一种测量电动栏杆机起落时间的测试装置及方法

林峰　夏煜　陈晓燕　程智清　王玥然

【摘  要】测试装置采用延时时间继电器模块在发出栏杆机抬杆信号（即计时开始信号）之后为激光漫反射光电开关延时供电，避免栏杆臂抬起时产生的光电信号干扰计时器计时，将激光漫反射光电开关的感应信号作为栏杆机起落时间计时的中止信号。测试结果表明，测试装置测量电动栏杆机起落时间的精密度明显优于国家标准中所规定的人工手动秒表测量方法。

【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.

【关键词】电动栏杆机;起落时间;延时时间继电器模块;激光漫反射光电开关

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

【中图分类号】TP273                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）04-0189-02

1 引言

电动栏杆机是公路收费系统中重要的机电设备，ETC车道电动栏杆机的起落速度是影响车辆通行效率的主要因素。GB/T 24973—2010《收费用电动栏杆》规定了公路收费站用电动栏杆机的技术要求，其中“6.7 功能要求及技术指标试验”中“6.7.2 栏杆的起落时间”规定了电动栏杆机起落时间的测量方法：栏杆机起落时间指从栏杆的触发信号发出算起至栏杆下落至水平位置结束，用秒表检测起落杆总时间。GB/T 24973—2010《收费用电动栏杆》并未将栏杆机抬杆时间与落杆时间分开测量，而是统一为起落时间进行规定。标准将电动栏杆机区分为F级、O级、S级三种。由于栏杆机起落时间影响收费站通行效率，通常要求栏杆机起落速度越快越好，即起落时间尽量短，标准要求“F级：小于1.4s;O级：1.4～4s，不含4s;S级：4～5s”。

在试验检测时，通常通过触发抬杆信号后持续向设备发出落杆信号的方式使栏杆臂抬至竖直位置后立即转为落杆，使用秒表一次测量起落时间。测量时，秒表计时的开始与栏杆触发信号同步比较容易，由一名试验人员同时触发栏杆启动信号并按下秒表即可。秒表计时结束的判断比较容易带来测量误差，需要通过判断栏杆臂水平后按下秒表计时结束键，因为个人反应速度及手速的差异，不同试验人员检测结果差异较明显。

2 测试装置及方法

为克服测量中计时终点判定偏差较大的问题，使用激光漫反射光电开关判断计时终点。为避免抬杆时光电开关发出信号干扰计时器计时，用延时时间继电器模块在发出栏杆机抬杆信号即计时开始信号之后延时一段时间，待栏杆臂离开光电开关的激光束后才为激光漫反射光电开关延时供电。

测试装置主要由三部分组成：第一，计时器（计时精度0.01s），如图1所示。

第二，激光漫反射光电开关（网购弯头90度直角激光漫反射光电开关，传感器M4，感应器开关洛施达LTD-04NO-TZ），如图2所示。

第三，延时时间继电器模块（网购两路延时时间继电器模块），如图3所示。

根据GB/T 24973—2010《收费用电动栏杆》规定，栏杆机起落时间指从栏杆的触发信号发出算起至栏杆下落至水平位置结束，所以计时器的开始计时信号与栏杆机抬杆触发信号采用同一个脉冲信号。计时器的结束计时信号由光电开关传感器给出，如图4所示，将嵌有光电开关传感器的磁铁吸附在图示栏杆机箱体机帽上，调整磁铁位置，使水平放置的栏杆臂下缘刚好被光电开关传感器感应到，这样当栏杆臂下落至水平位置时，光电开关会给出停止计时信号。由于栏杆臂在抬起之前也会被光电开关传感器感应到，为避免干扰，采用延时时间继电器，在栏杆机抬杆信号发出后延时0.3s为光电开关传感器上电，此时栏杆臂已离开激光开关感应范围，从而避免发出错误干扰信号。

3 试验及数据分析

由一名试验人员按照国标方法手动测试电动栏杆机起落时间，与测试装置测量值进行比较，每测试21次为一组，由三名不同试验人员各測试一组数据，测试结果如下（见表1）。

为避免电动栏杆机自身起落时间不稳定的影响，采用格拉布斯检验法对每组检测数据中测试装置测量值进行检验，试验人员2对应的测试装置测量值中*项G21=3.75，查表可知G0.99（21）=2.912，G0.95（21）=2.580，判定该组数据为统计离群值，予以剔除之后重新计算平均值及样本标准差如表1所示。

由测试结果可知，三次用测试装置测量结果精密度良好，样本标准差均为0.01s，且测量平均值非常接近，极差为0.01s，而三位不同试验人员的测试结果差异较明显，极差为0.1s，样本标准差也分别达到0.12s、0.08s、0.05s。此外，在日常检测中，试验人员不可能进行如此多的测量，所以检测结果存在更显著的不确定性。

根据GB/T 24973—2010《收费用电动栏杆》对不同等级栏杆机起落时间的要求，F级与O级界限值为1.4s，由试验数据及分析可知，标准规定的手工秒表测试方法在判定产品起落时间是否符合F级或O级时测量精密度不足，而测试装置测量结果较好地满足了标准的测量精密度要求。

4 结论

本文提出的应用激光漫反射光电开关及延时时间继电器模块测量电动栏杆机起落时间的测试装置及方法不受测试人员主观因素及反应速度、手速干扰，测量结果精密度高，再现性好，可考虑用于代替标准规定的手工秒表测试方法。

【参考文献】

【1】GB/T 24973—2010 收费用电动栏杆[S].

【2】GB/T 4883—2008 数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理[S].