ТУРНИКЕТ

Полезная модель относится к контрольно-пропускным устройствам и может успешно применяться в составе систем контроля доступа на объекты различного типа (охраняемые жилые и нежилые здания, спортивные сооружения и пр.), а также в составе систем контроля пассажиропотока на общественном транспорте. Более конкретно полезная модель относится к турникетам-триподам.
Устройства подобного типа в настоящее время хорошо известны и получили достаточно широкое распространение (см., например, ЕР 0563017 B1, ITALDIS Industria S.p.A., 29.09.1993, или RU 2098591 С1, ЗАО «Электротехническая компания ПЭРКо», 10.12.1997, или RU 24499 U1, ООО «НПФ СТЕЛЛА», 10.08.2002). Характерным отличием турникетов именно данного типа является наличие в их составе поворотного узла, ось вращения которого расположена под углом к вертикали, и на котором крепятся штанги перекрытия прохода (как правило - три). Поворотный узел, как правило, крепится к неподвижному основанию с возможностью фиксации (блокирования) узла в рабочем положении (при перекрытии прохода и запрете доступа в ограждаемую зону), а также с возможностью разблокирования узла (снятия фиксации) при поступлении сигнала от соответствующего устройства контроля и идентификации индивидуальных средств (магнитных карт, билетов и пр.) доступа в случае, если проход разрешен или его необходимо освободить в силу возникновения чрезвычайной ситуации. В указанном рабочем положении проход перекрывается одной из упомянутых штанг, которая может в этом положении располагаться по существу горизонтально или под небольшим углом к горизонтали, в то время как остальные штанги (в большинстве случаев - две) в перекрытии прохода не участвуют, будучи направлены по существу вертикально вниз либо под небольшим (острым) углом к вертикали.
Основными преимуществами турникетов-триподов по сравнению с другими типами турникетов (барьерных, карусельных, тамбурных и пр.) являются их сравнительно небольшие массо-габаритные характеристики, достаточно компактная и сравнительно несложная конструкция. В то же время, не во всех известных турникетах-триподах предусмотрена возможность быстрого освобождения прохода при возникновении аварийных ситуаций.
Указанный недостаток устранен в наиболее близком аналоге, в качестве которого выбран турникет, содержащий неподвижную опору и закрепленную на опоре механическую часть, включающую поворотный узел с закрепленными на узле штангами перекрытия прохода, с возможностью их жесткой фиксации в рабочем положении с расположением одной из штанг по существу горизонтально для запрещения несанкционированного прохода через турникет, а также с возможностью экстренного перевода горизонтально расположенной штанги в по существу вертикальное положение с полным открытием прохода через турникет, а также механизм фиксации поворотного узла (см. US 5605015, Uhl et al./Kaba GallenschЃtz GmbH, 25.02.1997).
В то же время следует отметить, что использование известного, равно как и прочих подобных ему турникетов, для контроля пассажиропотока на общественном транспорте, сопряжено с определенными трудностями. В частности, при установке турникетов внутри салона транспортного средства вблизи его дверей (например, автобуса, троллейбуса, трамвая) необходимо максимально уменьшать габариты турникетов и при этом надежно закрепить механическую часть для защиты турникета и штанг перекрытия от повреждений в результате внешних воздействий (колебаний транспортного средства в сочетании со случайными нагрузками, источником которых могут являться пассажиры, их багаж и пр.) как в процессе движения, так и на остановках.
Задачей настоящей полезной модели является создание турникета, имеющего возможность надежного закрепления в салоне пассажирского транспортного средства, в котором также обеспечивалась бы надежная фиксация штанг перекрытия в их рабочем положении и при этом сохранялась бы возможность быстрого освобождения прохода в случае возникновения аварийной ситуации.
Указанная задача решается тем, что в турникете, содержащем неподвижную опору и закрепленную на опоре механическую часть, включающую поворотный узел с закрепленными на узле штангами перекрытия прохода, с возможностью их жесткой фиксации в рабочем положении с расположением одной из штанг по существу горизонтально для запрещения несанкционированного прохода через турникет, а также с возможностью экстренного перевода горизонтально расположенной штанги в по существу вертикальное положение с полным открытием прохода через турникет, а также механизм фиксации поворотного узла, согласно полезной модели, неподвижная опора турникета выполнена в виде двух вертикальных стоек, а механическая часть включает в себя неподвижную плиту, причем механическая часть закреплена на стойках за счет неподвижного разъемного соединения плиты с указанными стойками.
