闸机

一种通道阻挡装置

闸机，是一种通道阻挡装置（通道管理设备），主要应用于城市轨道交通管理、收费检票闸机系统，用于管理人流并规范行人出入。因此形成了付费区与非付费区。其最基本最核心的功能是实现一次只通过一人，可用于各种收费、门禁场合的入口通道处。

发展历史

中国最早应用闸机是80年代期间，用于地铁项目中。闸机作为“自动售检票系统AFC”中的“自动检票机”的主要设备，也是目前国人对闸机最早和最广泛的理解。90年代后期，闸机才渐渐出现在普通民用和商用场合，包括写字楼、商场超市、景区乃至高端小区等。

需要指出的是，闸机和检票机不是完全相同的概念。检票机包括自动检票机和便携式检票机，自动检票机是闸机结合票务系统的一种具体应用。闸机的范围更广，只要是用于管理人流出入且能满足一次只通行一人的设备都可以视为广义的闸机。

结构组成

闸机的基本组成部分包括箱体、拦阻体、机芯、控制模块和辅助模块。

箱体

保护机芯、控制模块等内部部件，并起到支撑作用。

主体材质通常采用304或316的不锈钢，辅助材质包括有机玻璃、钢化玻璃、树脂、石材或木材等。选材一般需考虑坚固、美观、不易变形，防刮防划痕，防锈防腐蚀，较易加工固定。

拦阻体

在不允许行人通过的时候起拦阻作用，允许行人通过时会打开放行。一般以门或拦杆的形式实现。

选材一般需考虑坚固，能承受一定的冲击力，但自身的冲击力对人不能有伤害，重量尽量小，美观，防锈防腐蚀，易于加工固定，损坏后不伤人。

机芯

由各种机械部件组成一个整体（包括驱动电机、减速机等），利用机械原理控制拦阻体的开启和关闭动作。

影响机芯性能和使用寿命的关键因素包括机械部件的加工工艺和材质，以及最重要的驱动电机和相配套的减速机。

驱动电机通常采用直流有刷电机或直流无刷电机。直流有刷电机成本较低，控制技术比较简单，因此被国内闸机厂商广泛采用，但其中的碳刷属于易损耗件，需要定期维护和更换。直流无刷电机无碳刷，不存在此损耗，使用寿命也较长。如果希望提高机芯的性能和使用寿命，那么采用性能更好、使用寿命更长的直流无刷电机是不错的选择，尤其是欧洲一线品牌的直流无刷电机，其可靠性和耐久性都是普通电机所无法达到的，但成本很高，控制技术也很复杂。

控制模块

利用微处理器技术实现各种电气部件和驱动电机的控制。

微处理器一般采用单片机，但如果控制系统比较复杂，或是需要与很多其他系统（包括票务系统、门禁系统等）集成时，并且对响应时间要求很高的情况下，需要采用性能更高的ARM处理器甚至Cortex处理器。

简单控制电路一般由主控板、电机控制板及辅助控制板即可实现，复杂控制电路（如地铁检票机）则需要配置专门的工控机来实现。

辅助模块

包括LED指示模块、计数模块、行人检测模块、报警模块、权限输入模块、语音提示模块等。

LED指示模块：一般由LED点阵或LED显示屏组成，用于指示闸机的通行状态和方向，有的还包含文字或图案等提示信息和欢迎信息等。

计数模块：用于记录通行人数，可通过LED数码管或显示屏显示出来，可以清零和设置计数上限。

行人检测模块：用于识别行人的通行状态，判断行人是否合法通行，并且可以判断行人是否处于拦阻体运动范围内，以保护行人的人身安全。检测模块的性能非常关键，影响到闸机的有效性和安全性，主要由硬件--传感器和软件--识别算法这两个因素决定。传感器一般采用红外光电开关（比较常见）或红外光幕，红外光电开关又分为成对使用的对射式（比较常见）和单个使用的反射式；高端闸机会采用10对以上进口红外光电开关，特殊场合会采用高性能红外光幕或其他特殊的传感器。另外识别算法也很重要，不同行人的身高、步距、速度各不相同，携带行李的尺寸和位置也多种多样，还要考虑到多人连续通过前后间距（防尾随），有些场合还要考虑骑自行车通行的情况，高端闸机厂商一般会根据大量的实验数据建立相应的数学模型，自行开发识别算法，可以有效识别行人、行李和自行车等常见的通行目标，并且防尾随距离可以达到20mm以内，该指标同时取决于传感器识别精度和算法，普通闸机防尾随距离只能达到100mm。

