JP2961060B2 - 車載機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高速道路等における
有料道路の料金収受設備に適用される車載機に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまでにおける有料道路の料金収受シ
ステムでは、料金所において、係員が有料道路の利用者
から直接に現金を受け取るか、あるいは、利用者に現金
を自動機に投入させることにより、自動的に利用料金を
収受する方法が採用されている。

【０００３】また近年、有料道路の料金所における車両
渋滞の緩和の目的から、料金所での現金の受け渡し動作
を省くために、ＩＤ情報を記録し、外部との無線通信が
可能な非接触式のＩＣカード等を用いた車載機を含む次
世代料金収受システムの開発が盛んになって来ている。

【０００４】図４は、この発明の対象とする料金収受シ
ステムのイメージ図である。同図において、１ａ，１ｂ
はガントリであり、道路面にまたがる形で設置され、そ
の各々にアンテナ２ａ，２ｂが取り付けられている。ま
た、このアンテナ２ａ，２ｂは、上記道路面の上方に設
置される。また、ガントリ１ａ，１ｂの下方を通過する
車両３には、課金処理を行なう車載機４が搭載されてい
る。車両３が上記道路面を走行してガントリ１ａ，１ｂ
の下方を通過する際に、車載機４は、料金所における地
上機５と、アンテナ２ａまたはアンテナ２ｂを介してそ
れぞれ無線通信を行ない、課金処理を実行する。

【０００５】図５は、車載機４の構成を示すブロック図
である。同図に示すように、車載機４は、アンテナ１
１、通信回路１２、ＣＰＵ１３、ＲＯＭ１４、ＩＣカー
ドＩ／Ｆ回路１５、ＩＣカード挿入スロット１６、バッ
テリ１７から構成されている。また、ＩＣカード挿入ス
ロット１６には、有料道路における利用料金の残額情報
が記録されているＩＣカード１８が挿入される。

【０００６】図４に示す車両３が、アンテナ２ａの通信
領域（図示せず）に進入すると、車載機４内のＣＰＵ１
３は、地上機５との間で通信を行なう。この時のシーケ
ンスを図６に示す。また、同図（ａ）は、地上機５から
アンテナ２ａを介して送られる送信情報であり、同図
（ｂ）は、車載機４からの返信情報である。

【０００７】地上機５からは、アンテナ２ａを介して同
図（ａ）に示す呼び出し信号ａを車載機４に送信する。
上記呼び出し信号ａは、料金所の場所情報、アンテナの
番号情報等を含んでいる。次に、上記呼び出し信号ａ
は、図５に示す車載機４のアンテナ１１、通信回路１２
を介してＣＰＵ１３に送出される。次にＣＰＵ１３は、
ＲＯＭ１４に格納されている車両３の車種情報を読み出
すと同時に、ＩＣカードＩ／Ｆ回路１５を介してＩＣカ
ード挿入スロット１６に差し込まれているＩＣカード１
８に記録されている残額情報を読み出す。

【０００８】ＣＰＵ１３は、読み出した上記車種情報と
残額情報とを通信回路１２を介してアンテナ１１から、
図６（ｂ）に示す識別信号ｂとして上記アンテナ２ａを
介して地上機５に返信する。この地上機５は、車載機４
から送られた上記識別信号ｂを基に、車両３の車種に応
じた利用金額情報、即ち、課金信号ｃをアンテナ２ａを
介して車載機４に送信する。次に、上記課金信号ｃは、
アンテナ１１によって受信され、ＣＰＵ１３に送られ
る。ＣＰＵ１３は、上記課金信号ｃを正常受信すると、
図６（ｂ）に示す確認信号ｄを、地上機５に対して返信
し、一旦通信を終了する。

【０００９】上記した通信が終了した後、車両３がアン
テナ２ｂの通信領域に進入するまでの間、車載機４内に
おいて課金処理が行なわれる。即ち、ＣＰＵ１３は、Ｉ
Ｃカード１８に記録されている残額情報をＩＣカードＩ
／Ｆ回路１５を介して読み出す。次に、ＣＰＵ１３は、
地上機５から送られた課金信号ｃにおける課金料金額を
上記残額情報から減算処理し、得られた新たな残額情報
をＩＣカード１８に格納する。また同時に、地上機５
は、受信した識別信号ｂのＩＣカード１８における残額
から課金信号ｃにおける課金料金額を引き去り、新たな
残額を計算する。