Предпочтительно, штанги перекрытия прохода разъемно соединены с захватами, которые шарнирно закреплены на поворотном узле с возможностью их фиксации в положении, соответствующем рабочему положению штанг перекрытия прохода, а также с возможностью высвобождения захвата горизонтально расположенной штанги перекрытия для перевода последней в по существу вертикальное положение с полным открытием прохода через турникет. Также предпочтительно, чтобы каждая штанга перекрытия прохода была соединена с соответствующим ей захватом посредством резьбового соединения.
Далее, предпочтительно, закрепление захватов в положении, соответствующем рабочему положению штанг перекрытия прохода обеспечивается при помощи фиксаторов, шарнирно закрепленных на поворотном узле, и установленных с возможностью зацепления с соответствующим захватом для его фиксации, а также с возможностью выхода одного из фиксаторов из зацепления с захватом горизонтально расположенной штанги за счет включения механизма антипаники, закрепленного на неподвижной плите механической части.
При этом, предпочтительно, каждый фиксатор имеет первый конец, имеющий возможность зацепления с соответствующим захватом для фиксации последнего, а также второй конец, соединенный с толкателем фиксации, установленным с возможностью его возвратно-поступательного перемещения по оси, по существу параллельной оси вращения поворотного узла, при этом механизм антипаники содержит закрепленный на неподвижной плите толкающий электромагнит антипаники, ось которого параллельна оси вращения поворотного узла, а также коромысло, одним концом жестко связанное с концом штока электромагнита антипаники, а другим концом жестко связанное с толкателем антипаники, который имеет возможность возвратно-поступательного перемещения при включении электромагнита антипаники с возможностью взаимодействия с толкателем фиксации для перемещения последнего с обеспечением поворота фиксатора и высвобождения захвата горизонтально расположенной штанги для перевода последней в по существу вертикальное положение.
В частном случае, в поворотном узле через равные углы выполнены отверстия для фиксации, число которых равно числу штанг перекрытия, причем механизм фиксации поворотного узла включает в себя закрепленный на неподвижной плите толкающий электромагнит фиксации, ось которого по
существу параллельна оси вращения поворотного узла, а также коромысло, одним концом шарнирно связанное с концом штока электромагнита фиксации, а другим концом шарнирно связанное с концом блокирующего пальца, установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения под действием коромысла при включении указанного электромагнита фиксации с расположением свободного конца блокирующего пальца в одном из указанных отверстий фиксации поворотного узла для блокировки вращения последнего.
В предпочтительном случае осуществления изобретения дополнительно содержит блок управления, электрически соединенный с указанными электромагнитами фиксации и антипаники, обеспечивающий выработку управляющих воздействий для их передачи на электромагниты в зависимости от выбора режима работы турникета.
Использование двух вертикальных стоек в качестве неподвижной опоры турникета и закрепление механической части на опоре за счет неподвижного разъемного соединения плиты с указанными стойками позволяет надежно закрепить его в салоне транспортного средства, существенно повысив таким образом его устойчивость, за счет чего снижается вероятность повреждения турникета от внешних воздействий в процессе движения и на остановках.
Кроме того, разъемное соединение плиты с указанными стойками позволяет транспортировать турникет к месту установки в разобранном виде (механическая часть отдельно от стоек) и в кратчайшие сроки производить его монтаж и, при необходимости проведения ремонтных работ, демонтаж, что заметно улучшает его эксплуатационные характеристики. Удобство монтажа и демонтажа обеспечивается также за счет разъемного, в частности резьбового, соединения штанги с соответствующим захватом.
Помимо этого использование входящих друг с другом в зацепление фиксаторов и захватов для закрепления штанг перекрытия помогает повысить
защищенность штанг перекрытия от повреждений в результате воздействия случайных нагрузок в салоне транспортного средства.
