專利名稱：一種電子不停車計重收費系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子不停車收費系統(tǒng)，特別涉及ー種電子不停車計重收費系統(tǒng)。(ニ)
背景技術：
電子不停車收費(ETC)目前已在國內得到廣泛推廣，但目前已運營的ETC車道都只支持車型計費，而國內多數公路都對貨運車輛實施計重收費，多數貨運車輛無法感受ETC車道的便利；另外在一些貨車較多的收費站，在擁堵時段排隊等待繳費的車輛會造成安裝有電子標簽的客車無法轉入ETC專用車道，同樣會造成收費效率降低。目前國內已有ー些關于電子不停車計重收費的研究，包括車道布局、動態(tài)計重傳感器的選擇和布局等方面的研究。本方案在以上研究的基礎上，通過使用激光雷達設備提高車輛分離的準確度，保證在已計重車輛轉出或者有其他車輛插入到ETC車道時的計重順序正確，并預測車輛在本車道是否可以完成動態(tài)計重，車輛通行速度是否滿足計重設備的要求。主要解決現有技術中存在的以下問題
(1)車輛分離存在錯誤率的問題。目前動態(tài)稱重技術多是采用紅外光柵和電磁感應線圈進行車輛分離，這種分離技術存在一定的錯誤率，在人工收費可由收費員進行復核，對被錯誤分離的車輛進行合并或者拆分操作。但在ETC車道，沒有人工復核這一歩，即使ETC車道有人值班，在出現計重數據錯誤的情況下也來不及進行修改。而車輛分離錯誤直接影響到通行費的計算是否正確，會引起用戶投訴或者造成高速公路通行費損失；
(2)車輛長度的驗證問題。交通運輸部2007年發(fā)布的《收費公路聯(lián)網收費技術要求》規(guī)定了實施計重收費的收費島尺寸要求，但能夠在車道完成動態(tài)計重的車輛最大長度受實際車道長度、秤臺安裝位置和收費位置等多種因素影響。為避免超長車輛進入計重ETC車道，可提前驗證車輛長度，而為貨車發(fā)行的OBU內記錄的車輛長度很難做到真實準確，拖車根據是否拖帶掛車以及掛車長度的不同還會有變化；
(3)秤臺測量精度在車速較高時誤差加大的問題。目前市場上大部分秤臺的測量精度都會受車速影響，速度越大，誤差越大。在MTC車道，車輛通過秤臺時如果車速過快，收費員可以要求車輛倒出后重新過磅，但在ETC車道，倒車對ETC車道的通行效率影響較大，需在車輛通過秤臺前進行限制；
(4)跟車干擾和跟車作弊問題。高速公路聯(lián)網收費里程長，貨車超載后應收通行費較高，在ETC允許通行貨車時，如果貨車司機聯(lián)合小車司機故意跟車作弊，ETC系統(tǒng)放行小車后，小車轉到相鄰的MTC車道，貨車不繳費從ETC車道通行，很難被收費人員發(fā)覺，會造成高速公路通行費損失；
(5 )客車牽弓I房車行駛ETC車道的問題。國內多數ETC車道為了節(jié)省成本，都沒有使用車型判別裝置，而是直接使用OBU內記錄的車型，但在沒有車型判別裝置的情況下，如果客車牽引房車行駛ETC車道，系統(tǒng)無法判別，只能按照客車本身安裝的OBU來收費，會造成高速公路通行費損失。激光雷達使用激光測距原理，利用高速旋轉的鏡面以不同角度向被測目標發(fā)射激光脈沖，從而得到被測目標的ニ維掃描，廣泛用于物體的外形輪廓計算、坐標定位、距離判斷和速度計算等方面。
發(fā)明內容
本發(fā)明為了彌補現有技術的不足，提供了一種自動化功能強、檢測準確的電子不停車計重收費系統(tǒng)。本發(fā)明是通過如下技術方案實現的