报警模块：闸机在各种非正常使用状况下会触发报警，用于提示或警告行人、管理者和维修者，这些状况包括非法通行、闸机异常、上电自检等，报警方式包括蜂鸣（比较常见）、灯光、语音等（可以综合使用）。

权限输入模块：行人在通行之前需要让闸机“知道”自己是否具备合法通行的权限，即“输入”权限让闸机判断是否可以放行。输入方式有很多种，如非接触式IC卡刷卡方式、生物识别、输入密码、投币等，简单的有直接按钮通行。该模块一般与门禁系统或票务系统相结合。在自由通行的场合则无需此模块。

语音提示模块：这里的语音提示与前面的报警模块中的语音报警不同，主要是用于辅助提示行人相关的信息，如提示通行门票的类型、欢迎信息等。该模块不太常用，需要用户向厂商定制。

工作原理

控制方式

根据对机芯的控制方式的不同，分为机械式、半自动式、全自动式，。有些厂商会把半自动式称为电动式，把全自动式称为自动式。

机械式是通过人力控制拦阻体（与机芯相连）的运转，机械限位控制机芯的停止；

半自动式是通过电磁铁来控制机芯的运转和停止；

全自动式是通过电机来控制机芯的运转和停止。

通过控制机芯的运转和停止，从而进一步控制拦阻体的开启和关闭。

根据同一台闸机所含机芯和拦阻体数量的不同，闸机可分为单机芯（包含1个机芯和1个拦阻体）和双机芯（包含2个机芯和2个拦阻体，呈左右对称形态）。

根据拦阻体和拦阻方式的不同，可以分为三辊闸、摆闸、翼闸、平移闸、转闸、一字闸等。

识别方式

闸机从发展至今，使用的识别方式包括：刷卡（包括磁卡、ID卡、IC卡、各种异形卡等），证件扫描（身份证、护照、军官证等），条码/二维码，生物识别（指纹、虹膜、人脸）等。

卡、证、条码/二维码的是识别方式的特点是只认卡、证、码，不认人。

优点：识别速度快、成功率高，因此通行速度快

缺点：如果行人忘带、丢失卡/证/码，就没有了通行权限，而且，这种方式没有对人本身进行鉴别，无法保证卡/证/码与人一致，另外卡/证/码也可能被盗用，这些都对管理有着极大的安全隐患。

指纹、虹膜的生物识别方式特点是针对通行的人本身的生物特征进行鉴别，可靠性是比较高的。

优点：相对卡/证/码识别，省去携带这些机外在介质的麻烦

缺点：指纹、虹膜的采集较容易，被伪装的可能性较大，所以存在一定的使用漏洞。而且通行需要行人主动配合来验证。

人脸识别方式是利用可见光获取人脸图像信息的，行人在移动过程中，摄像头可以主动抓取行人的面部信息，快速辨别行人的通行权限。

优点：本人到场即可验证，没有强制性、不需要主动配合、不用接触、人脸也难伪装。

不同场所闸机使用的识别方式不一样，有的单独使用某种识别方式，有的组合多种使用。如地铁闸机常用的是刷卡识别，海关通道闸机用的是人脸、证件、指纹三合一识别。

产品分类

摆闸

摆闸，在轨道交通行业一般称为拍打门，其拦阻体（闸摆）的形态是具有一定面积的平面，垂直于地面，通过旋转摆动实现拦阻和放行。拦阻体的材质常用不锈钢、有机玻璃、钢化玻璃，有的还采用金属板外包特殊的柔性材料（减少撞击行人的伤害）。

从机芯控制方式上分为机械式、全自动式。从形态上分为立式、桥式、圆柱式，立式和圆柱式的体积较小，易于安装，但通道长度较短，行人检测模块功能受到限制；桥式摆闸通道较长，行人检测模块功能较强，安保性更高。

【优点】

1、通道宽的范围是所有闸机中最大的，一般在550mm-1000mm之间，某些高端产品可以做到1500mm，比较适合用于携带行李包裹的行人或自行车通行，也可以用作行动不便者专用通道。

