一種測量電動(dòng)欄桿機(jī)起落時(shí)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(shí)時(shí)間繼電器模塊在發(fā)出欄桿機(jī)抬桿信號（即計(jì)時(shí)開始信號）之后為激光漫反射光電開關(guān)延時(shí)供電，避免欄桿臂抬起時(shí)產(chǎn)生的光電信號干擾計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，將激光漫反射光電開關(guān)的感應(yīng)信號作為欄桿機(jī)起落時(shí)間計(jì)時(shí)的中止信號。測試結(jié)果表明，測試裝置測量電動(dòng)欄桿機(jī)起落時(shí)間的精密度明顯優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的人工手動(dòng)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(guān)鍵詞】電動(dòng)欄桿機(jī);起落時(shí)間;延時(shí)時(shí)間繼電器模塊;激光漫反射光電開關(guān)

【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(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）04-0189-02

1 引言

電動(dòng)欄桿機(jī)是公路收費(fèi)系統(tǒng)中重要的機(jī)電設(shè)備，ETC車道電動(dòng)欄桿機(jī)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(fèi)用電動(dòng)欄桿》規(guī)定了公路收費(fèi)站用電動(dòng)欄桿機(jī)的技術(shù)要求，其中“6.7 功能要求及技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)”中“6.7.2 欄桿的起落時(shí)間”規(guī)定了電動(dòng)欄桿機(jī)起落時(shí)間的測量方法：欄桿機(jī)起落時(shí)間指從欄桿的觸發(fā)信號發(fā)出算起至欄桿下落至水平位置結(jié)束，用秒表檢測起落桿總時(shí)間。GB/T 24973—2010《收費(fèi)用電動(dòng)欄桿》并未將欄桿機(jī)抬桿時(shí)間與落桿時(shí)間分開測量，而是統(tǒng)一為起落時(shí)間進(jìn)行規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)將電動(dòng)欄桿機(jī)區(qū)分為F級、O級、S級三種。由于欄桿機(jī)起落時(shí)間影響收費(fèi)站通行效率，通常要求欄桿機(jī)起落速度越快越好，即起落時(shí)間盡量短，標(biāo)準(zhǔn)要求“F級：小于1.4s;O級：1.4～4s，不含4s;S級：4～5s”。

在試驗(yàn)檢測時(shí)，通常通過觸發(fā)抬桿信號后持續(xù)向設(shè)備發(fā)出落桿信號的方式使欄桿臂抬至豎直位置后立即轉(zhuǎn)為落桿，使用秒表一次測量起落時(shí)間。測量時(shí)，秒表計(jì)時(shí)的開始與欄桿觸發(fā)信號同步比較容易，由一名試驗(yàn)人員同時(shí)觸發(fā)欄桿啟動(dòng)信號并按下秒表即可。秒表計(jì)時(shí)結(jié)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(jì)時(shí)結(jié)束鍵，因?yàn)閭€(gè)人反應(yīng)速度及手速的差異，不同試驗(yàn)人員檢測結(jié)果差異較明顯。

2 測試裝置及方法

為克服測量中計(jì)時(shí)終點(diǎn)判定偏差較大的問題，使用激光漫反射光電開關(guān)判斷計(jì)時(shí)終點(diǎn)。為避免抬桿時(shí)光電開關(guān)發(fā)出信號干擾計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，用延時(shí)時(shí)間繼電器模塊在發(fā)出欄桿機(jī)抬桿信號即計(jì)時(shí)開始信號之后延時(shí)一段時(shí)間，待欄桿臂離開光電開關(guān)的激光束后才為激光漫反射光電開關(guān)延時(shí)供電。