【００１０】次に、車両３がアンテナ２ｂの通信領域に
進入すると、地上機５と車載機４内のＣＰＵ１３は、上
記減算処理の確認の通信を行なう。この時の過程は、図
６に示すシーケンスと同様である。例えば、地上機５
は、アンテナ２ｂを介して呼び出し信号ａを車載機４に
送信する。車載機４は、上記した過程と同様にして新た
な残額情報を含む識別信号ｂを地上機５に返信する。こ
の後、地上機５は、返信された識別信号ｂにおける新た
な残額情報と、先に計算によって求めた新たな残額情報
が一致するかどうか確認した後、上記減算処理、つまり
課金処理が正常であることを示す課金信号ｃを車載機４
に対して送信する。課金信号ｃを受信した車載機４は、
上記した過程と同様にして正常通信の確認信号ｄをアン
テナ２ｂを介して地上機５に返信する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した図４、図５に
示す車載機４においては、アンテナ２ａあるいはアンテ
ナ２ｂの通信領域内に、もし複数台、例えば２台の車両
３、即ち車載機４が同時に進入した場合、上記地上機５
との正常な通信を行なうことができない。この時の通信
シーケンスを図７を用いて説明する。

【００１２】同図（ａ）は、料金所における地上機５か
らアンテナ２ａを介して送信される情報であり、同図
（ｂ），（ｃ）は、それぞれ第１、第２の車載機４から
の返信情報を示す。

【００１３】第１及び第２の車両３が、同時に上記アン
テナ２ａの通信領域内に進入した際に、地上機５は、ア
ンテナ２ａを介して同図（ａ）に示す呼び出し信号ａ1
を送信する。送信された呼び出し信号ａ1 は、第１及び
第２の車両３それぞれに搭載された第１、第２の車載機
４によって受信される。一定時間後、第１、第２の車載
機４は、それぞれ識別信号ｂ11，ｂ21をアンテナ１１，
２ａを通じて地上機５に同時に返信する。しかし、地上
機５は、重複して受信した識別信号ｂ11，ｂ21の内容を
認識することができず、再び、上記信号ａ1 と同じ内容
の呼び出し信号ａ2 を送信する。次に、第１、第２の車
載機４は、上記呼び出し信号ａ2 に応答して再び同時
に、それぞれ上記信号ｂ11，ｂ21と同じ内容の識別信号
ｂ12，ｂ22を返信する。即ち、第１、第２の車載機４か
ら送られる返信情報の衝突が連続すること、つまり上記
した通信が繰り返されるので、このままでは地上機５と
の正常通信を実施できなくなるという問題があった。

【００１４】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、地上機に対して送られる返信情報が重複しても正常
通信を行なうことが可能な車載機を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、無線通信手
段を備え、かつ、車両に設置されて料金所における地上
機から送られる課金命令に従って課金処理を行なう車載
機において、上記地上機に対して送られる複数の返信情
報の重複状態を検知する手段と、この手段によって上記
重複状態が検知された際に、上記地上機に対して送出す
る返信情報の送信タイミングにランダムな遅延を与える
乱数を発生する乱数発生手段と、この手段によって得ら
れた乱数による時間分の遅延を計数するカウンタとを具
備し、上記乱数発生手段によって得られた乱数に従った
遅延時間後に再び上記地上機との通信を行なうことを特
徴とする。

【００１６】

【作用】地上機が送出した呼び出しの信号に応答して、
走行する複数の車両各々に搭載される車載機から同時に
送出された返信情報を、上記地上機は識別できずに再度
上記呼び出しの信号を送出する。この信号を受信した複
数の車載機は、それぞれ乱数発生手段を作動させ、各々
に乱数を得る。次に、各車載機は、それぞれ得た上記乱
数を基にカウンタの動作によってランダムな遅延時間の
後、返信情報を上記地上機に対し、タイミングをずらし
て個別に送出する。この後、各車載機は、上記地上機と
個別に通信を行なう。

