金库门的锁具和三锁两开机构

2022-07-15秦坤勇吴丽娜

经济技术协作信息 2022年21期

◎秦坤勇吴丽娜

金库门是金融安防领域重要的产品之一。银行营业场所是银行为客户提供现金存取、有价证卷和贵金属交易、支付结算等服务的物理区域。是社会货币流通的主要场所，位于城市的各个角落。金库是银行营业场所存放现金、债券、贵金属等贵重物质的区域。金库门是安装在金库出入口的具有一定防破坏能力的专用门。金库门防盗、防火、防破坏性能的高低直接影响银行金库的安全。在实际生产中，金库门制造的非常坚固稳重。然而事情都有其双面性，正因为防盗性能强，在闭锁状态，如果锁具损坏或钥匙丢失金库门将会很难打开，即使采用技术手段开启金库门也会给门体结构造成破坏，这样会对金融网点的正常经营产生较大影响。为了最大限度地避免这种情况发生，在制造过程中通常采用三把锁两两联动的机构，即使其中任意一把锁具出现问题，通过联动装置，只要开启其它两把锁具，仍然可以把门打开，这样既满足了双人管理的行业要求，又较大程度地降低了因为锁具故障而影响门体开启的机率，这种机构我们简称为三锁两开机构。在使用金库门的银行网点，通常一把锁由上级主管掌控，另两把锁由不同的员工掌控，主管平时不参与开门，只有一个员工请假时代替。三锁两开机构还有一个优势就是如果一把锁出现故障，开启其余两把锁就能开门，打开门后可以方便地对有故障的锁具进行维修更换。笔者结合实际生产应用，对三锁两开机构的锁具和结构形式做了研究分析、总结归纳。

一、锁具相关知识

锁是伴随着人类私有制而诞生的，考古发现距今5000 年前的仰韶文化时期，我国先民就创造了木锁。随着生产力的不断提高以及生产工具的发明和应用，锁具经历了从无到有，从简单到复杂的演变。在汉代，金属锁开始出现，当时发明的铜质簧片锁的保密性和安全性得到了大幅提升，被认为是我国锁具发展史上一次飞跃。到了近代，工业革命在西方率先完成，借助于机械制造技术的快速发展，锁具的品种越来越多，制造工艺也越来越先进。十八世纪初，英国人发明了一种凸轮转片锁，这种锁具的钥匙编号可达到八十多种，后来人们又在此技术基础上加以改进制成了滑片转片锁，钥匙编号达到一千多种，锁具保密性得到进一步加强。1848 年，使用圆柱形销栓的弹子锁在美国被发明出来，这种结构目前仍然在世界范围内广泛使用。上个世纪70 年代，将微电子技术应用到传统锁具领域出现了电子防盗锁。随着电子技术的不断发展和完善，电子防盗锁技术越来越成熟。近几年，电子防盗锁在市场上所占的比重越来越多。

银行营业场所的安防设备对锁具的质量和数量都有较高要求。金库门安装锁具应不少于两把，其中至少应有一把符合JR/T0002-2000《组合锁》标准要求的组合锁，级别应为1 类或1R 类。配用的其它类型锁具，其安全性能应不低于《组合锁》标准中2 类的要求。金库门目前采用的锁具有机械密码锁、银行专用锁、定时锁、电子密码锁、指纹锁等。由于目前指纹技术的限制，指纹锁并不是十分稳定，所以也较少采用；时间锁价格比较贵，一些总行才会采用这种价格高昂的时间锁，一般在金库门上很少采用。根据产品安防的等级不同，这些锁具有的是单独使用，有的是组合使用。

（一）机械防盗锁

国家公安部作为金融业的监管部门，2015 年发布了《机械防盗锁》（GA/T 73-2015）的行业标准。对机械防盗锁定义是通过机械传动装置操控锁具的启闭，具有防钻、防锯、防撬、防拉、防冲击、防技术开启功能要求的机械锁。按结构分为插芯式、外装式、和密码式。按安全级别分为A、B 和C 三级；A 级最低，依次递增。其中密码式机械防盗锁（或简称为机械密码锁）在金库门、枪械柜、保险柜等重要场所的闭锁机构中使用最为广泛。