一種電子不停車計重收費系統(tǒng)，包括設置在ETC車道ー側的收費島，收費島上設置有收費亭和稱重控制器，收費亭內設置有ETC車道控制器，收費島上設置有分別位于收費亭前后的電動欄桿A和電動欄桿B，電動欄桿A和電動欄桿B上分別設置有對應的落桿線圈A和落桿線圈B，其特征在干收費島前端設置有車牌識別單元和位于電動欄桿A前面的天線A并且天線A在ETC車道上形成通信覆蓋區(qū)域A，電動欄桿A和電動欄桿B前面分別設置有費額顯示器A和費額顯示器B，電動欄桿A后面設置有激光雷達A、激光雷達B和車道攝像機，安裝在收費島上的天線B在電動欄桿B前方形成通信覆蓋區(qū)域B，上述裝置均與ETC車道控制器連接，ETC車道上設置有連接稱重控制器的臺秤及輪軸識別裝置。本發(fā)明通過在ETC車道布設激光雷達用于計重車輛分離的校核，同時由激光雷達判別車輛行駛方向，實時跟蹤ETC車道內車輛，在車輛進入ETC車道時預先判斷車輛長度，引導超長車輛轉入MTC車道繳費。在車輛通行過程中，激光雷達實時監(jiān)測車速和車輛行駛方向，在貨車超出設置速度時前欄桿不抬起，車輛經過秤臺時如果有明顯加減速，可進行報警。激光雷達跟蹤車道內所有車輛的位置，當前欄桿放行車輛轉出至相鄰道時，后欄桿自動落下并進行報警，預防故意跟車逃費。激光雷達在檢測到前欄桿前有多輛車時，會判別收到的電子標簽信息是否屬于首輛車，只對首輛車進行交易，預防跟車干擾。本發(fā)明的更優(yōu)方案為
所述天線A安裝在L型支架A上，位于車道中心線上方5. 5米處，形成的通信覆蓋區(qū)域A長10米；天線B安裝在立柱、L型支架或龍門架上，距地面5米，形成的通信覆蓋區(qū)域B長5米，延伸至電動欄桿B后0. 5米；通過天線A和天線B對即將進入或駛出ETC車道的車輛進行實時監(jiān)控。所述激光雷達A和激光雷達B安裝在L型支架B上，位于車道上方7. 5米，其投影點將車道分為3段，連續(xù)掃描其投影點前后各20米的區(qū)域，激光雷達的掃描結果用于車輛分離、車輛轉入轉出判斷、車型校核，以防止車身較窄的車輛有時無法被檢測到。所述費額顯示器A和費額顯示器B上均安裝有報警器，通過報警器提示駕駛員及時查看費額顯示器上顯示的交易失敗原因及給駕駛員的建議。本發(fā)明與現有技術相比，具備的有益效果為
(1)激光雷達連續(xù)對車道內所有車輛進行掃描，將多次掃描的結果用于車輛分離校核，可以確保車輛分離正確。同時激光掃描結果可以準確識別倒車、插入ETC車道和轉出ETC車道的車輛，確保計重車輛隊列正確；
(2)通過激光雷達識別車輛長度，可對超長車輛進行預警，禁止超長車輛進入ETC車
道；
(3)激光雷達可以實時監(jiān)測車輛的行駛速度并計算出車輛的加速度，并通過速度的變化判斷司機是否通過跳磅、剎車等手段進行作弊。在車速超出秤臺允許范圍時，可禁止車輛進入ETC車道；在車輛具有跳磅等作弊行為時，可禁止車輛從E TC車道通行； (4)可識別車輛車長、車高、車型，杜絕更換OBU逃費。激光雷達可以識別車輛的車長、車高、車型，通過與OBU內記錄信息比較，可以將OBU發(fā)行時可能出現的大車小標、車主在不觸發(fā)OBU防拆機制的前提下將小車OBU轉移到大車上而偷逃通行費。發(fā)現車型不符可以現場攔截，或者通過事后通過ETC車道采集的數據稽核；