【００１７】上記のように、車載機から地上機に送出す
る返信情報の送信タイミングにランダムな遅延時間を与
えることにより、地上機に対して送られる複数の返信情
報が重複することによる通信の失敗を防ぐことができ、
通信信頼性の向上が図れる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は、この発明の対象とする料金収受シス
テムのイメージ図である。同図に示す料金収受システム
は、上記図４において説明した構成及び機能と同じであ
るが、２台の車両各々に搭載される車載機と地上機との
間で通信を行なう点のみが異なっている。従って、車両
及び詳細を後述する車載機を除き、図４と同一番号を付
与して詳しい説明は省略する。

【００１９】図１に示すように、２台の車両３ａ，３ｂ
各々には、車載機３１ａ，３１ｂが搭載されている。次
に、図２を用いて車載機３１ａ，３１ｂについて説明す
る。図２は、この発明の一実施例に係る車載機３１ａ，
３１ｂの構成を示すブロック図である。

【００２０】図２において、４１はＩＣカードであり、
有料道路の利用料金の残額情報等が書替え可能に格納さ
れている。ＩＣカード４１は、ＩＣカード挿入スロット
４２に挿入され、ＩＣカードＩ／Ｆ回路４３を介してＣ
ＰＵ４４に接続される。

【００２１】また、ＣＰＵ４４は、ＲＯＭ４５、乱数決
定装置４６、遅延カウンタ４７に接続される。また、Ｃ
ＰＵ４４は、通信回路４８、アンテナ４９を介し、図１
に示すアンテナ２ａあるいはアンテナ２ｂを通じて料金
所における地上機５との通信処理を行なう。即ち、ＲＯ
Ｍ４５に格納されている車種情報及びＩＣカード４１に
記録されている有料道路の利用料金の残額情報を返信情
報として地上機５に対して送信したり、地上機５から送
信された課金情報を基に、ＩＣカード４１に対する課金
処理を行なう。また、ＣＰＵ４４は、地上機５に対して
送られる複数の返信情報の重複状態を検知する手段とし
て作用する。即ち、ＣＰＵ４４は、車載機３１ａ，３１
ｂから地上機５に対してそれぞれ送られた返信情報が重
複している状態を検知して乱数発生手段である乱数決定
装置４６を作動させることにより、地上機５に送るべき
返信情報のタイミングをランダムに遅延させる。この
他、ＣＰＵ４４は、上記地上機５から送信される課金情
報等を受信した際に、確認の信号を送出する。

【００２２】乱数決定装置４６は、ＣＰＵ４４からの命
令に従い、上記タイミングを決める乱数を決定する。遅
延カウンタ４７は、乱数決定装置４６において決められ
た乱数に従って遅延する分の呼び出し信号を計数する。
また、車載機３１ａ，３１ｂは、主にカーバッテリや電
池を用いたバッテリ５０によって電源供給が行なわれ
る。

【００２３】また、車載機３１ａ，３１ｂは、ＩＣカー
ド挿入スロット４２、ＩＣカードＩ／Ｆ回路４３、ＣＰ
Ｕ４４、ＲＯＭ４５、乱数決定装置４６、遅延カウンタ
４７、通信回路４８、アンテナ４９、バッテリ５０によ
って構成される。

【００２４】次に上記実施例の動作について説明する。
図１において、ガントリ１ａに設置されるアンテナ２ａ
の通信領域（図示せず）に、２台の車両３ａ，３ｂが同
時に進入すると、その各々に搭載されている車載機３１
ａ，３１ｂに対して地上機５から、図３（ａ）に示す呼
び出し信号ａ1が上記アンテナ２ａを介して送信され
る。ここで、車載機３１ａの動作について図２を用いて
説明する。

【００２５】上記呼び出し信号ａ1 は、図２に示す車載
機３１ａのアンテナ４９、通信回路４８を介してＣＰＵ
４４に送られる。ＣＰＵ４４は、呼び出し信号ａ1 を受
信すると、ＲＯＭ４５に格納されている車両３ａの車種
情報を読み出すと同時に、ＩＣカード挿入スロット４２
に差し込まれているＩＣカード４１に格納されている残
額情報をＩＣカードＩ／Ｆ回路４３を介して読み出す。
ＣＰＵ４４は、上記車種情報と残額情報を車載機３１ａ
からの返信情報、つまり図３（ｂ）に示す識別信号ｂ11
として通信回路４８、アンテナ４９を介し、上記アンテ
ナ２ａを通じて地上機５に返信する。

