CN101510319A - 一种多交易区电子收费车道***及其收费方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多交易区电子收费车道***及其收费方法，该***包括主控机及分别与主控机连接的路侧读写设备、自动栏杆、车辆检测传感器、费额显示器、辅助刷卡设备。所述路侧读写设备包括两组以上覆盖收费车道不同区域的微波天线，各微波天线与同一天线控制器相连接或分别与不同的天线控制器相连接。该方法是在车道***的控制下，根据车辆的位置及交易状态进行通信覆盖区域的切换，放行正常交易车辆或拦截未完成交易车辆，当出现非ETC车辆时，进行辅助刷卡处理后放行。本发明解决了跟车干扰问题，解决了车辆通行速度与交易正确性之间的矛盾；占用收费广场的空间少、土建改造工程量小；任意交易区微波天线出现故障，***仍能保证车辆正常通行。

Description

一种多交易区电子收费车道***及其收费方法

技术领域

本发明涉及非自由流应用条件下的混合式电子收费车道***，具体是指一种两个或以上交易区的混合式电子收费车道***及其实现方法。其中混合式电子收费车道***是指同一车道可同时具备电子不停车收费和人工电脑收费两种方式的***。

背景技术

目前，在道路收费***领域，存在两种收费方式，一种是人工电脑收费方式(MTC)，一种是电子不停车收费方式(ETC)。人工电脑收费方式(MTC)中，车辆通过道路收费站时，由收费员或通过自助设备完成发卡或收费过程。电子不停车收费方式(ETC)中，车辆通过道路收费站时，车辆通过用于自动完成交易的车载设备(微波标识卡OBE)在通信覆盖区域内与天线进行微波通信，自动完成交易过程，实现不停车通行。现有的ETC车道***按微波信号覆盖区域和栏杆位置，可以分为单交易区栏杆前置ETC***、单交易区栏杆后置ETC***和双通信区栏杆前置ETC***三种。栏杆前置是指栏杆在收费岛前部；栏杆后置则是指栏杆在收费岛后部。本申请所述的方位词前和后是以车辆前进方向作为参考的，即车辆位先到达的地方为前，后到达的地方为后。

现有的ETC车道***存在以下缺陷：

(1)单交易区栏杆前置ETC***：当采用长通信区时跟车干扰严重，通信有效覆盖区域超出自动栏杆臂前4.5米，由于通信覆盖区域范围过大，会出现多辆车同时处于天线通信覆盖区域内的现象，当前车不能正常交易而后车可进行交易时，就有可能出现前车误放行的情况，称之为跟车干扰；当采用短通信区时车辆通行速度低，通信有效覆盖区域在自动栏杆臂前4.5米以内，进行交易时，车辆离自动栏杆较近，因此只能慢速通过，从而降低了ETC车道的通行效率。

(2)单交易区栏杆后置ETC***：自动栏杆处于收费岛后部，天线位于收费岛前部，由于天线与自动栏杆距离较远，此种布局的弊端是当数辆车辆进入同一收费车道后，若其中一辆是非ETC车辆，则其后该收费车道内的ETC车辆不能正常通过，降低了ETC车道的通行效率。

(3)双通信区栏杆前置ETC***：天线与自动栏杆处于收费岛前部，若延长原收费岛头用于安放天线，对收费广场的场地要求高，大部分匝道收费站无法实施，阻碍了ETC车道的推广；若不延长原收费岛，则无法解决车辆误入的问题。

现有的ETC车道***均不能允许ETC车辆和MTC车辆混合通过。目前大部分的ETC车道都是专用ETC道，非ETC车辆(MTC)不能进入，造成了车道资源的浪费，尤其当ETC车道利用率较低，车道资源较少的情况下尤为突出。

专利号为ZL9712589.X的中国发明专利提供了“一种不停车的自动收费方法”，这种方法采用两个不同的天线(扇形波束天线、全波束天线)，通过通信覆盖区域内来的接收信号与通信覆盖区域外来的接收信号进行比较来识别车辆，虽然这种方案比采用单个扇形波束天线的方案识别准确度有所提高，但其本质属于短通信覆盖区域ETC***，存在前述的缺陷。