2、桥式摆闸相对于三辊闸，增加了行人通行检测模块，可以有效检测通行目标，防尾随能力较强。

3、外观形态的可塑性是所有闸机中最强的，拦阻体的材料种类丰富，箱体的形态也多样化，易于设计出非常美观的造型，因此常用于写字楼、智能楼宇、会所等高端场合。

4、闸摆运转过程中没有机械碰撞，噪音比较小。

【缺点】

1、成本较高，尤其针对一些特殊定制的机型，如增大通道宽，采用特殊材料的闸摆，技术难度会相应增加很多。

2、部分机型防水防尘能力不足，只适用于室内，环境适应能力没有三辊闸强。

3、受拦阻体形态的限制，摆闸的耐冲撞性比三辊闸低，行人非法快速通行易损坏闸摆和机芯。

4、如果厂商设计不好会大大降低产品的可靠性，以及降低避免人身伤害的防夹防撞人能力。

【应用场合】

适用于对通道宽要求比较大的场合，包括携带行李包裹的行人或自行车较多的场合，以及行动不便者专用通道。还适用于对美观度要求较高的场合。

翼闸

翼闸，在轨道交通行业一般称为剪式门，国外很多地方也称为速通门，其拦阻体（闸翼）一般是扇形平面，垂直于地面，通过伸缩实现拦阻和放行。拦阻体的材质常用有机玻璃、钢化玻璃，有的还采用金属板外包特殊的柔性材料（减少撞击行人的伤害）。

机芯控制方式只有全自动式。形态也只有桥式，行人检测模块功能较强。

【优点】

1、通行速度是所有闸机中最快的。

2、通道宽介于三辊闸和摆闸之间，一般在550mm-900mm之间。

3、外观形态比较美观，闸翼的材料比较丰富。

4、紧急情况下闸翼会快速缩回箱体中，可以很方便的形成无障碍通道，提高通行速度，易于行人疏散。

【缺点】

1、控制方式比较复杂，成本较高。

2、防水防尘能力不足。

3、外观形态比较单一，可塑性不强。

4、受拦阻体形态的限制，翼闸的耐冲撞性比三辊闸低，行人非法冲关易损坏闸翼和机芯。

5、对厂商的技术要求比较高，如果设计不好会大大降低产品的可靠性，以及避免人身伤害的防夹能力。

【应用场合】

适用于人流量较大的室内场合，如地铁、火车站检票处。也适用于对美观度要求较高的场合。

转闸

转闸，也叫旋转闸，由三辊闸发展而来，借鉴了旋转门的特点（最大的区别在于拦阻体不是玻璃门，而是金属栅栏）。根据拦阻体高度的不同，分为全高转闸（又叫全高闸或全高旋转闸）和半高转闸（又叫半高旋转闸），全高转闸应用比较多。

拦阻体（闸杆）一般由3根或4根金属杆组成平行于水平面的“丫”（又叫三杆转闸）形或“十”形（又叫十字闸或十字转闸）。

从机芯控制方式上分为机械式、半自动式、全自动式。从通道数量上分为单通道、双通道、三通道、四通道等，单通道和双通道比较常见。

【优点】

1、全高转闸的安保性是所有闸机中最高的，在所有闸机中可以实现无人值守。

2、能够非常有效的实现单次单人通行，即一次只能通过一人，安全性和可靠性都比较高。

3、防水防尘能力较强，对环境的适应性很强，适用于室外和室内。

【缺点】

1、通道宽一般在500mm左右。

2、通行速度相对较慢。

3、受拦阻体形态的限制，不适于携带行李者通行。

4、外观形态的可塑性不强，大部分款式美观性不足。

【应用场合】

全高转闸适用于无人值守和安保要求非常高的场合，以及一些环境比较恶劣的户外场合。

半高转闸适用于对通行秩序要求较高的场合，如体育馆、监狱等。

一字闸

一字闸是早期的闸机之一，拦阻体（闸杆）是一根金属杆，一般采用中空封闭的不锈钢管，坚固不易变形，通过升起闸杆使之平行于水平面和落下闸杆使之缩回到箱体中实现拦阻和放行。

一字闸的闸杆动作是在同一垂直平面内90度升落，易伤到行人，因此逐渐被淘汰，国内很少使用，欧美市场发展比较早，还有一些应用。

机芯控制方式只有全自动式。形态也只有桥式，并且要求具备很强的行人检测功能，否则很容易伤到行人。

平移闸

平移闸，也叫平移门、全高翼闸等，由翼闸发展而来，借鉴了自动门的特点，拦阻体（闸翼）的面积较大，拦阻高度较大，垂直于地面，通过伸缩实现拦阻和放行。闸翼的材质常用有机玻璃、钢化玻璃。

