專利名稱：一種多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及非自由流應(yīng)用條件下的混合式電子收費車道系統(tǒng)，具體是 指一種兩個或以上交易區(qū)的混合式電子收費車道系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。其中混合 式電子收費車道系統(tǒng)是指同一車道可同時具備電子不停車收費和人工電腦收 費兩種方式的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在道路收費系統(tǒng)領(lǐng)域，存在兩種收費方式， 一種是人工電腦收費方
式(MTC)， 一種是電子不停車收費方式(ETC)。人工電腦收費方式(MTC) 中，車輛通過道路收費站時，由收費員或通過自助設(shè)備完成發(fā)卡或收費過程。 電子不停車收費方式(ETC)中，車輛通過道路收費站時，車輛通過用于自動 完成交易的車載設(shè)備(微波標識卡OBE)在通信覆蓋區(qū)域內(nèi)與天線進行微波通 信，自動完成交易過程，實現(xiàn)不停車通行?，F(xiàn)有的ETC車道系統(tǒng)按微波信號覆 蓋區(qū)域和欄桿位置，可以分為單交易區(qū)欄桿前置ETC系統(tǒng)、單交易區(qū)欄桿后置 ETC系統(tǒng)和雙通信區(qū)欄桿前置ETC系統(tǒng)三種。欄桿前置是指欄桿在收費島前 部；欄桿后置則是指欄桿在收費島后部。本申請所述的方位詞前和后是以車輛 前進方向作為參考的，即車輛位先到達的地方為前，后到達的地方為后。 現(xiàn)有的ETC車道系統(tǒng)存在以下缺陷
(1) 單交易區(qū)欄桿前置ETC系統(tǒng)當(dāng)采用長通信區(qū)時跟車干擾嚴重，通 信有效覆蓋區(qū)域超出自動欄桿臂前4.5米，由于通信覆蓋區(qū)域范圍過大，會出 現(xiàn)多輛車同時處于天線通信覆蓋區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)象，當(dāng)前車不能正常交易而后車可 進行交易時，就有可能出現(xiàn)前車誤放行的情況，稱之為跟車干擾；當(dāng)采用短通 信區(qū)時車輛通行速度低，通信有效覆蓋區(qū)域在自動欄桿臂前4.5米以內(nèi)，進行 交易時，車輛離自動欄桿較近，因此只能慢速通過，從而降低了ETC車道的通 行效率。
(2) 單交易區(qū)欄桿后置ETC系統(tǒng)自動欄桿處于收費島后部，天線位于 收費島前部，由于天線與自動欄桿距離較遠，此種布局的弊端是當(dāng)數(shù)輛車輛進 入同一收費車道后，若其中一輛是非ETC車輛，則其后該收費車道內(nèi)的ETC車輛不能正常通過，降低了ETC車道的通行效率。
(3)雙通信區(qū)欄桿前置ETC系統(tǒng)天線與自動欄桿處于收費島前部，若 延長原收費島頭用于安放天線，對收費廣場的場地要求高，大部分匝道收費站 無法實施，阻礙了ETC車道的推廣；若不延長原收費島，則無法解決車輛誤入 的問題。
現(xiàn)有的ETC車道系統(tǒng)均不能允許ETC車輛和MTC車輛混合通過。目前大 部分的ETC車道都是專用ETC道，非ETC車輛(MTC)不能進入，造成了車 道資源的浪費，尤其當(dāng)ETC車道利用率較低,車道資源較少的情況下尤為突出。
專利號為ZL9712589.X的中國實用新型專利提供了 "一種不停車的自動收 費方法"，這種方法采用兩個不同的天線(扇形波束天線、全波束天線)，通 過通信覆蓋區(qū)域內(nèi)來的接收信號與通信覆蓋區(qū)域外來的接收信號進行比較來 識別車輛，雖然這種方案比采用單個扇形波束天線的方案識別準確度有所提 高，但其本質(zhì)屬于短通信覆蓋區(qū)域ETC系統(tǒng)，存在前述的缺陷。
