某某地鐵AFC系統(tǒng)自動(dòng)售檢票機(jī)剪式門機(jī)構(gòu)國(guó)產(chǎn)化可行性硏究報(bào)告上海怡力信息科技股份有限公司二零年月TOC\o"1-5"\h\z某某地鐵AFC系統(tǒng)自動(dòng)售檢票機(jī) 11項(xiàng)目背景 32企業(yè)與經(jīng)驗(yàn) 33怡力F-M系列軌道交通剪式門應(yīng)用案例： 44國(guó)產(chǎn)化替換方案 54.1控制兼容性分析 54.2硬件參數(shù)對(duì)比 64.3機(jī)械結(jié)構(gòu)兼容性分析 84.4電氣接口兼容性分析 94.5安全性能分析 9\o"CurrentDocument"5原廠與國(guó)產(chǎn)化設(shè)備成本比較 116結(jié)論 121項(xiàng)目背景剪式門（扇門）式閘機(jī)（后文簡(jiǎn)稱閘機(jī)）是一種對(duì)地鐵乘客的出入進(jìn)行有效控制的檢票設(shè)備，是軌道交通AFC系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一。目前，某某軌道交通5、6、9號(hào)線閘機(jī)應(yīng)用的是瑞典品牌固力保（Gunnebo）的剪式門（扇門）阻擋產(chǎn)品。固力保自20世紀(jì)90年代進(jìn)入中國(guó)，是早期中國(guó)軌道交通AFC系統(tǒng)中，閘機(jī)阻擋產(chǎn)品的主要提供商之一，從最早的三餛閘，到后來(lái)的剪式門阻擋裝置。早期產(chǎn)品主要由意大利工廠生產(chǎn)，并整機(jī)出口中國(guó)。近年為進(jìn)一步提高產(chǎn)品利潤(rùn)，固力保在江蘇省昆山市建立了中國(guó)生產(chǎn)基地，進(jìn)一步降低成本。但其核心技術(shù)均源于海外，固力保昆山丄廠僅完成組裝工作，因此其配件和整機(jī)在國(guó)內(nèi)的銷售價(jià)格仍居高不下，給國(guó)內(nèi)軌道交通運(yùn)營(yíng)單位帶來(lái)了極大的運(yùn)營(yíng)負(fù)擔(dān)。有鑒于此，國(guó)內(nèi)許多城市的軌道交通已經(jīng)逐步放棄使用固力保的相關(guān)產(chǎn)品。取而代之的則是擁有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)、核心技術(shù)以及客制化能力的國(guó)產(chǎn)阻擋產(chǎn)品，例如我司（上海怡力信息科技股份有限公司）研發(fā)并生產(chǎn)的F-M系列軌道交通剪式門阻擋產(chǎn)品。2企業(yè)與經(jīng)驗(yàn)上海怡力信息科技股份有限公司成立于1997年，是一家專業(yè)從事軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)設(shè)備研發(fā)、設(shè)計(jì)?和制造的高新技術(shù)企業(yè)，擁有60余項(xiàng)相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利。已經(jīng)向海內(nèi)外客戶提供了上萬(wàn)套各類自動(dòng)檢票機(jī)整機(jī)設(shè)備，目前是國(guó)內(nèi)最大的AFC設(shè)備出口商。本公司與2005年首次使用固力保剪式門阻擋產(chǎn)品，作為閘機(jī)核心模塊應(yīng)用于上海軌道交通，對(duì)于固力保的產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)有充分的了解，對(duì)其參數(shù)與協(xié)議也有全套技術(shù)資料。在對(duì)固力保產(chǎn)品的使用過(guò)程中，主要發(fā)現(xiàn)固力保產(chǎn)品所配置的通行邏輯管理軟件并不適合中國(guó)國(guó)情，在面對(duì)大客流是出現(xiàn)較多的安全問(wèn)題。同時(shí)不符合國(guó)人使用習(xí)慣，因此通行效率不佳。為此我司與2007年聯(lián)合上海大學(xué)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開發(fā)了國(guó)內(nèi)首套基于時(shí)序控制的通行邏輯管理軟件，并在行業(yè)內(nèi)首先提出了主動(dòng)門檢票機(jī)通行邏輯區(qū)域劃分規(guī)范，分為檢測(cè)區(qū)，監(jiān)視區(qū)、安全區(qū)和離開區(qū)。