，因此需要保障扇門的使用壽命，并且確保扇門能夠方便安裝與拆卸。

3.地鐵閘機扇門控制邏輯

在對地鐵閘機扇門控制系統進行設計的過程中，需要遵循以下控制邏輯。自動檢票機必須做到一次能且只能通過一位乘客，并且可以對異常情況進行有效控制，這就涉及人體識別技術的研究，首先需要按照乘客進出方向及乘客進出次序對乘客進行分類，此外，需要對乘客所攜帶物品進行識別。一般情況下，在單個乘客持票通過閘機通道之后，扇門需要關閉，并且不能對后續乘客的通行造成不良影響。此外，如果多個乘客連續通過閘機，則需要保證乘客之間的間距超過80厘米。

在乘客通行的過程中，如果乘客未檢票就闖入通道，閘機的異常情況指示燈會亮起，并且揚聲器發出警報聲，出現這種情況之后，閘機不能正常通過，乘客必須退出閘機，并且等到顯示歡迎畫面之后在進行正常的刷卡操作。此外，如果兩位乘客使用一張車票連續通過，則需要確保能夠及時檢測出乘客的異常狀態，而如果乘客攜帶大型行李物品，則需要與兩位乘客連續通過的情況進行區分，并且將其歸為正常通過情況而非逃票情況。此外，針對乘客反向進入、進入后退出、跳躍通過、匍匐通過及并排通過等違規行為，均需要設計相應的控制邏輯，從而確保閘機的正常運行，并且為乘客提供正常的服務。

4.地鐵閘機扇門控制設備及其設計分析

地鐵閘機扇門控制設備主要是通道檢測傳感器，傳感器需要對人體的生物特征進行識別，一般情況下，大多數地鐵站都采取點式傳感器和紅外對射傳感器，通過傳感器對乘客的位置、方向及狀態進行檢測，本文給出了紅外對射傳感器的示意圖。

在對乘客進行人體識別的時候，需要對一些檢測關鍵點進行識別，主要包括對肘關節、膝關節和踝關節的的識別，一般情況下，在傳感器正常布局的過程中，人體的肘關節應該處于閘機的上半邊緣，而膝關節應該處于閘機中部，踝關節處于閘機下半邊緣處，此外，由于人體移動過程中的肘關節、膝關節和踝關節是需要運動的，因此需要確保傳感器能夠按照人體運動的規律進行動態檢測。為了提高人體與物品的區分度，傳感器需要明確識別人體的相關特征和相應屬性，例如，亞洲人在行走的過程中，人體高度處于穩定狀態，但是寬度會出現小幅度變化，并且膝關節以下的腿部會出現明顯變化，因此，亞洲人在行走的過程中，就相當于用腿部在平面上繪制了一個以膝關節為頂點的扇形，而踝關節則位于扇形的圓弧上，因此，膝關節作為定點應當是在同一水平面上平行運動的，而踝關節則應當是按照扇形的圓弧進行運動，因此，頂點的平行運動軌跡和扇形圓弧的運動軌跡應當成為傳感器信息采集的關鍵點。

5.閘機紅外對射傳感器設計區域分析

紅外對射傳感器的設計區域應當包括檢測邊界區域、進出檢測區域、安全進出檢測區域及附屬檢測區域，邊界檢測區域包括進入邊界區域和通過邊界區域，進出檢測區域包括進入檢測區域和通過檢測區域，安全檢測區域包括安全進入檢測區域和安全通過檢測區域，而附屬檢測區域則與之不同，主要包括可選免授權檢測區域、授權啟動權利和釋放權利區域。

在紅外對射傳感器設計區域的設計過程中，首先需要考慮人體識別因素，并且對人體的比例、構造及運動關鍵點的軌跡進行分析，進而采取新型的人體識別方法及關鍵點識別方法，結合實際的設計需求給出相應的設計方案，從而提高傳感器的識別效率。

6.小結

地鐵閘機作為現代化門禁設備中的代表之一，通過多項技術的綜合應用，實現了自動化控制，并且為地鐵系統的正常運行提供了極大便利，本文對地鐵閘機扇門控制系統設計進行了簡單分析，希望可以為地鐵閘機扇門控制系統的設計工作提供一定參考。

參考文獻：

[1] 羅煌.地鐵閘機通行邏輯控制的設計[J].城市軌道交通研究，2014，17（11）：70-74.

[2] 曹新莉，徐楊喆，熊俊俏等.地鐵閘機控制系統的設計[J].電腦知識與技術，2018，14（21）：259-262.