專利權(quán)號為ZL 2005 1 0101197.9的中國實用新型專利提供了"一種雙通信 區(qū)電子不停車收費車道系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法"和專利權(quán)號為ZL 2005 2 0067262.6 的中國實用新型專利提供了 "一種雙通信區(qū)電子不停車收費車道系統(tǒng)"，這種 方法采用了兩組不同發(fā)射角的無線通信裝置，并通過邏輯處理電路相連接，兩 組裝置覆蓋的通信區(qū)(遠通信區(qū)、近通信區(qū))部分重疊，解決了跟車干擾、倒 車、惡意插隊及車輛通行速度低等問題，但嚴重受制于實施場地，無法大規(guī)模 推廣。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種既能夠 降低對收費廣場實施場地要求，又可以全面解決跟車干擾問題、消除欄桿前盲 區(qū)、防范惡意旁道插隊逃費，同時能有效保證車輛通行速度的多交易區(qū)電子收 費車道系統(tǒng)。
本實用新型的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)本多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng) 包括主控機、路側(cè)讀寫設(shè)備(RSE)、自動欄桿、車輛檢測傳感器、費額顯示 器、輔助刷卡設(shè)備等。RSE、自動欄桿、車輛檢測傳感器、費額顯示器、輔助 刷卡設(shè)備分別與主控機連接，所述RSE包括兩組以上覆蓋收費車道不同區(qū)域的 微波天線，各個微波天線可與同一天線控制器相連接，亦可分別與不同的天線 控制器相連接，在車道系統(tǒng)的控制下，根據(jù)車輛的位置及交易狀態(tài)進行通信覆蓋區(qū)域的切換，放行正常交易車輛或攔截未完成交易車輛，當(dāng)出現(xiàn)非ETC車輛 時，進行輔助刷卡處理后放行。
所述主控機由車道計算機及接口組成，處理從車道設(shè)備采集的信息，控制 系統(tǒng)的整個工作流程。
所述自動欄桿位于收費島后部，用于攔截未交易車輛。
所述RSE包括兩組或以上微波天線，各個微波天線可與同一天線控制器相 連接，亦可分別與不同的天線控制器相連接。
所述微波天線包括位于收費島前部的前置天線和位于收費島后部的后置 天線，前置天線覆蓋的區(qū)域為前通信區(qū)域，后置天線覆蓋的區(qū)域為后通信區(qū)域； 所述自動欄桿位于收費島后部，后置天線位于自動欄桿后方，且與自動欄桿的
距離為1 3米；后置天線覆蓋的通信有效區(qū)域在自動欄桿臂前4.5米以內(nèi)；前
置天線有效覆蓋范圍前緣距離自動欄桿達20米以上，所述微波天線采用頂掛 或路側(cè)安裝方式。所述車輛檢測傳感器可以是感應(yīng)線圈、紅外裝置、視頻檢測 裝置、激光裝置等檢測裝置。
所述車輛檢測傳感器按功能分為兩部分通信區(qū)車輛檢測傳感器和降桿車
輛檢測傳感器。通信區(qū)車輛檢測傳感器根據(jù)通信覆蓋區(qū)域設(shè)置，用于判斷是否 有車輛進入通信覆蓋區(qū)域，可利用兩個或以上的傳感器組合判斷車輛的行駛方 向。降桿車輛檢測傳感器用于判斷車輛是否離開車道。 所述輔助刷卡設(shè)備可為自助刷卡設(shè)備或人工輔助刷卡設(shè)備。 所述的費額顯示器包括顯示屏、車輛通行燈，還可能包括聲光報警器。顯
示屏用于顯示車輛入口、車型、費額、余額等或提示不能交易的原因；車輛通 行燈用于指揮車輛行駛或停止；聲光報警器用于提醒站場管理人員注意該車道 異常情況。
所述多交易區(qū)混合式電子收費車道系統(tǒng)在自動欄桿前2 10米位置上設(shè)置 自助刷卡設(shè)備，則可以讓無法正常進行不停車交易的車輛實現(xiàn)自助刷卡；在收 費亭內(nèi)配備人工電腦收費設(shè)備則可以實現(xiàn)完全的多交易區(qū)混合式電子收費車 道功能。
利用上述多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)實現(xiàn)的多交易區(qū)混合式電子收費方 法，在車道系統(tǒng)的控制下，根據(jù)車輛的位置及交易狀態(tài)進行通信覆蓋區(qū)域的切 換，放行正常交易車輛或攔截未完成交易車輛，當(dāng)出現(xiàn)非ETC車輛時，可以進 行自助或人工輔助刷卡處理后放行，而不影響后續(xù)的ETC車輛正常交易和自動通過。