专利权号为ZL 2005 1 0101197.9的中国发明专利提供了“一种双通信区电子不停车收费车道***及其实现方法”和专利权号为ZL 2005 2 0067262.6的中国实用新型专利提供了“一种双通信区电子不停车收费车道***”，这种方法采用了两组不同发射角的无线通信装置，并通过逻辑处理电路相连接，两组装置覆盖的通信区(远通信区、近通信区)部分重叠，解决了跟车干扰、倒车、恶意插队及车辆通行速度低等问题，但严重受制于实施场地，无法大规模推广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种既能够降低对收费广场实施场地要求，又可以全面解决跟车干扰问题、消除栏杆前盲区、防范恶意旁道插队逃费，同时能有效保证车辆通行速度的多交易区电子收费车道***。

本发明的目的还在于提供多交易区混合式电子收费车道***的收费方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本多交易区电子收费车道***包括主控机、路侧读写设备(RSE)、自动栏杆、车辆检测传感器、费额显示器、辅助刷卡设备等。RSE、自动栏杆、车辆检测传感器、费额显示器、辅助刷卡设备分别与主控机连接，所述RSE包括两组以上覆盖收费车道不同区域的微波天线，各个微波天线可与同一天线控制器相连接，亦可分别与不同的天线控制器相连接，在车道***的控制下，根据车辆的位置及交易状态进行通信覆盖区域的切换，放行正常交易车辆或拦截未完成交易车辆，当出现非ETC车辆时，进行辅助刷卡处理后放行。

所述主控机由车道计算机及接口组成，处理从车道设备采集的信息，控制***中上述各组成部分的整个工作流程。

所述自动栏杆位于收费岛后部，用于拦截未交易车辆。

所述RSE包括两组或以上微波天线，各个微波天线可与同一天线控制器相连接，亦可分别与不同的天线控制器相连接。

所述微波天线包括位于收费岛前部的前置天线和位于收费岛后部的后置天线，前置天线覆盖的区域为前通信区域，后置天线覆盖的区域为后通信区域；所述自动栏杆位于收费岛后部，后置天线位于自动栏杆后方，且与自动栏杆的距离为1～3米；后置天线覆盖的通信有效区域在自动栏杆臂前4.5米以内；前置天线有效覆盖范围前缘距离自动栏杆达20米以上，所述微波天线采用顶挂或路侧安装方式。所述车辆检测传感器可以是感应线圈、红外装置、视频检测装置、激光装置等检测装置。

所述车辆检测传感器按功能分为两部分：通信区车辆检测传感器和降杆车辆检测传感器。通信区车辆检测传感器根据通信覆盖区域设置，用于判断是否有车辆进入通信覆盖区域，可利用两个或以上的传感器组合判断车辆的行驶方向。降杆车辆检测传感器用于判断车辆是否离开车道。

所述辅助刷卡设备可为自助刷卡设备或人工辅助刷卡设备。

所述的费额显示器包括显示屏、车辆通行灯，还可能包括声光报警器。显示屏用于显示车辆入口、车型、费额、余额等或提示不能交易的原因；车辆通行灯用于指挥车辆行驶或停止；声光报警器用于提醒站场管理人员注意该车道异常情况。

所述多交易区混合式电子收费车道***在自动栏杆前2～10米位置上设置自助刷卡设备，则可以让无法正常进行不停车交易的车辆实现自助刷卡；在收费亭内配备人工电脑收费设备则可以实现完全的多交易区混合式电子收费车道功能。

利用上述多交易区电子收费车道***实现的多交易区混合式电子收费方法，在车道***的控制下，根据车辆的位置及交易状态进行通信覆盖区域的切换，放行正常交易车辆或拦截未完成交易车辆，当出现非ETC车辆时，可以进行自助或人工辅助刷卡处理后放行，而不影响后续的ETC车辆正常交易和自动通过。