測試裝置主要由三部分組成：第一，計(jì)時(shí)器（計(jì)時(shí)精度0.01s），如圖1所示。

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

第三，延時(shí)時(shí)間繼電器模塊（網(wǎng)購兩路延時(shí)時(shí)間繼電器模塊），如圖3所示。

根據(jù)GB/T 24973—2010《收費(fèi)用電動(dòng)欄桿》規(guī)定，欄桿機(jī)起落時(shí)間指從欄桿的觸發(fā)信號發(fā)出算起至欄桿下落至水平位置結(jié)束，所以計(jì)時(shí)器的開始計(jì)時(shí)信號與欄桿機(jī)抬桿觸發(fā)信號采用同一個(gè)脈沖信號。計(jì)時(shí)器的結(jié)束計(jì)時(shí)信號由光電開關(guān)傳感器給出，如圖4所示，將嵌有光電開關(guān)傳感器的磁鐵吸附在圖示欄桿機(jī)箱體機(jī)帽上，調(diào)整磁鐵位置，使水平放置的欄桿臂下緣剛好被光電開關(guān)傳感器感應(yīng)到，這樣當(dāng)欄桿臂下落至水平位置時(shí)，光電開關(guān)會(huì)給出停止計(jì)時(shí)信號。由于欄桿臂在抬起之前也會(huì)被光電開關(guān)傳感器感應(yīng)到，為避免干擾，采用延時(shí)時(shí)間繼電器，在欄桿機(jī)抬桿信號發(fā)出后延時(shí)0.3s為光電開關(guān)傳感器上電，此時(shí)欄桿臂已離開激光開關(guān)感應(yīng)范圍，從而避免發(fā)出錯(cuò)誤干擾信號。

3 試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

由一名試驗(yàn)人員按照國標(biāo)方法手動(dòng)測試電動(dòng)欄桿機(jī)起落時(shí)間，與測試裝置測量值進(jìn)行比較，每測試21次為一組，由三名不同試驗(yàn)人員各測試一組數(shù)據(jù)，測試結(jié)果如下（見表1）。

為避免電動(dòng)欄桿機(jī)自身起落時(shí)間不穩(wěn)定的影響，采用格拉布斯檢驗(yàn)法對每組檢測數(shù)據(jù)中測試裝置測量值進(jìn)行檢驗(yàn)，試驗(yàn)人員2對應(yīng)的測試裝置測量值中*項(xiàng)G21=3.75，查表可知G0.99（21）=2.912，G0.95（21）=2.580，判定該組數(shù)據(jù)為統(tǒng)計(jì)離群值，予以剔除之后重新計(jì)算平均值及樣本標(biāo)準(zhǔn)差如表1所示。

由測試結(jié)果可知，三次用測試裝置測量結(jié)果精密度良好，樣本標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)人員的測試結(jié)果差異較明顯，極差為0.1s，樣本標(biāo)準(zhǔn)差也分別達(dá)到0.12s、0.08s、0.05s。此外，在日常檢測中，試驗(yàn)人員不可能進(jìn)行如此多的測量，所以檢測結(jié)果存在更顯著的不確定性。

根據(jù)GB/T 24973—2010《收費(fèi)用電動(dòng)欄桿》對不同等級欄桿機(jī)起落時(shí)間的要求，F(xiàn)級與O級界限值為1.4s，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析可知，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的手工秒表測試方法在判定產(chǎn)品起落時(shí)間是否符合F級或O級時(shí)測量精密度不足，而測試裝置測量結(jié)果較好地滿足了標(biāo)準(zhǔn)的測量精密度要求。

4 結(jié)論

本文提出的應(yīng)用激光漫反射光電開關(guān)及延時(shí)時(shí)間繼電器模塊測量電動(dòng)欄桿機(jī)起落時(shí)間的測試裝置及方法不受測試人員主觀因素及反應(yīng)速度、手速干擾，測量結(jié)果精密度高，再現(xiàn)性好，可考慮用于代替標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的手工秒表測試方法。

【參考文獻(xiàn)】

【1】GB/T 24973—2010 收費(fèi)用電動(dòng)欄桿[S].

【2】GB/T 4883—2008 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理和解釋正態(tài)樣本離群值的判斷和處理[S].