本多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)收費方法，具體可包括下述步驟(1)當(dāng) 車輛進入前置天線覆蓋區(qū)域的前緣但未到達車輛檢測傳感器感應(yīng)范圍時，相應(yīng) 微波天線不激活；(2)當(dāng)車輛檢測傳感器檢測到車輛時，激活相應(yīng)的微波天 線，系統(tǒng)嘗試與車輛中的OBE進行交易；若在設(shè)定時間內(nèi)，系統(tǒng)探測不到OBE (用于自動完成交易的車載設(shè)備)且車輛檢測傳感器檢測到另一車輛到達，則 關(guān)閉前置天線，激活后置天線；(3)當(dāng)后置天線覆蓋區(qū)域車輛檢測傳感器檢 測到車輛且當(dāng)前車輛隊列中的第一輛車未完成交易時，通信覆蓋區(qū)域由前置天 線覆蓋區(qū)域切換到后置天線覆蓋區(qū)域，并在后置天線覆蓋區(qū)域繼續(xù)交易；當(dāng)系 統(tǒng)處理完所有進入交易范圍的車輛后，系統(tǒng)切換回初始狀態(tài)并等待新的車輛到 達；(4)當(dāng)車輛到達后置天線覆蓋區(qū)域后，自動交易仍不能完成，則切換到 人工刷卡交易模式。(5)交易成功后，車輛放行，生成交易記錄；(6)當(dāng)降 桿車輛檢測傳感器感應(yīng)到車輛駛離后，欄桿自動降下。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果
(1) 解決跟車干擾問題。當(dāng)車輛檢測傳感器檢測到車輛時，激活相應(yīng)的 微波天線，在設(shè)定時間內(nèi)，系統(tǒng)探測不到OBE且車輛檢測傳感器檢測到另一 車輛到達，則關(guān)閉前置天線，激活后置天線，從而將后車排斥在有效通信區(qū)之 外，因此不會發(fā)生跟車干擾問題，同時消除了因跟車干擾而導(dǎo)致的逃費隱患。
(2) 車輛通行速度高。本實用新型充分利用了車道收費島的長度，前置 天線有效覆蓋范圍前緣距離欄桿可達20米以上，車輛交易后距離欄桿足夠遠， 車輛行駛基本不受欄桿限制，車輛通行速度大大加快。
(3) 土建改造工程量小。本實用新型充分利用現(xiàn)有收費島，大大減少土 建改造工程量。欄桿前置的ETC車道中，為了解決非ETC車輛誤入后變道駛 離的問題，必須將收費島延長6米以上，天線和欄桿設(shè)在延長的島頭部分，土 建改造工程量大。本實用新型中，自動欄桿置于收費島后部，無需加長收費島， 誤入車輛可通過人工刷卡交易后放行。
(4>占用收費廣場的空間少，利于大規(guī)模推廣。若延長原收費島頭用于 安放設(shè)備，對收費廣場的場地要求高，大部分匝道收費站無法實施，阻礙了 ETC 車道的推廣。欄桿前置的ETC車道系統(tǒng)中，為防止車輛的插隊，必須使用車道 分隔物將ETC車道與緊鄰車道隔離，極大浪費收費廣場的空間，同時增加了運 營管理的難度。本實用新型中則不需要占用額外的收費廣場空間，大大減低了
6ETC車道的建設(shè)成本和運營管理難度。
i (5)兼具ETC和MTC車道功能。本實用新型可實現(xiàn)兩類車輛(ETC車 輛和非ETC車輛)在同一車道通行，且切換過程由系統(tǒng)自動檢測并完成，極大 地提高了車道的使用效率，方便了日常營運管理。
(6) 兼具多種通行情況的快速處理手段。如在前置天線覆蓋區(qū)域由于 通信不良或卡未插好而不能完成交易的車輛可以在后置天線覆蓋區(qū)域繼續(xù)進 行交易，能夠快速處理不能正常與微波天線交易或誤入的車輛，等。
(7) 容錯能力強。任意交易區(qū)微波天線出現(xiàn)故障，系統(tǒng)仍能保證車輛正 常通行。
(8) 解決了車輛通行速度與交易正確性之間的矛盾。在欄桿后置模式下， 既保證了交易正確性，又提高了通行速度。