【００２６】一方、上記した過程と全く同様にして、車
載機３１ｂからも図３（ｃ）に示す識別信号ｂ21が、識
別信号ｂ11と同時に地上機５に返信される。即ち、上記
地上機５は、同時に２台の車載機３１ａ，３１ｂから送
られる識別信号ｂ11，ｂ21を受信するが、その内容を認
識することができず、再び上記信号ａ1 と同じ内容の図
３（ａ）に示す呼び出し信号ａ2 を送信する。この呼び
出し信号ａ2 は、上記した過程と同様にして再びＣＰＵ
４４に伝えられる。この時点で、車載機３１ａ内のＣＰ
Ｕ４４は、地上機５において通信処理が失敗したことを
認識し、乱数決定装置４６を作動させる。次に、乱数決
定装置４６は、識別信号ｂ11を地上機５に対して再度送
信する遅延タイミングを決める乱数を決定し、遅延カウ
ンタ４７に送出する。

【００２７】この場合、遅延カウンタ４７は、上記乱数
を基にして、地上機５から、再び送られてくる図３
（ａ）に示す呼び出し信号ａ3 （識別信号ｂ11，ｂ21が
地上機５において重複した後、例えば２回目に再度送ら
れてくる信号）までをカウントした後、そのことをＣＰ
Ｕ４４に伝達する。ＣＰＵ４４は、遅延カウンタ４７か
ら上記呼び出し信号ａ3 までカウントした通知を受け取
ると、再び、上記した過程を経て読み出した車両３ａの
車種情報及び車載機３１ａにおけるＩＣカード４１内の
残額情報を識別信号ｂ11として通信回路４８、アンテナ
４９を介し、上記アンテナ２ａを通じて地上機５に再び
送信する。

【００２８】地上機５は、上記識別信号ｂ11を受け取る
と、この信号を基にして車両３ａの車種に応じた利用金
額の情報を図３（ａ）に示す課金信号ｃ11として車載機
３１ａに対して送信する。課金信号ｃ11は、上記した過
程と同様にしてＣＰＵ４４に伝達される。ＣＰＵ４４
は、上記課金信号ｃ11を受信したことを表す確認信号ｄ
11を地上機５に対して返信する。この時点で車載機３１
ａ内のＣＰＵ４４は、地上機５との通信処理を一旦終了
する。

【００２９】また一方、車載機３１ｂ内においては、上
記呼び出し信号ａ2 がＣＰＵ４４によって受信され、地
上機５における識別信号ｂ11，ｂ21の重複状態（通信処
理の失敗）が検知された後、上記した過程と同様にし
て、乱数決定装置４６によって決定された乱数に従い、
遅延カウンタ４７によってこの場合は、地上機５から送
られる図３（ａ）に示す呼び出し信号ａ4 （識別信号ｂ
11，ｂ21が地上機５において重複した後、例えば３回目
に再度送られてくる信号）までがカウントされる。即
ち、車載機３１ｂ内のＣＰＵ４４は、図３（ｃ）に示す
上記信号ａ4 を受信した後に、地上機５に対して識別信
号ｂ21を送信する。この後、上記した車載機３１ａにお
ける通信過程と同様にして、地上機５と車載機３１ｂ内
のＣＰＵ４４との間で課金信号ｃ21、確認信号ｄ21のや
り取りが行なわれる。

【００３０】図２に示す車載機３１ａ内のＣＰＵ４４
は、上記確認信号ｄ11を地上機５に対して送信した後、
ＩＣカード挿入スロット４２に差し込まれているＩＣカ
ード４１内の残額情報をＩＣカードＩ／Ｆ回路４３を介
して読み出す。ＣＰＵ４４は、地上機５から送られた課
金信号ｃ11における課金額を上記残額情報から減算処理
し、得られた新たな残額情報をＩＣカードＩ／Ｆ回路４
３を通じてＩＣカード４１に格納、即ち残額情報の書き
替えを行なう。また、車載機３１ｂ内のＣＰＵ４４も、
上記確認信号ｄ21を送出後に同様の処理を行なう。ま
た、上記した車載機３１ａ，３１ｂ各々のＩＣカード４
１に対する課金処理が行なわれると同時に、地上機５
は、受信した車載機３１ａ，３１ｂ各々の識別信号ｂ1
1，ｂ21におけるＩＣカード４１の残額から、それぞれ
課金信号ｃ11，ｃ21の課金料金額を引き去り、新たな残
額を計算する。