Полезная модель поясняется далее более подробно на конкретном примере ее осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
- на фиг.1 - общий вид турникета в соответствии с одним из частных случаев осуществления полезной модели, вид спереди;
- на фиг.2 - то же, что на фиг.1 - вид сбоку;
- на фиг.3 - механическая часть турникета, вертикальный разрез;
- на фиг.4 - механическая часть турникета, вид спереди;
- на фиг.5 - то же, что на фиг.4, вид сзади.
В изображенном на чертежах частном случае его осуществления турникет содержит механическую часть 1, закрепленную на вертикальных стойках 2 и 2а. Механическая часть включает несущую неподвижную плиту 3, которая посредством прижимов 4 и 4а разъемно соединена со стойками 2 и 2а, обеспечивая таким образом опору механической части 1 на указанные стойки 2 и 2а. В показанном на чертежах примере осуществления полезной модели каждый из прижимов 4 и 4а представляет собой тело по существу цилиндрической формы, в котором выполнена проточка, приспособленная (по форме и размерам) для плотного облегания по меньшей мере части поверхности соответствующей стойки 2 и 2а. По бокам неподвижной плиты 3 установлены кронштейны 5 и 5а, с которыми посредством болтовых соединений 6 и 6а неподвижно соединяются прижимы 4 и 4а. Совершенно очевидно, что указанное закрепление неподвижной плиты 3 на стойках 2 и 2а может быть осуществлено при помощи прижимов 4, 4а иной формы, обеспечивающей, тем не менее, плотное облегание вертикальных стоек, а также без использования кронштейнов 5 и 5а (например, за счет соединения прижимов 4, 4а непосредственно с плитой 3).
Плита 3 установлена под углом (предпочтительно 45°) к горизонтали, и при этом на ее нижней стороне установлен поворотный узел 6, включающий в себя нижнюю тарелку 7, неподвижно соединенную (например, посредством болтовых соединений) с основным блоком вращения 8. Поворотный узел 6 устанавливается на закрепленной на плите 3 под углом по существу 45° к горизонтали и по существу перпендикулярно самой плите 3 оси 9 через подшипник вращения 10. На основном блоке вращения 8 через равные углы (по существу 120°) шарнирно установлены три Г-образных фиксатора 11, причем один из концов каждого фиксатора 11 выполнен с возможностью зацепления с концом соответствующего Г-образного захвата 12, а другой конец жестко соединен с толкателем 13 фиксации, имеющим форму стержня. С одного из своих концов (ближайшего к соответствующему захвату 12) толкатель 13 соединен с концом разжимающей пружины 14, которая другим своим концом закреплена на блоке 8 вращения. В свою очередь каждый захват 12 шарнирно установлен на нижней тарелке 7 так, чтобы в рабочем положении обеспечивалось зацепление одного из его концов с несвязанным с толкателем 13 концом соответствующего фиксатора 11, и при этом на другом конце захвата 12 выполнена резьбовая часть (например, имеющая цилиндрическую поверхность с выполненной на ней наружной резьбой), на которую навинчивается соответствующая штанга перекрытия прохода 15 (соответственно, имеющая на присоединяемом к узлу вращения конце трубчатый участок с внутренней резьбой, который может выполняться с остальным участком штанги 15 за единое целое, равно как и неподвижно соединяться с ней).
На нижней стороне плите 3 также неподвижно установлен толкающий электромагнит антипаники 16, ось которого по существу параллельна оси 9 вращения поворотного узла 6 и конец штока которого располагается с другой, верхней стороны плиты 3, где он шарнирно соединен с первым концом качающегося коромысла 17. Качание коромысла 17 обеспечивается за счет его
шарнирного закрепления на неподвижной стойке 18, выступающей над верхней плоскостью плиты 3 (по существу перпендикулярно этой плоскости). Второй конец коромысла 17 шарнирно соединен с первым концом толкателя 19 антипаники, который, будучи расположен по существу перпендикулярно плоскости плиты 3, проходит через выполненное в плите 3 направляющее сквозное отверстие так, что его второй конец при включении электромагнита 16 антипаники имеет возможность проходить в выполненное в основном блоке 8 вращения отверстие и взаимодействовать со свободным концом толкателя 13, вызывая таким образом перемещение последнего в направлении нижней тарелки 7. При этом, когда электромагнит 16 выключен, второй конец толкателя 19 выступает над нижней стороной плиты 3, но не заходит в указанное отверстие в основном блоке 8, не препятствуя его вращению в нормальном режиме работы.