(5)激光雷達識別掃描范圍內的車輛數目，在有多輛車處于通信區(qū)域和欄桿前時，如果不能通過車牌識別結果和車輛長度、車型等特征判斷哪一輛車為首輛車，將不進行交易，可有效防止跟車干擾的發(fā)生。在已經交易成功的車輛轉出至相鄰的MTC車道時，前欄桿將自動落下，可有效防止跟車作弊的發(fā)生；
(6)本技術方案可以利用原有的車道布局和秤臺，同時可以減少ETC車道所需地感線圈數量，不依賴地感線圈定位車輛，可以減少對路面的破壞，并可減少維護工作量。本發(fā)明結構緊湊、設計合理，適用范圍廣、檢測準確，具有可對超長貨車進行預警，可判斷跳磅等作弊手段，同時利用激光雷達和車輛軸數判斷車輛車長、車高和車型，可防止車輛更換OBU偷逃通行費等功能。

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖1為本發(fā)明的平面布置結構示意 圖2為本發(fā)明電動欄桿A放行車輛的流程 圖3為本發(fā)明電動欄桿B放行車輛的流程圖。圖中，I通信覆蓋區(qū)域A，2車牌識別單元，3 L型支架A，4天線A，5費額顯示器A，6電動欄桿A，7車道攝像機，8落桿線圈A，9 L型支架B，10激光雷達A，11激光雷達B，12臺秤及輪軸識別裝置，13稱重控制器，14 ETC車道控制器，15收費亭，16通信覆蓋區(qū)域B，17費額顯示器B，18電動欄桿B，19落桿線圈B，20天線B。具體實施例方式 附圖為本發(fā)明的一種具體實施例。該實施例包括設置在ETC車道一側的收費島，收費島上設置有收費亭15和稱重控制器13，收費亭15內設置有ETC車道控制器14，收費島上設置有分別位于收費亭15前后的電動欄桿A6和電動欄桿B18,電動欄桿A6和電動欄桿B18上分別設置有對應的落桿線圈AS和落桿線圈B19，收費島前端設置有車牌識別單元2和位于電動欄桿A6前面的天線A4并且天線A4在ETC車道上形成通信覆蓋區(qū)域Al，電動欄桿A6和電動欄桿B18前面分別設置有費額顯示器A5和費額顯示器B17，電動欄桿A6后面設置有激光雷達A10、激光雷達Bll和車道攝像機7，安裝在收費島上的天線B20在電動欄桿B18前方形成通信覆蓋區(qū)域B16，上述裝置均與ETC車道控制器14連接，ETC車道上設置有連接稱重控制器13的臺秤及輪軸識別裝置12 ;所述天線A4安裝在L型支架A3上，位于車道中心線上方5. 5米處，形成的通信覆蓋區(qū)域Al長10米；天線B20安裝在立柱、L型支架或龍門架上，距地面5米，形成的通信覆蓋區(qū)域B16長5米，延伸至電動欄桿B18后O. 5米；所述激光雷達AlO和激光雷達Bll安裝在L型支架B9上，位于車道上方7. 5米，其投影點將車道分為3段，連續(xù)掃描其投影點前后各20米的區(qū)域；所述費額顯示器A5和費額顯示器B17上均安裝有報警器。天線A4以約45度的傾角向來車方向照射形成天線通信覆蓋區(qū)域I，約長10米，主要用于按照車型收費的客車和部分貨車(如皮卡車)的交易和按照計重收費的貨車OBU的驗證。激光雷達AlO和Bll連續(xù)掃描其投影點前后各20米的區(qū)域，在有未交易車輛停留在電動欄桿A6前的區(qū)域時，系統(tǒng)不處理后面的車輛，可以有效防止跟車干擾現象的發(fā)生。車牌識別單元2采用視頻觸發(fā)的方式進行車輛牌照識別，焦距對準天線通信覆蓋區(qū)域I遠端附近的位置。收費站可在ETC車道島頭設置標志標牌注明本車道是否允許貨車通行并注明允許通行貨車的長度、車速、限載等信息。