本多交易区电子收费车道***收费方法，具体可包括下述步骤：(1)当车辆进入前置天线覆盖区域的前缘但未到达车辆检测传感器感应范围时，相应微波天线不激活；(2)当车辆检测传感器检测到车辆时，激活相应的微波天线，***尝试与车辆中的OBE进行交易；若在设定时间内，***探测不到OBE(用于自动完成交易的车载设备)且车辆检测传感器检测到另一车辆到达，则关闭前置天线，激活后置天线；(3)当后置天线覆盖区域车辆检测传感器检测到车辆且当前车辆队列中的第一辆车未完成交易时，通信覆盖区域由前置天线覆盖区域切换到后置天线覆盖区域，并在后置天线覆盖区域继续交易；当***处理完所有进入交易范围的车辆后，***切换回初始状态并等待新的车辆到达；(4)当车辆到达后置天线覆盖区域后，自动交易仍不能完成，则切换到人工刷卡交易模式。(5)交易成功后，车辆放行，生成交易记录；(6)当降杆车辆检测传感器感应到车辆驶离后，栏杆自动降下。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)解决跟车干扰问题。当车辆检测传感器检测到车辆时，激活相应的微波天线，在设定时间内，***探测不到OBE且车辆检测传感器检测到另一车辆到达，则关闭前置天线，激活后置天线，从而将后车排斥在有效通信区之外，因此不会发生跟车干扰问题，同时消除了因跟车干扰而导致的逃费隐患。

(2)车辆通行速度高。本发明充分利用了车道收费岛的长度，前置天线有效覆盖范围前缘距离栏杆可达20米以上，车辆交易后距离栏杆足够远，车辆行驶基本不受栏杆限制，车辆通行速度大大加快。

(3)土建改造工程量小。本发明充分利用现有收费岛，大大减少土建改造工程量。栏杆前置的ETC车道中，为了解决非ETC车辆误入后变道驶离的问题，必须将收费岛延长6米以上，天线和栏杆设在延长的岛头部分，土建改造工程量大。本发明中，自动栏杆置于收费岛后部，无需加长收费岛，误入车辆可通过人工刷卡交易后放行。

(4)占用收费广场的空间少，利于大规模推广。若延长原收费岛头用于安放设备，对收费广场的场地要求高，大部分匝道收费站无法实施，阻碍了ETC车道的推广。栏杆前置的ETC车道***中，为防止车辆的插队，必须使用车道分隔物将ETC车道与紧邻车道隔离，极大浪费收费广场的空间，同时增加了运营管理的难度。本发明中则不需要占用额外的收费广场空间，大大减低了ETC车道的建设成本和运营管理难度。

(5)兼具ETC和MTC车道功能。本发明可实现两类车辆(ETC车辆和非ETC车辆)在同一车道通行，且切换过程由***自动检测并完成，极大地提高了车道的使用效率，方便了日常营运管理。

(6)兼具多种通行情况的快速处理手段。如：在前置天线覆盖区域由于通信不良或卡未插好而不能完成交易的车辆可以在后置天线覆盖区域继续进行交易，能够快速处理不能正常与微波天线交易或误入的车辆，等。