Турникет содержит также механизм фиксации, блокирующий и разблокирующий вращение поворотного узла 6, и включающий в себя электромагнит фиксации 20, коромысло 21 и блокирующий палец 22. Аналогично электромагниту антипаники 16 электромагнит 20 устанавливается на нижней стороне плиты 3 по существу перпендикулярно последней, причем по крайней мере конец штока электромагнита 20 выступает над верхней плоскостью плиты 3. Электромагнит 20 предпочтительно выполняется толкающим. При этом конец его штока шарнирно соединен с первым концом качающегося коромысла 21, качание которого - как и в случае с коромыслом 17 - обеспечивается за счет шарнирного соединения коромысла 21 (в средней его части) с неподвижной стойкой 23, установленной на верхней стороне плиты 3 по существу перпендикулярно последней. Второй конец коромысла 21 шарнирно соединен с первым концом блокирующего пальца 22, предпочтительно имеющего форму стержня и расположенным по существу перпендикулярно плите 3. При этом по крайней мере часть пальца 22 размещена в направляющем сквозном отверстии в плите 3 таким образом, что несвязанный с коромыслом 21 второй конец пальца 22 при
включенном электромагните 20 выступает над нижней плоскостью плиты на величину, достаточную для его размещении в одном из трех блокирующих отверстий, выполненных в основном блоке 8 узла вращения 6, а при выключенном электромагните 20 либо располагается внутри указанного направляющего отверстия в плите 3, либо выступает над нижней поверхностью последней так, что не входит в соприкосновение с основным блоком 8. Упомянутые блокирующие отверстия выполняются на ближайшей к нижней плоскости плиты 3 поверхности основного блока 8 предпочтительно через равные углы так, чтобы при расположении блокирующего пальца в одном из этих отверстий (т.е. при блокировке вращения) одна из штанг 15, зафиксированная в рабочем положении посредством соответствующего захвата 12 и фиксатора 11, располагалась по существу горизонтально, перекрывая проход через турникет.
Следует отметить, что в одном из частных случаев осуществления полезной модели для экономии потребляемой турникетом электроэнергии электромагнит 20 может быть выполнен и втягивающим. Очевидно, что в этом случае конструкция механизма фиксации может не претерпевать изменений и оставаться такой же, как описано выше, за тем лишь исключением, что второй конец блокирующего пальца 22 располагается с возможностью захода в одно из блокирующих отверстий при выключенном электромагните 20, а не при включенном, как было описано выше.
Для управления работой турникета, а именно для управления работой электромагнитов 16 и 20 турникет предпочтительно содержит блок управления 29, который может быть установлен на верхней плоскости плиты 3. В простейшем частном случае реализации полезной модели блок управления 29 может содержать программируемый контроллер (например, на базе процессора PIC производства компании Микрочип, США) и связанные с указанным контроллером посредством кабелей данных цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП - например, оптопары), которые в свою очередь электрически связаны с
электромагнитами 16 и 20 для передачи на них управляющих воздействий, вырабатываемых в контроллере в зависимости от заложенного в нем алгоритма управления и поступающих в виде логических сигналов на указанные ЦАП. Указанный блок 29 управления может быть в свою очередь связан в двустороннем режиме с внешними устройствами, управляющими работой турникета. Для этих целей блок 29 управления подключается к плате коммутации 30, к которой в свою очередь подключают посредством кабелей данных (31), электрических кабелей или любым другим уместным способом необходимые внешние устройства. Электропитание блока управления 29, равно как и всего турникета может обеспечиваться как посредством встроенного блока питания (не показан), так и за счет подачи электроэнергии от сторонних источников (внешних устройств, связанных с турникетом).