費額顯示器A5安裝在電動欄桿A6前，正常交易時向駕駛員顯示入口站、消費金額、卡內余額等信息，在貨車臨時放行時顯示入口站、卡內余額和類似“前方計重收費”的信息。在因車輛未安裝電子標簽、卡內余額不足、未插卡、計重收費貨車超長、超速等原因不能放行時，費額顯示器A5上顯示交易失敗原因和給的駕駛員建議，同時費額顯示器上黃閃報警會啟動，提示駕駛員查看。電動欄桿B18安裝在收費島末端附近，在無車或者按車型收費時處于抬起狀態(tài)，在電動欄桿A6放行未完整交易的貨車進入時落下，在天線B20完成交易后抬起。天線B20的通信覆蓋區(qū)域16約長5米，延伸至電動欄桿B18后O. 5米左右，正常情況下只處理經天線A4驗證但未交易的車輛，也用于交易未經天線A4交易但跟車進入ETC車道的車輛，系統(tǒng)控制對同一 OBU只交易一次，以防止重復交易。費額顯示器B17安裝在電動欄桿B18前，對客車顯示的信息同費額顯示器A5，對臨時放行的貨車，在交易成功后顯示車輛總重、超限率、本次消費金額、卡內余額等信息，交易失敗時顯示交易失敗原因和給的駕駛員建議，同時費額顯示器上黃閃報警會啟動，提示駕駛員查看，并提示收費人員處理。上述使用激光雷達的電子不停車計重收費系統(tǒng)的工作流程具體為
(I)激光雷達AlO和Bll連續(xù)掃描其投影點前后各20米的區(qū)域，掃描數據實時發(fā)送給ETC車道控制器14，ETC車道控制器14將極坐標形式的位置數據轉換成以電動欄桿A6在車道的投影點為坐標原電的直角坐標，從而得到車輛的二維輪廓、車長、車高、車速和加速度。(2)天線A4在檢測到OBU后，讀取OBU信息和卡信息，并進行有效性判定。如果激光雷達檢測到欄桿A6前有多輛車，會進行跟車干擾判斷，只對首輛車的OBU進行交易。同時，系統(tǒng)將OBU內記錄的車長、車高等信息與激光雷達實際檢測信息進行對比，判斷車輛是否更換OBU或者進行了改裝，如果影響了通行費計算，則進行報警，不予處理。(3)對于客車、可以按車型計費的貨車，天線A4直接按照車型費率計算的應收金額完成交易，將交易車輛的信息放入放行車輛隊列，標記前后欄桿放行，前欄桿抬起。(4)對于需計重收費的貨車，系統(tǒng)判別車輛是否超長、超速、余額不足，其中余額按照OBU內車軸數、車輪數等數據按照規(guī)則進行估算。出現異常進行報警，引導車輛減速或者轉向MTC車道。如果正常，將車輛信息放入放行車輛隊列，標記在后欄桿需攔截，前欄桿抬起，后欄桿在放行完該車前面的車輛后落下。(5)如果激光雷達檢測到被放行車輛長度在欄桿A6前方變小，視為車輛轉出到鄰道，欄桿A6落下，以防止后車通過。(6)車輛通過秤臺及輪軸識別裝置12后，稱重控制器13將車輛稱重信息傳遞給ETC車道控制器14，系統(tǒng)根據激光雷達檢測的車長、OBU內記錄的車長、車軸數、車輪數等判別車輛分離是否正確、稱重控制器13給出的車輛限載和根據OBU車軸數、車輪數查出的限載是否有沖突，并嘗試自動調整。
(7)如果為計重收費車輛，并且發(fā)現計重數據異常，則進行報警，費額顯示器B17顯示錯誤信息，黃閃報警，通知收費員和司機異常情況，在錯誤恢復前天線A4不再交易放行其它車輛；如果計重數據正常，則按照計重數據計算應收金額并完成交易，費額顯示器B17顯示車輛總重、限載、本次收費金額和收費后余額等信息，標記后欄桿放行，抬起后欄桿。(8)被后欄桿B18攔截的車輛，如因未插卡等原因被攔截，則故障恢復后可繼續(xù)放行；如果因余額不足等原因故障無法恢復，收費管理人員需要人工收費，或人工將車輛引導出ETC車道進行補費。被后欄桿B18攔截的車輛被放行后，系統(tǒng)恢復至正常運行狀態(tài)。本技術方案的車道布局可使用目前國內ETC車道通用的欄桿前置布局，秤臺位置可與MTC車道的秤臺平齊，在由MTC車道或ETC車型計費車道改造為ETC計重收費車道時，可利用原有秤臺和收費島布局。