本文介绍的三锁两开机构使用的是盒式机械密码锁。盒式机械密码锁由锁体和带密码刻度的转盘组成，是一种没有电子器件的大密钥量、高可靠性的全机械密码锁。开启时通过操作轴连接主动盘，再由主动盘依次传递带动其它密码圆盘，输入密码时旋钮要正转若干圈再反转若干圈。这种锁具一般有三到四组密码并可以通过改码钥匙修改密码，带有自锁功能，拨盘松紧可微调。具有操作容易、不需要电源、体积小、更换程序简单，保密性好，密码量大等优点。因为是全机械结构，能在相当恶劣的外部环境中使用，适应范围广，开锁时间短，通常只需15 秒左右。密码量大，有很高的保密性能，试探开锁的概率极低，能防止两小时内技术性开启。

盒式机械密码锁外观图

（二）电子防盗锁

电子防盗锁以电子方式识别、处理相关信息并控制执行机构实施启闭且达到规定安全级别的锁具。按是否具有与远程终端进行开锁信息在线交互分为单机型电子防盗锁和联网型电子防盗锁。对锁舌伸出长度的要求：A 级应不小于14 毫米，B 级应不小于20 毫米。电子防盗锁一般装有应急机械防盗锁头。2019 年3 月1 日经公安部批准发布，并于2019 年4 月1日起正式实施了强制性公共安全行业标准GA 374-2019《电子防盗锁》。这个行业标准规范了电子防盗锁的生产应用状况，修改完善了锁具功能性安全、机械安全等基本安全要求和电磁兼容、环境适应性基本性能要求，同时顺应电子防盗锁/智能门锁技术发展趋势、聚焦产业应用需求，增加了联网型锁具要求、数字/生物钥匙有关要求等新内容，是指导锁具产品设计、制造、检验和验收的重要依据。在这个标准的指导和规范下，电子防盗锁的技术会逐渐成熟，性能会更加稳定，应用会越来越广泛。

本文介绍的三锁两开机构用的是电机锁（也称为灵性锁）。这种锁具结合了传统电控锁及电磁锁的优点，克服了电控锁噪音大、电磁锁耗电方面的不足。能够自动感应上锁，自动检测锁舌状态，锁不到位时能够自动补锁，确保安全。通常采用步进电机（无碳刷）驱动锁具，额定电压为DC12V±10%；开锁电流＜300mA，静态电流16mA，开锁灵敏度<1S，低噪音，寿命长，耗电省，宽电压12-24V 通用，电源反接保护、电机短路保护、霍尔元件故障后会声光报警。锁具采用金属齿轮，机械强度高不易磨损、开锁闭锁无噪音，可以有多种开启方式：门禁或遥控、锁卡、钥匙等。锁舌伸出长度≥20㎜，符合GA/T 73-2015 B 级标准；具有控制精确、使用寿命长、机械结构简洁科学等优点。

电机锁外观图

二、常见的三锁两开结构形式

在生产实践中，根据金库门的安防等级和客户需求选用不同的锁具和组合形式。因此三锁两开机构的特点也不尽相同。最为常见的是三把机械密码锁组成的三锁两开机构，这种形式是最为经济实用的。还有就是两把机械密码锁搭配一把电机锁组成的三锁两开机构，第三种是一把机械密码锁搭配两把电机锁的形式。下面分别进行介绍。