(7)容错能力强。任意交易区微波天线出现故障，***仍能保证车辆正常通行。

(8)解决了车辆通行速度与交易正确性之间的矛盾。在栏杆后置模式下，既保证了交易正确性，又提高了通行速度。

附图说明

图1是本发明多交易区电子收费车道***的一种布局示意图。

图2是本发明多交易区电子收费车道***的一种布局示意图。

图3是本发明多交易区电子收费车道***的一种布局示意图。

图4是本发明多交易区电子收费车道***收费方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

多交易区电子收费车道***的一种布局示意图如图2所示。本例为一种多交易区混合式收费车道***实施例，包括主控机13、前置天线10、后置天线8、自动栏杆6、车辆检测传感器(1、2、3、4、15)、费额显示器5、人工辅助刷卡设备14。前置天线10、后置天线8、自动栏杆6、车辆检测传感器(1、2、3、4、15)、费额显示器5、人工辅助刷卡设备14分别与主控机13连接。所述前置天线和后置天线分别覆盖不同区域，且相互独立；在车道***的控制下，根据车辆的位置及交易状态进行通信覆盖区域的切换，放行正常交易车辆或拦截非法车辆，无法正常进行不停车交易的车辆可通过人工辅助刷卡处理，不影响后续的ETC车辆自动通过。自动栏杆6位于收费岛后部。前置天线10、后置天线8分别安装在安装支架7和9上且位于车道的上方；安装支架9位于收费岛前部，安装支架7位于收费岛后部，安装支架7位于自动栏杆6后距离E为1.3米。车辆检测传感器1、2用于判断是否有车辆进入前通信覆盖区域11，且可判断车辆的行驶方向，车辆检测传感器3用于判断是否有车辆进入后通信覆盖区域12。降杆车辆检测传感器4设置于自动栏杆6之后，其前沿与栏杆臂在车道平面上的正投影大致重叠，用于判断车辆是否离开。车辆检测传感器1与安装支架9距离A为10米，车辆检测传感器1和车辆检测传感器2之间的间隔C为1米。前通信覆盖区域11前沿到安装支架9距离B为8米。车辆检测传感器15前沿与自动栏杆6的距离G为8米。车辆检测传感器3的前沿与自动栏杆6的距离D为4米，后通信覆盖区域12的前沿与自动栏杆6的距离F为4.5米。人工辅助刷卡设备14位于收费亭16内。

实施例2

多交易区电子收费车道***的一种布局示意图如图3所示。本例为一种多交易区混合式收费车道***实施例，包括主控机13、前置天线10、后置天线8、自动栏杆6、车辆检测传感器(1、2、3、4)、费额显示器5、自助刷卡设备17。前置天线10、后置天线8、自动栏杆6、车辆检测传感器(1、2、3、4)、费额显示器5、自助刷卡设备17分别与主控机13连接。其特征在于：所述前置天线和后置天线分别覆盖不同区域，且相互独立；在车道***的控制下，根据车辆的位置及交易状态进行通信覆盖区域的切换，放行正常交易车辆或拦截非法车辆，无法正常进行不停车交易的车辆可通过自助刷卡处理，不影响后续的ETC车辆自动通过。自动栏杆6位于收费岛后部。前置天线10、后置天线8安装在安装支架7和9上且位于车道的上方；安装支架9位于收费岛前部，安装支架7位于收费岛后部，安装支架7位于自动栏杆6后距离E为1.3米。车辆检测传感器1、2用于判断是否有车辆进入前通信覆盖区域11，且可判断车辆的行驶方向，车辆检测传感器3用于判断是否有车辆进入后通信覆盖区域12。降杆车辆检测传感器4设置于自动栏杆6之后，其前沿与栏杆臂在车道平面上的投影大致重叠，用于判断车辆是否离开。车辆检测传感器1与安装支架9距离A为10米，车辆检测传感器1和车辆检测传感器2之间的间隔C为1米。前通信覆盖区域11前沿到安装支架9距离B为8米。车辆检测传感器3的前沿与自动栏杆6的距离D为4米，后通信覆盖区域12的前沿与自动栏杆6的距离F为4.5米。自助刷卡设备17与自动栏杆6的距离G为4米。

实施例3

多交易区电子收费车道***的一种布局示意图如图1所示。本例为一种多交易区电子不停车收费车道***实施例，包括主控机13、前置天线10、后置天线8、自动栏杆6、车辆检测传感器(1、2、3、4)、费额显示器5。前置天线10、后置天线8、自动栏杆6、车辆检测传感器(1、2、3、4)、费额显示器5分别与主控机13连接。其特征在于：所述前置天线和后置天线分别覆盖不同区域，且相互独立。自动栏杆6位于收费岛后部。前置天线10、后置天线8安装在安装支架7和9上且位于车道的上方；安装支架9位于收费岛前部，安装支架7位于收费岛后部，安装支架7位于自动栏杆6后距离E为1.3米。车辆检测传感器1、2用于判断是否有车辆进入前通信覆盖区域11，且可判断车辆的行驶方向，车辆检测传感器3用于判断是否有车辆进入后通信覆盖区域12。降杆车辆检测传感器4设置于自动栏杆6之后，其前沿与栏杆臂在车道平面上的投影大致重叠，用于判断车辆是否离开。车辆检测传感器1与安装支架9距离A为10米，车辆检测传感器1和车辆检测传感器2之间的间隔C为1米。前通信覆盖区域11前沿到安装支架9距离B为8米。车辆检测传感器3的前沿与自动栏杆6的距离D为4米，后通信覆盖区域12的前沿与自动栏杆6的距离F为4.5米。