在電控設(shè)計(jì)方面，固力保產(chǎn)品釆用的是接近傳感器信號(hào)配合全直流電機(jī)的電控模式。即在開門到位和關(guān)門到位位置設(shè)置接近傳感器，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)門體到達(dá)相應(yīng)位置后，停止動(dòng)作。該方案的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單便于維護(hù)，缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中缺乏監(jiān)控，有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。在渠道上，固力保核心部件均為海外采購(gòu)國(guó)產(chǎn)化率低，后續(xù)零部件采購(gòu)可能存在風(fēng)險(xiǎn)。

基于以上原因，我司自主研制并設(shè)計(jì)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的F-M系列軌道交通剪式門阻擋裝置及其通行邏輯管理軟件。對(duì)于剪式門阻擋產(chǎn)品，我司具有豐富的使用和改造經(jīng)驗(yàn)。3怡力F-M系列軌道交通剪式門應(yīng)用案例:1.2009年開始先后應(yīng)用于上海軌道交通3號(hào)線、6號(hào)線、12號(hào)線等。3、6.12號(hào)線應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖2.2012年開始先后應(yīng)用于香港特別行政區(qū)西島線、南島線、觀塘線、九龍線等。香港西島線、南島線、觀塘線、九龍線等應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖3.2017年開始先后應(yīng)用于中國(guó)臺(tái)灣高雄紅線、橘線、萬(wàn)大線等。

高雄紅線、橘線、萬(wàn)大線等應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖高雄紅線、橘線、萬(wàn)大線等應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖4國(guó)產(chǎn)化替換方案U前某某地鐵大部分線路自動(dòng)檢票機(jī)都采用的是固力保STD280剪式門阻擋產(chǎn)品，現(xiàn)將我司F-M剪式門阻擋產(chǎn)品與固力保STD280剪式門阻擋產(chǎn)品綜合性能比較如下:4.1控制兼容性分析固力保STD280剪式門阻擋產(chǎn)品，采用信號(hào)控制，輸出信號(hào)包括開門到位傳感器、關(guān)門到位傳感器、搖臂吸合傳感器；輸入信號(hào)包括減速電機(jī)正反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、電磁鐵可調(diào)制驅(qū)動(dòng)。怡力F-M剪式門阻擋產(chǎn)品，采用同樣的信號(hào)控制，同樣的輸入輸出信號(hào)源。控制完全兼容固力保產(chǎn)品。塊仃刪A吸盤電碗動(dòng)1塊仃刪A吸盤電碗動(dòng)1上電啟動(dòng)信號(hào)控制關(guān)系，固利保STD280與怡力F-M遵循同樣的信號(hào)控制邏輯4.2硬件參數(shù)對(duì)比4.2.1主要配件對(duì)比序號(hào)項(xiàng)LI固力保STD280怡力F-M1開門到位傳感器NPNNO接近傳感器10~30V寬壓NPNNO接近傳感器10"30V寬壓2關(guān)門到位傳感器NPNNO接近傳感器10~30V寬壓NPNNO接近傳感器10"30V寬壓3搖臂吸合傳感器NO開關(guān)型磁性傳感器N0開關(guān)型磁性傳感器4電機(jī)48VDC100W轉(zhuǎn)速1500rmp48VDC100W轉(zhuǎn)速1450rmp5減速機(jī)1:25蝸輪蝸桿出軸轉(zhuǎn)速60rmp1:25蝸輪蝸桿出軸轉(zhuǎn)速58rmp6吸盤電磁鐵24VDC8.5W內(nèi)阻68Q24VDC9W內(nèi)阻64Q根據(jù)硬件參數(shù)對(duì)比表可見(jiàn)，固力保STD280和怡力F-M,開門到位傳感器、關(guān)門到位傳感器和搖臂吸合傳感器的配置完全一致，在減速電機(jī)和吸盤電磁鐵的配置上略有不同。