机芯控制方式只有全自动式。形态也只有桥式，行人检测模块功能较强。

【优点】

1、安保性较强，由于拦阻体面积较大，可以有效防止行人上爬下钻非法通行。

2、外观形态非常美观。

3、通行速度较快，与翼闸类似。

4、通道宽介于三辊闸和摆闸之间，一般在550mm-900mm之间。

5、紧急情况下闸翼会快速缩回箱体中，可以很方便的形成无障碍通道，提高通行速度，易于行人疏散。

【缺点】

1、控制方式比较复杂，成本较高。

2、防水防尘能力不足，一般只适用于室内，如果用在室外必需加雨棚。

3、外观形态比较单一，可塑性不强。

4、对厂商的技术要求比较高，如果设计不好会大大降低产品的可靠性，以及降低避免人身伤害的防夹能力。

【应用场合】

适用于对安保性和美观性要求较高的室内场合。

三辊闸

三辊闸也叫三杆闸、三棍闸、三滚闸、辊闸、滚闸。拦阻体（闸杆）由3根金属杆组成空间三角形，一般采用中空封闭的不锈钢管，坚固不易变形，通过旋转实现拦阻和放行。

三辊闸是最早出现的闸机类型，也是至今发展最为成熟完善的，但有逐渐被后续的摆闸和翼闸取代的趋势。

从机芯控制方式上分为机械式、半自动式、全自动式。从形态上分为立式和桥式，立式三辊闸体积较小，比较容易安装；桥式三辊闸的通道较长，安保性更高。

【优点】

1、能够非常有效的实现单次单人通行，即一次只能通过一人，安全性和可靠性都比较高。

2、成本较低。

3、防水防尘能力较强，对环境的适应性很强，适用于室外和室内。

【缺点】

1、通道宽（指可以允许行人通行的宽度）比较小，一般在500mm左右。

2、通行速度相对较慢。

3、受拦阻体形态的限制，不适于携带行李者通行。

4、外观的可塑性不强，大部分款式美观性不足。

5、机械式和半自动式三辊闸的闸杆运转过程中会有机械碰撞，噪音较大，全自动三辊闸则没有这个问题。

【应用场合】

适用于普通行人和人流量不是很大或是行人使用时不太爱护的场合，以及一些环境比较恶劣的户外场合。

主要应用

闸机的应用场合分室内外，室内外环境不一样，适用的闸机也不一样。

室内所有种类的闸机均适用。

室外使用是完全露天或有遮挡物，但都需考虑日晒、雨淋、沙尘、超高温、超低温、昼夜温差大等户外恶劣环境，室外闸机需要能抵挡这些天气问题，适用的闸机包括专门针对室外使用设计的户外摆闸、户外翼闸、半自动三辊闸、半自动全高转闸。

户外闸机基本需求：防水防尘等级IP65、耐高温、耐低温、抗阳光干扰，户外摆闸、户外翼闸、半自动三辊闸、半自动全高转闸通过特殊定制都能实现。

户外闸机高级需求：人车共用、抗暴力撞闸。在某些场合，行人可能骑自行车、推婴儿车、坐轮椅等，户外翼闸、半自动三辊闸、半自动全高转闸这三者不能满足这个需求，人车共用户外摆闸可以满足，另外闸机会有被自行车撞击的现象，需具备抗暴力撞闸功能。

闸机作为一种通道管理设备，最本质的功能是通过拦阻和放行实现一次只通过一人，其应用对象是行人（包括携带的行李和自行车等），应用场合是出入口，但作为智能化通道管理系统的一部分，闸机可以与其他系统配合用于不同的特殊场合，从而发挥更大的作用。

目前闸机配套的系统最常见的是门禁系统和票务系统。

门禁系统中，最早的拦阻方式是电控门，但门无法有效实现一次只通过一人，并且由于结构和形态的限制，使用场合比较有限；改用闸机可以解决这些问题，尤其在建筑物或者封闭地理区域的出入口，非常适合用闸机作为门禁系统的拦阻机构。如智能楼宇、政府机关、企业园区、小区、厂区、监狱等。

票务系统的检票部分与闸机的关系更是密不可分，只要是非人工的自动检票，就离不开闸机。其中最典型的2个应用类型就是轨道交通和电子门票。轨道交通包括地铁、高铁等，已经不再将闸机看做一个独立的产品，而是划归到自动检票机的一部分；电子门票主要指各种付费参观娱乐的场合所用的入口自动检票，包括景区、游乐场、体育馆、滑雪场、娱乐场馆等。

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