Claims (8)

1、一种多交易区电子收费车道***，包括主控机及分别与该主控机连接的路侧读写设备、自动栏杆、车辆检测传感器和费额显示器，所述自动栏杆位于收费岛的后部，所述路侧读写设备用于与满足电子不停车收费方式的车辆进行交易，其特征在于还包括与所述主控机连接的用于不满足电子不停车收费方式的车辆进行交易的辅助刷卡设备；所述路侧读写设备包括两组以上覆盖收费车道不同区域的微波天线，各个微波天线与同一天线控制器相连接或分别与不同的天线控制器相连接，所述不同区域包括前通信区域和后通信区域，前通信区域和后通信区域之间不重叠。

2、根据权利要求1所述的多交易区电子收费车道***，其特征在于：所述微波天线包括位于收费岛前部的前置天线和位于收费岛后部的后置天线，前置天线覆盖的区域为前通信区域，后置天线覆盖的区域为后通信区域；所述自动栏杆位于收费岛后部，后置天线位于自动栏杆后方，且与自动栏杆的距离为1～3米；后置天线覆盖的通信有效区域在自动栏杆臂前4.5米以内；前置天线有效覆盖范围前缘距离自动栏杆达20米以上，所述微波天线采用顶挂或路侧安装方式。

3、根据权利要求2所述的多交易区电子收费车道***，其特征在于：所述车辆检测传感器包括通信区车辆检测传感器和降杆车辆检测传感器；通信区车辆检测传感器根据前通信区域、后通信区域设置，通信区车辆检测传感器分为前通信区车辆检测传感器和后通信区车辆检测传感器，用于判断是否有车辆进入相应的通信区域；降杆车辆检测传感器用于判断车辆是否离开车道。

4、根据权利要求3所述的多交易区电子收费车道***，其特征在于：所述前通信区车辆检测传感器个数为两个以上，这些前通信区车辆检测传感器组合后用于判断是否有车辆进入前通信覆盖区域和车辆的行驶方向。

5、根据权利要求4所述的多交易区电子收费车道***，其特征在于：所述车辆检测传感器为感应线圈、红外装置、视频检测装置或激光装置。

6、根据权利要求1所述的多交易区电子收费车道***，其特征在于：所述辅助刷卡设备为自助刷卡设备或人工辅助刷卡设备，设于自动栏杆前2～10米的位置。

7、权利要求1～6任一项所述的多交易区电子收费车道***的收费方法，其特征在于根据车辆的位置及交易状态控制微波天线的工作，使通信覆盖区域在前通信区域和后通信区域之间切换，并进行收费交易，放行正常交易车辆或拦截未完成交易的车辆，当出现无法通过电子不停车收费方式完成交易的车辆时，通过所述辅助刷卡设备进行刷卡处理后放行该车辆。

8、根据权利要求7所述的收费方法，其特征在于包括下述步骤：(1)当车辆进入前置天线覆盖区域的前缘但未到达车辆检测传感器感应范围时，相应微波天线不激活；(2)当前通信区车辆检测传感器检测到车辆时，激活相应的微波天线，***通过微波天线尝试与车辆中的车载设备进行交易；若在设定时间内，***探测不到用于自动完成交易的车载设备且车辆检测传感器检测到另一车辆到达，则关闭前置天线，激活后置天线；(3)当后通信区车辆车辆检测传感器检测到车辆且当前车辆队列中的第一辆车未完成交易时，通信覆盖区域由前置天线覆盖区域切换到后置天线覆盖区域，并在后置天线覆盖区域继续交易；当***处理完所有进入交易范围的车辆后，***切换回初始状态并等待新的车辆到达；(4)当车辆到达后置天线覆盖区域后，自动交易仍不能完成，则切换到辅助刷卡交易模式；(5)交易成功后，车辆放行，生成交易记录；(6)当降杆车辆检测传感器感应到车辆驶离后，栏杆自动降下。

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