【００３１】次に、図１に示す車両３ａ，３ｂが、ガン
トリ１ｂに設置されるアンテナ２ｂの通信領域に同時に
進入すると、地上機５は、車載機３１ａ，３１ｂ各々の
ＣＰＵ４４と上記減算処理の確認の通信を行なう。この
時の通信シーケンスは、図３と同様である。例えば、地
上機５は、アンテナ２ｂを介して呼び出し信号ａ1 を送
出する。車載機３１ａ，３１ｂ各々のＣＰＵ４４は、上
記した過程と同様にして地上機５に対し、それぞれタイ
ミングをずらして識別信号ｂ11，ｂ21を返信する。地上
機５は、送られてきた識別信号ｂ11における新たな残額
情報と、先に計算して求めた車載機３１ａにおけるＩＣ
カード４１の新たな残額情報とを比較し、課金正常を示
す課金信号ｃ11を送出する。この課金信号ｃ11に対し
て、車載機３１ａのＣＰＵ４４は、確認信号ｄ11をアン
テナ４９，２ｂを介して地上機５に返信し、全ての動作
を終了する。また、地上機５に送られた上記識別信号ｂ
21に対しても上記した動作と全く同様な処理が行なわれ
る。

【００３２】上記のように、ＣＰＵ４４が地上機５にお
ける、２台の車載機３１ａ，３１ｂからの返信情報の重
複状態を検知して乱数決定装置４６を作動させ、得られ
た乱数から、遅延カウンタ４７によって地上機５に送出
する情報の送信タイミングにランダムな遅延時間を与え
ることにより、上記重複状態の発生を回避することがで
きる。従って、上記重複状態によるＣＰＵ４４と地上機
５との通信不能を防止するので、通信の信頼性の向上を
図ることができる。なお、この発明については、車両が
３台以上、つまり車載機が３台以上の場合についても正
常通信が行なわれることは当然である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
乱数発生手段及びカウンタにより、車載機から地上機に
対して送出する返信情報の送信タイミングにランダムな
遅延を与えるため、上記車載機から上記地上機に対して
送出した返信情報と他の車載機からの返信情報との重複
の連続による通信の失敗を防止することができる。ま
た、これにより、通信信頼性の向上を図ることが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の対象とする料金収受システムのイメ
ージ図。

【図２】この発明の一実施例に係る車載機のブロック構
成図。

【図３】同実施例における車載機の返信情報の重複回避
の通信シーケンスの例を示す図。

【図４】この発明の対象とする料金収受システムのイメ
ージ図。

【図５】従来における車載機のブロック構成図。

【図６】従来における車載機と地上機間における通常の
通信シーケンスを説明する図。

【図７】従来において問題となる複数の車載機からの返
信情報の重複を説明する図。

【符号の説明】 １ａ，１ｂ ガントリ ２ａ，２ｂ アンテナ ３ａ，３ｂ 車両 ５ 地上機 ３１ａ，３１ｂ 車載機 ４１ ＩＣカード ４２ ＩＣカード挿入スロット ４３ ＩＣカードＩ／Ｆ回路 ４４ ＣＰＵ ４５ ＲＯＭ ４６ 乱数決定装置 ４７ 遅延カウンタ ４８ 通信回路 ４９ アンテナ ５０ バッテリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 公之 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 平１−259484（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−182992（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−243385（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−123918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−162921（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−89823（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G07B 15/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無線通信手段を備え、かつ、車両に設置
   されて料金所における地上機から送られる課金命令に従
   って課金処理を行なう車載機において、上記地上機に対
   して送られる複数の返信情報の重複状態を検知する手段
   と、この手段によって上記重複状態が検知された際に、
   上記地上機に対して送出する返信情報の送信タイミング
   にランダムな遅延を与える乱数を発生する乱数発生手段
   と、この手段によって得られた乱数による時間分の遅延
   を計数するカウンタとを具備し、上記乱数発生手段によ
   って得られた乱数に従った遅延時間後に再び上記地上機
   との通信を行なうことを特徴とする車載機。