同參數(shù)的碩件配件我公司的配件價(jià)格更低（詳見(jiàn)5原廠與國(guó)產(chǎn)化設(shè)備成本比較），配置略有不同的配件，我公司生產(chǎn)的配件十分接近固力保配件，而且配件價(jià)格更低。4.2.2差異配件對(duì)比1.減速電機(jī)兼容性分析剪式門裝置轉(zhuǎn)動(dòng)角度為130°即0.361轉(zhuǎn)采用相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，全直流電機(jī)擁有相同的加速常數(shù)，因此設(shè)信號(hào)延遲和加速時(shí)間常量為X固力保減速電機(jī)參數(shù)為轉(zhuǎn)速60rmp則固力保STD280減速電機(jī)的開關(guān)門速度為：60秒4-60rmpX0.361轉(zhuǎn)+X二0.361秒+X怡力減速電機(jī)參數(shù)為轉(zhuǎn)速58rmp則怡力F-M減速電機(jī)的開關(guān)門速度為：60秒4-58rmpX0.361轉(zhuǎn)+X二0.373秒+X減速電機(jī)配置差異，最終對(duì)剪式門阻擋產(chǎn)品造成的性能差異僅0.012秒二12毫秒，非常微關(guān)門時(shí)間0.361秒+X和到齢號(hào)艇電機(jī)驅(qū)動(dòng)J酈合騁： 吸盤電磯?mèng)鎰?dòng)吸盤電磯?mèng)鎰?dòng)固利保STD280與怡力F-M單次關(guān)門過(guò)程的信號(hào)關(guān)系對(duì)比2.吸盤電磁鐵兼容性分析吸盤電磁鐵的磁通量即吸合力直接影響緊急推開扇門時(shí)的限制力，固力保STD280采用8.5W吸盤電磁鐵,100%全占比模式下最大限制力為325NoLI前軌道交通主流需求為緊急推開扇門時(shí)限制力150N±10%或250\±10%。分別采用55%占空比調(diào)制模式限制力146.25N和30%占空比調(diào)制模式限制力227X來(lái)實(shí)現(xiàn)參數(shù)需求。怡力F-M采用的吸盤電磁鐵，磁通量即吸合力約為固力保STD280的1.06倍即吸合力提高6%o替換后55%占空比調(diào)制模式限制力155.03N和30%占空比調(diào)制模式限制力240.26N,我公司生產(chǎn)吸盤電磁鐵滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。4.3機(jī)械結(jié)構(gòu)兼容性分析

7\7\恰力固力保恰力固利保STD280與怡力F-M20機(jī)械結(jié)構(gòu)與尺寸對(duì)比根據(jù)結(jié)構(gòu)圖可見(jiàn)，固力保STD280與怡力F-M結(jié)構(gòu)尺寸差異點(diǎn)，為剪式門阻擋裝置基座高度，固力保為200mm,怡力為150mm。為提高剪式門阻擋裝置，防鉆伏通過(guò)的性能，因此我司在設(shè)計(jì)時(shí)將機(jī)構(gòu)高度降低了50mm,在無(wú)損替換固力保方案中，我公司可定制基座，提A50mm實(shí)現(xiàn)無(wú)損安裝。4.4電氣接口兼容性分析固力保轉(zhuǎn)接板5U/47QJ恰力巽接極1■固力保轉(zhuǎn)接板5U/47QJ恰力巽接極1■固利保與怡力轉(zhuǎn)接板對(duì)比固利保STD280產(chǎn)品與怡力F-M產(chǎn)品轉(zhuǎn)接板接口定義設(shè)計(jì)?完全一致，無(wú)需進(jìn)行更改。4.5安全性能分析4.5.1解決盲區(qū)人體被夾受力過(guò)大問(wèn)題，保護(hù)乘客及維護(hù)人員經(jīng)過(guò)汲取多年操作、應(yīng)用、維修經(jīng)驗(yàn)及設(shè)備深度分析，固力保STD280剪式門阻擋產(chǎn)品在關(guān)門或開門過(guò)程中，存在監(jiān)控盲區(qū)。如果在過(guò)程盲區(qū)中，夾住人體，則人體承受的是電機(jī)通過(guò)1:25速比所產(chǎn)生的慣量沖擊，而沖擊的大小上限為緊急推開扇門時(shí)限制力的大小約150N即15公斤。mmI和到位宿號(hào)，_I知觀信號(hào)，凝電贈(zèng)動(dòng)（刪吸合信號(hào)?紅色區(qū)域?yàn)殛P(guān)門過(guò)程，約有0.5秒的監(jiān)控盲區(qū)而F-M剪式門阻擋產(chǎn)品，是基于伺服電機(jī)過(guò)程可控技術(shù)開發(fā)的產(chǎn)品。