Для повышения удобства его эксплуатации турникет может также содержать механизм доворота, установленный на нижней поверхности плиты 3, который включает в себя поводок 25, первым своим концом шарнирно соединенный с плитой 3, а другим концом шарнирно соединенный с прижимным роликом 26, опирающимся на наружную поверхность основного блока вращения 8. При этом в зоне контакта с роликом 26 указанная наружная поверхность блока 8 содержит три однотипных дугообразных выступа 27. Прижатие ролика 26 к поверхности основного блока вращения 8 обеспечивается за счет соединения первого конца поводка 25 в точке его крепления к плите 3 с находящейся в напряженном состоянии разжимающей спиральной пружиной (не показана).
Для определения направления прохода через турникет и вычисления момента включения механизма фиксации турникета последний может также содержать узел фотодатчиков 28 (содержащий, например, два фотодатчика). При этом на верхней, ближней к плите 3 поверхности тарелки 7 устанавливаются позиционирующие шторки (не показаны), число которых должно быть равно
числу используемых в турникете штанг 15 перекрытия прохода, и которые могут представлять собой прямоугольные пластины, выступающие над поверхностью тарелки 7 в сторону плиты 3. При этом узел 28 фотодатчиков устанавливается на уровне чуть выше верхней поверхности тарелки 7, на которой установлены указанные шторки с тем, чтобы зона сканирования фотодатчиков пересекала траекторию движения шторок при вращении поворотного узла 6 (и соответственно тарелки 7).
Турникет работает следующим образом.
Перед началом работы необходимо вручную зафиксировать штанги 15, навинченные на соответствующие захваты 12, так, чтобы указанные захваты 12 вошли в зацепление с соответствующими фиксаторами 11. При подаче напряжения на турникет включается механизм его фиксации. При этом шток электромагнита 20 выдвигается, вызывая поворот (против часовой стрелки) коромысла 21 относительно точки его шарнирного закрепления на стойке 23 и, соответственно, перемещение блокирующего пальца 22 в направлении основного блока 8 вращения поворотного узла 6. При этом конец блокирующего пальца 22 выступает из своего направляющего отверстия над нижней поверхностью плиты 3 таким образом, что входит в фиксирующее отверстие в поверхности блока 8. Расположение фиксирующего отверстия напротив блокирующего пальца 22 обеспечивается при помощи механизма доворота - за счет наличия напряженной спиральной разжимающей пружины в точке шарнирного соединения поводка 25 с плитой 3 второй конец поводка 25 с установленным на нем прижимным роликом 26 под действием создаваемого поводком 25 момента вращения будет стремиться занять положение, в котором ролик 26 будет опираться одновременно на два дугообразных выступа на наружной поверхности основного блока 8 вращения, а расстояние между центром ролика и осью 9 вращения поворотного узла 6 будет
при этом минимально возможным. Турникет заблокирован и переходит в режим ожидания.
При поступлении от внешнего устройства на блок управления 29 сигнала на разрешение прохода блок 29 вырабатывает управляющий сигнал на выключение электромагнита 20. При этом шток последнего втягивается, вызывая возвратное перемещение блокирующего пальца 22, конец которого выходит из фиксирующего отверстия в блоке 8 вращения, обеспечивая беспрепятственное вращение последнего в любом направлении.
При прохождении человека через турникет горизонтально расположенная штанга перемещается либо по часовой, либо против часовой стрелки, вызывая таким образом поворот узла 6, с которым указанная штанга жестко соединена посредством соответствующего захвата 12 и фиксатора 11. В процессе поворота узла 6 вращение жестко установленной на блоке 8 тарелки 7 приводит к прохождению одной из позиционирующих шторок через зону сканирования узла фотодатчиков 28. Вызываемое этим прерывание сканирующего луча фотодатчиков приводит к выработке сигнала на включение электромагнита фиксации 20, передаваемого с узла 28 фотодатчиков на блок управления 29. Наличие в узле 28 двух фотодатчиков позволяет зафиксировать направление прохода (которое устанавливается по очередности прерывания сканирующих лучей каждого из фотодатчиков) и передавать полученные данные в блок управления 29.