權利要求
1.一種電子不停車計重收費系統(tǒng)，包括設置在ETC車道一側的收費島，收費島上設置有收費亭和稱重控制器(13)，收費亭內設置有ETC車道控制器(14)，收費島上設置有分別位于收費亭前后的電動欄桿A (6)和電動欄桿B (18),電動欄桿A (6)和電動欄桿B (18)上分別設置有對應的落桿線圈A (8)和落桿線圈B (19)，其特征在于收費島前端設置有車牌識別單元(2)和位于電動欄桿A (6)前面的天線A (4)并且天線A (4)在ETC車道上形成通信覆蓋區(qū)域A (1)，電動欄桿A (6)和電動欄桿B (18)前面分別設置有費額顯示器A(5)和費額顯示器B (17)，電動欄桿A (6)后面設置有激光雷達A (10)、激光雷達B (11)和車道攝像機(7)，安裝在收費島上的天線B (20)在電動欄桿B (18)前方形成通信覆蓋區(qū)域B (16)，上述裝置均與ETC車道控制器(14)連接，ETC車道上設置有連接稱重控制器(13)的臺秤及輪軸識別裝置(12)。
2.根據權利要求1所述的電子不停車收費系統(tǒng)，其特征在于所述天線A(4)安裝在L型支架A (3)上，位于車道中心線上方5.5米處，形成的通信覆蓋區(qū)域A (I)長10米；天線B (20)安裝在立柱、L型支架或龍門架上，距地面5米，形成的通信覆蓋區(qū)域B (16)長5米，延伸至電動欄桿B后O. 5米。
3.根據權利要求1所述的電子不停車收費系統(tǒng)，其特征在于所述激光雷達A(10)和激光雷達B (11)安裝在L型支架B (9)上，位于車道上方7. 5米，其投影點將車道分為3段，連續(xù)掃描其投影點前后各20米的區(qū)域。
4.根據權利要求1所述的電子不停車收費系統(tǒng)，其特征在于所述費額顯示器A(5)和費額顯示器B (17)上均安裝有報警器。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子不停車收費系統(tǒng)，特別公開了一種電子不停車計重收費系統(tǒng)。該電子不停車計重收費系統(tǒng)，其特征在于收費島前端設置有車牌識別單元和位于電動欄桿A前面的天線A并且天線A在ETC車道上形成通信覆蓋區(qū)域A，電動欄桿A和電動欄桿B前面分別設置有費額顯示器A和費額顯示器B，電動欄桿A后面設置有激光雷達A、激光雷達B和車道攝像機，安裝在收費島上的天線B在電動欄桿B前方形成通信覆蓋區(qū)域B，上述裝置均與ETC車道控制器連接，ETC車道上設置有連接稱重控制器的臺秤及輪軸識別裝置。本發(fā)明結構緊湊、設計合理，適用范圍廣、檢測準確，具有可對超長貨車進行預警，可判斷跳磅等作弊手段。
文檔編號G07B15/06GK103035038SQ20121054679
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者朱勇, 樊紀慶, 黃國林, 崔龍波, 孫亞男, 王會 申請人:山東易構軟件技術有限公司