其開關(guān)門過(guò)程對(duì)電流、電壓、速度進(jìn)行全程監(jiān)控和實(shí)時(shí)處理，使剪式門阻擋產(chǎn)品在使用安全上和效能上進(jìn)一步提升。4.5.2解決因工作電壓不穩(wěn)，造成扇門失控現(xiàn)象相較于傳統(tǒng)的信號(hào)控制勻速運(yùn)動(dòng)。怡力F7采用分段控制，前段急加速提高尾隨逃票分?jǐn)嗄芰?，中段慣性控制使門體的運(yùn)動(dòng)勻速、穩(wěn)定、同步，后段減速控制減少門體運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)體造成的沖擊。從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了安全與高效的雙增幅。同時(shí)當(dāng)車站電壓發(fā)生浮動(dòng)或因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)其它用電器導(dǎo)致電壓浮動(dòng)時(shí)，會(huì)有效檢測(cè)到事件發(fā)生并通過(guò)提高電流輸出來(lái)應(yīng)對(duì)電壓浮動(dòng)，從而解決電壓不穩(wěn)影響設(shè)備工作造成的扇門失控現(xiàn)象。4.5.3優(yōu)化電控方案，降低故障率以伺服電機(jī)為控制基礎(chǔ)的電控方案，可以有效的對(duì)開關(guān)門過(guò)程進(jìn)行控制，可以有效的保護(hù)乘客通行安全的，起始階段的過(guò)載加速啟動(dòng)可以有效阻斷尾隨行為，停止階段的穩(wěn)控減速過(guò)程可以有效減少設(shè)備震動(dòng)保持整機(jī)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。改造同步對(duì)通行邏輯進(jìn)行升級(jí)，加入時(shí)序算法，提高通行邏輯的安全和穩(wěn)定效率。因采用伺服可控電機(jī)方案，怡力F-M的結(jié)構(gòu)相較于固力保STD280更為簡(jiǎn)單，可能發(fā)生的故障點(diǎn)也大幅下降，因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)件的減少，F(xiàn)-M剪式門阻擋機(jī)構(gòu)的維護(hù)周期和維護(hù)類別也遠(yuǎn)低于固力保產(chǎn)品。固力保采用的全直流電機(jī)和卷紙軸承，隨著電刷和換向器的磨損，卷紙軸承的潤(rùn)滑劑老化，其極限壽命僅500萬(wàn)。怡力F-M采用的伺服電機(jī)和深溝滾珠軸承，屬于低損耗運(yùn)轉(zhuǎn)，其極限壽命可達(dá)到1000萬(wàn)以上。5?原廠與國(guó)產(chǎn)化設(shè)備成本比較序號(hào)物資名稱規(guī)格型號(hào)技術(shù)要求固力保單價(jià)怡力國(guó)產(chǎn)化單價(jià)1扇門門板（寬通道）含內(nèi)外套1?用于固力保寬通道扇門模塊2.所用的非金屬材料為PMMA、PC、ABS、PU和PP,表面噴涂采用環(huán)保無(wú)毒材料552338662限位傳感器OZ-33T-N230Z-33R5-N241?符合品牌、規(guī)格、型號(hào)2.產(chǎn)品質(zhì)量不低于日前在用設(shè)備8956303扇門模塊（標(biāo)準(zhǔn)通道）定制采用柔軟的灰色PU泡沫材料，其具有柔軟平滑表層，核心山鍍鋅鋼板組成，其核心的厚度為大約2毫米，采用3231222880

4個(gè)V型鋼部分，外部的保護(hù)材料釆用聚亞胺脂4扇門模塊（寬通道）定制采用柔軟的灰色PI；泡沫材料，其具有柔軟平滑表層，核心山鍍鋅鋼板組成，其核心的厚度為大約2毫米，釆用4個(gè)V型鋼部分，外部的保護(hù)材料采用聚亞胺脂38900268805閘機(jī)剪切門限位定制光電漫反射開關(guān)，M12*50mmESEO10410-30VDC輸出方式NPNNO179014286剪刀門彈簧定制M6mm碳素彈簧鋼纏繞7.5圈,內(nèi)徑38mm腳長(zhǎng)98mm折角19mm9626787剪切門吸盤定制吸盤式電磁鐵UE4817ADC24V8.5W6285658剪切門電機(jī)定制DCMOTORME56075FT002V48A2.0町00RPM1500IMAX2515920111