При поступлении с узла фотодатчиков 28 сигнала на включение электромагнита фиксации 20 блок управления 29 вырабатывает соответствующее управляющее воздействие, передаваемое на обмотку электромагнита 20, в результате чего на последний подается напряжение и его шток выдвигается, после чего несвязанный с коромыслом 21 второй конец блокирующего пальца 22 упирается в поверхность основного блока 8 вращения. При этом прижимной
ролик 26, находящийся во время вращения поворотного узла 6 в соприкосновении только с одним из дугообразных выступов на наружной поверхности основного блока 8 вращения, за счет обеспечиваемого консольной разжимающей пружиной и связанным с ней поводком 25 момента вращения стремится занять исходное положение, при котором он соприкасается с двумя соседними дугообразнеыми выступами, и обеспечивает таким образом доворот повротного узла 6 до этого положения. В указанном положении одно из фиксирующих отверстий в основном блоке 8 вращения располагается напротив второго конца блокирующего пальца 22, который под действием усилия, передаваемого на него со штока толкающего электромагнита 20 через коромысло 21, входит в указанное фиксирующее отверстие, блокируя таким образом дальнейшее вращение поворотного узла 6. При этом одна из штанг 15 перекрытия прохода занимает по существу горизонтальное положение, перекрывая проход через турникет.
В случае возникновения аварийной ситуации проход через турникет разблокируется при помощи механизма антипаники. Сигнал об аварийной ситуации может быть подан от внешнего устройства на блок управления 29, который вырабатывает соответствующее управляющее воздействие, передаваемое на электромагнит 16.
Если при этом электромагнит 16 антипаники выполнен толкающим, на его обмотку по сигналу с блока управления 29 подается напряжение, в результате чего его шток выдвигается, вызывая поворот коромысла 17 относительно точки его шарнирного соединения со стойкой 18. При этом толкатель 19 антипаники совершает поступательное перемещение через отверстие в основном блоке 8 вращения и взаимодействует со свободным концом толкателя 13, вызывая таким образом перемещение последнего в направлении нижней тарелки 7. При этом за счет жесткого соединения конца фиксатора 11 с указанным толкателем 13 фиксатор 11 совершает поворот (на чертежах - против часовой стрелки)
относительно точки его шарнирного соединения с основным блоком 8 вращения, в результате чего его второй конец выходит из зацепления с соответствующим захватом 12, и горизонтально расположенная штанга 15 перекрытия прохода поворачивается относительно точки ее шарнирного закрепления на тарелке 7, переходя в по существу вертикальное положение и освобождая проход через турникет.
Зачастую может потребоваться, чтобы проход через турникет освобождался не только по сигналу от внешнего устройства, но и при аварийном отключении электропитания. В этом случае электромагнит 16 антипаники предпочтительно выполнять втягивающим, и при подаче электропитания на турникет в начале работы напряжение должно подаваться и на его обмотку. В этом случае последовательность взаимодействия элементов механизма антипаники при необходимости освобождения прохода остается такой же, как и описано выше, за тем лишь исключением, что выдвижение штока электромагнита 16 и связанные с этим поворот коромысла 17, перемещение толкателя 19 антипаники, толкателя 13 и поворот фиксатора 11 происходят при отключении напряжения электропитания с обмоток электромагнита 16 (по сигналу с блока 29 управления или же при аварийном отключении электропитания всего турникета в целом).
Таким образом, как было показано выше, в заявленном турникете обеспечивается возможность надежного его закрепления в салоне пассажирского транспортного средства, надежная фиксация штанг перекрытия в их рабочем положении, а также возможность быстрого освобождения прохода в случае возникновения аварийной ситуации.
В заключение следует отметить, что вышеописанный пример конкретного воплощения полезной модели приведен исключительно для лучшего понимания его сущности и доказательства реализации назначения и достижения заявленного технического результата, и ни в коей мере не может рассматриваться в качестве
ограничивающего объем притязаний. С учетом изложенного специалисту будут ясны и другие варианты воплощения полезной модели, - в частности, различные варианты конкретного выполнения отдельных элементов и узлов конструкции, а именно, захватов и фиксаторов, основного блока вращения и всего поворотного узла в целом, варианты добавления в турникет устройств регистрации и разрешения прохода через турникет, устройств индикации состояния турникета и т.п., - которые не выходят за рамки объема испрашиваемой правовой  охраны, полностью определяемого прилагаемой формулой полезной модели.