一種測量電動欄桿機起落時間的測試裝置及方法

林峰　夏煜　陳曉燕　程智清　王玥然

【摘? 要】測試裝置采用延時時間繼電器模塊在發出欄桿機抬桿信號（即計時開始信號）之后為激光漫反射光電開關延時供電，避免欄桿臂抬起時產生的光電信號干擾計時器計時，將激光漫反射光電開關的感應信號作為欄桿機起落時間計時的中止信號。測試結果表明，測試裝置測量電動欄桿機起落時間的精密度明顯優于國家標準中所規定的人工手動秒表測量方法。

【Abstract】The time-delay time relay module is used in the test device to delay the power supply for the laser diffuse reflection photoelectric switch after sending the signal of lifting the barrier of barrier machine （i.e. timing start signal）， so as to avoid the photoelectric signal generated when the barrier arm is lifted interfering with the timer timing. It takes the induction signal of the laser diffuse reflection photoelectric switch as the stop signal of the timing of the rise and fall time of barrier machine. The test results show that the precision of the test device to measure the rise and fall time of the electric barrier machine is significantly better than the manual stopwatch measurement method specified in the national standard.

【關鍵詞】電動欄桿機;起落時間;延時時間繼電器模塊;激光漫反射光電開關

【Keywords】electric barrier machine; rise and fall time; time-delay time relay module; laser diffuse reflection photoelectric switch

【中圖分類號】TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）04-0189-02

1 引言

電動欄桿機是公路收費系統中重要的機電設備，ETC車道電動欄桿機的起落速度是影響車輛通行效率的主要因素。GB/T 24973—2010《收費用電動欄桿》規定了公路收費站用電動欄桿機的技術要求，其中“6.7 功能要求及技術指標試驗”中“6.7.2 欄桿的起落時間”規定了電動欄桿機起落時間的測量方法：欄桿機起落時間指從欄桿的觸發信號發出算起至欄桿下落至水平位置結束，用秒表檢測起落桿總時間。GB/T 24973—2010《收費用電動欄桿》并未將欄桿機抬桿時間與落桿時間分開測量，而是統一為起落時間進行規定。標準將電動欄桿機區分為F級、O級、S級三種。由于欄桿機起落時間影響收費站通行效率，通常要求欄桿機起落速度越快越好，即起落時間盡量短，標準要求“F級：小于1.4s;O級：1.4～4s，不含4s;S級：4～5s”。

在試驗檢測時，通常通過觸發抬桿信號后持續向設備發出落桿信號的方式使欄桿臂抬至豎直位置后立即轉為落桿，使用秒表一次測量起落時間。測量時，秒表計時的開始與欄桿觸發信號同步比較容易，由一名試驗人員同時觸發欄桿啟動信號并按下秒表即可。秒表計時結束的判斷比較容易帶來測量誤差，需要通過判斷欄桿臂水平后按下秒表計時結束鍵，因為個人反應速度及手速的差異，不同試驗人員檢測結果差異較明顯。

2 測試裝置及方法

為克服測量中計時終點判定偏差較大的問題，使用激光漫反射光電開關判斷計時終點。為避免抬桿時光電開關發出信號干擾計時器計時，用延時時間繼電器模塊在發出欄桿機抬桿信號即計時開始信號之后延時一段時間，待欄桿臂離開光電開關的激光束后才為激光漫反射光電開關延時供電。

測試裝置主要由三部分組成：第一，計時器（計時精度0.01s），如圖1所示。

第二，激光漫反射光電開關（網購彎頭90度直角激光漫反射光電開關，傳感器M4，感應器開關洛施達LTD-04NO-TZ），如圖2所示。

第三，延時時間繼電器模塊（網購兩路延時時間繼電器模塊），如圖3所示。

根據GB/T 24973—2010《收費用電動欄桿》規定，欄桿機起落時間指從欄桿的觸發信號發出算起至欄桿下落至水平位置結束，所以計時器的開始計時信號與欄桿機抬桿觸發信號采用同一個脈沖信號。計時器的結束計時信號由光電開關傳感器給出，如圖4所示，將嵌有光電開關傳感器的磁鐵吸附在圖示欄桿機箱體機帽上，調整磁鐵位置，使水平放置的欄桿臂下緣剛好被光電開關傳感器感應到，這樣當欄桿臂下落至水平位置時，光電開關會給出停止計時信號。由于欄桿臂在抬起之前也會被光電開關傳感器感應到，為避免干擾，采用延時時間繼電器，在欄桿機抬桿信號發出后延時0.3s為光電開關傳感器上電，此時欄桿臂已離開激光開關感應范圍，從而避免發出錯誤干擾信號。

3 試驗及數據分析

由一名試驗人員按照國標方法手動測試電動欄桿機起落時間，與測試裝置測量值進行比較，每測試21次為一組，由三名不同試驗人員各測試一組數據，測試結果如下（見表1）。

為避免電動欄桿機自身起落時間不穩定的影響，采用格拉布斯檢驗法對每組檢測數據中測試裝置測量值進行檢驗，試驗人員2對應的測試裝置測量值中*項G21=3.75，查表可知G0.99（21）=2.912，G0.95（21）=2.580，判定該組數據為統計離群值，予以剔除之后重新計算平均值及樣本標準差如表1所示。

由測試結果可知，三次用測試裝置測量結果精密度良好，樣本標準差均為0.01s，且測量平均值非常接近，極差為0.01s，而三位不同試驗人員的測試結果差異較明顯，極差為0.1s，樣本標準差也分別達到0.12s、0.08s、0.05s。此外，在日常檢測中，試驗人員不可能進行如此多的測量，所以檢測結果存在更顯著的不確定性。

根據GB/T 24973—2010《收費用電動欄桿》對不同等級欄桿機起落時間的要求，F級與O級界限值為1.4s，由試驗數據及分析可知，標準規定的手工秒表測試方法在判定產品起落時間是否符合F級或O級時測量精密度不足，而測試裝置測量結果較好地滿足了標準的測量精密度要求。

4 結論

本文提出的應用激光漫反射光電開關及延時時間繼電器模塊測量電動欄桿機起落時間的測試裝置及方法不受測試人員主觀因素及反應速度、手速干擾，測量結果精密度高，再現性好，可考慮用于代替標準規定的手工秒表測試方法。

【參考文獻】

【1】GB/T 24973—2010 收費用電動欄桿[S].

【2】GB/T 4883—2008 數據的統計處理和解釋正態樣本離群值的判斷和處理[S].