（一）三把机械密码锁组成的三锁两开机构

三把机械密码锁组成的三锁两开机构

上图是三把机械密码锁组成的三锁两开机构的示意图，这种应用最为广泛。我们将三个机械密码锁（1）至上而下纵向排列，在每个锁具的锁舌处连接一个带销孔的连接板（2），通过销连接的方式用一级连杆（3）将相邻的两个密码锁连接起来，这样就能够实现两把密码锁的联动。再用U 型的二级连杆（4）将两个一级连杆用销连接起来。这样每两个密码锁都能够实现联动。二级连杆前端接导杆，密码锁锁舌的移动可以通过两级连杆传递到导杆上。导杆（5）带动一个带限位槽的曲柄（7）绕曲柄轴（6）旋转，这样机械密码锁锁舌的平动通过传递转化成了曲柄的转动。在当开启一把机械密码锁时，曲柄能转过一个定值角度，此时曲柄仍能卡住门闩构件（9）的限位块（8），使门无法打开；开启第二把密码锁，曲柄在第一次转过的角度值基础上又转过了一个定值角度，此时门闩上的限位块可以摆脱曲柄限位块的限制，门闩构件缩回门芯，门体可以打开。这种结构的关键点是需将门闩构件的限位块高度和位置设置合理，就能顺利实现三锁两开的功能。

（二）两把机械密码锁和一把电机锁组成的三锁两开机构

利用两把机械密码锁和一把电机锁组成的三锁两开机构既利用了机械密码锁操作简单、体积小、造价低等优点，又可以利用电机锁的安全、保密、可通过生物识别技术、非接触射频卡技术和网络技术进行控制锁具等优点。可以视为上一种形式的升级版。这种机构通常使用到业务库的门体上。

上图是两把密码锁和一把电机锁组成的三锁两开机构示意图。锁具采用纵向排列，两把机械密码锁（1）在上方，电机锁（2）在密码锁的下方。先在在锁具的锁舌处钻两个直径4.2 深度10 毫米的盲孔，然后攻M5 的螺纹孔，这样就可以用来连接带销孔的连接板（2），通过销连接的方式用上端一级连杆（3）将两个密码锁连接起来，再用U 型的二级连杆（4）将上端一级连杆（3）和和下端一级连杆（11）用销连接起来。这里需要注意的是：机械密码锁的锁舌伸出长度约是10 毫米，而电机锁的锁舌伸出长度约是20 毫米，这就需要将一级连杆做成两种，机械密码锁和电机锁之间的一级连杆要做的适当长些，其与二级连杆连接用的销孔位置也是靠近密码锁一侧，这样就能平衡两种锁具的行程差异，使得三把锁具开闭时引起的曲柄旋转角度基本一致，从而保证机构正常使用。二级连杆前端接导杆，导杆（5）的长度根据门体结构的需要长度可以调整。导杆带动前端带限位缺口的曲柄（7）绕曲柄轴（6）旋转，这样锁具开闭时锁舌的伸缩通过传递引起曲柄转过一个适当的角度。在当开启一把锁时，曲柄转过一个较小的角度，前端的限位缺口仍能挡住门闩构件（9）的限位块（8），此时门无法打开；开启第二把锁，曲柄在第一次转过角度的基础上又转过了一个角度，这时限位缺口抬起的高度高于限位块，此时逆时针转动门体上手轮就可以将的门闩上的限位块通过曲柄的限位缺口，门闩缩回门芯，门体便可以打开。这种结构有两个关键点：一是在将锁具的位置合理布置，二是要通过连杆的形状和开孔位置平衡锁舌伸出长度带来的影响，三是是需将门闩构件的限位块高度和位置设置合理，如能正确满足以上的要求，就能顺利实现三锁两开的功能。

两把密码锁和一把电机锁组成的三锁两开机构

（三）一把机械密码锁和两把电机锁组成的三锁两开机构

近年来，电子防盗锁的应用越来越广泛，其质量也越来越稳定。相应地随着市场占有率的扩大，电子防盗锁的价格也越来越低。我们也可以用两把电机锁和一把机械密码锁组成三锁两开机构。这样更利于使用便捷的开锁方式，比如利用指纹识别和人脸识别技术开锁等。其基本机构和上述的两种形式相似，不同点就是要合理调整锁具的位置，设计好连杆的形状，使得每开一把锁曲柄转过的角度都接近。还要注意的是，尽管电机锁的制造技术已经比较成熟了，但是故障率还是要比机械防盗锁高一些，所以一定要在设计角度考虑锁具故障率这个因素。