圖l是本實用新型多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)的一種布局示意圖。 圖2是本實用新型多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)的一種布局示意圖。 圖3是本實用新型多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)的一種布局示意圖。 圖4是本實用新型多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)收費方法流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的 實施方式不限于此。 實施例1
多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)的一種布局示意圖如圖2所示。本例為一種多 交易區(qū)混合式收費車道系統(tǒng)實施例，包括主控機13、前置天線10、后置天線8、 自動欄桿6、車輛檢測傳感器(1、 2、 3、 4、 15)、費額顯示器5、人工輔助 刷卡設(shè)備14。前置天線10、后置天線8、自動欄桿6、車輛檢測傳感器(1、 2、 3、 4、 15)、費額顯示器5、人工輔助刷卡設(shè)備14分別與主控機13連接。所 述前置天線和后置天線分別覆蓋不同區(qū)域，且相互獨立；在車道系統(tǒng)的控制下， 根據(jù)車輛的位置及交易狀態(tài)進行通信覆蓋區(qū)域的切換，放行正常交易車輛或攔 截非法車輛，無法正常進行不停車交易的車輛可通過人工輔助刷卡處理，不影 響后續(xù)的ETC車輛自動通過。自動欄桿6位于收費島后部。前置天線IO、后 置天線8分別安裝在安裝支架7和9上且位于車道的上方；安裝支架9位于收 費島前部，安裝支架7位于收費島后部，安裝支架7位于自動欄桿6后距離E為L3米。車輛檢測傳感器l、 2用于判斷是否有車輛進入前通信覆蓋區(qū)域11， 且可判斷車輛的行駛方向，車輛檢測傳感器3用于判斷是否有車輛進入后通信 覆蓋區(qū)域12。降桿車輛檢測傳感器4設(shè)置于自動欄桿6之后，其前沿與欄桿臂 在車道平面上的正投影大致重疊，用于判斷車輛是否離開。車輛檢測傳感器1 與安裝支架9距離A為10米，車輛檢測傳感器1和車輛檢測傳感器2之間的 間隔C為1米。前通信覆蓋區(qū)域11前沿到安裝支架9距離B為8米。車輛檢 測傳感器15前沿與自動欄桿6的距離G為8米。車輛檢測傳感器3的前沿與 自動欄桿6的距離D為4米，后通信覆蓋區(qū)域12的前沿與自動欄桿6的距離 F為4.5米。人工輔助刷卡設(shè)備14位于收費亭16內(nèi)。
實施例2
多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)的一種布局示意圖如圖3所示。本例為一種多 交易區(qū)混合式收費車道系統(tǒng)實施例，包括主控機13、前置天線10、后置天線8、 自動欄桿6、車輛檢測傳感器(1、 2、 3、 4)、費額顯示器5、自助刷卡設(shè)備 17。前置天線IO、后置天線8、自動欄桿6、車輛檢測傳感器(1、 2、 3、 4)、 費額顯示器5、自助刷卡設(shè)備17分別與主控機13連接。其特征在于所述前 置天線和后置天線分別覆蓋不同區(qū)域，且相互獨立；在車道系統(tǒng)的控制下，根 據(jù)車輛的位置及交易狀態(tài)進行通信覆蓋區(qū)域的切換，放行正常交易車輛或攔截 非法車輛，無法正常進行不停車交易的車輛可通過自助刷卡處理，不影響后續(xù) 的ETC車輛自動通過。自動欄桿6位于收費島后部。前置天線IO、后置天線8 安裝在安裝支架7和9上且位于車道的上方；安裝支架9位于收費島前部，安 裝支架7位于收費島后部，安裝支架7位于自動欄桿6后距離E為1.3米。車 輛檢測傳感器l、 2用于判,否有車輛進入前通信覆蓋區(qū)域11，且可判斷車 輛的行駛方向，車輛檢測傳感器3用于判斷是否有車輛進入后通信覆蓋區(qū)域12。 降桿車輛檢測傳感器4設(shè)置于自動欄桿6之后，其前沿與欄桿臂在車道平面上 的投影大致重疊，用于判斷車輛是否離開。車輛檢測傳感器1與安裝支架9距 離A為10米，車輛檢測傳感器1和車輛檢測傳感器2之間的間隔C為1米。 前通信覆蓋區(qū)域11前沿到安裝支架9距離B為8米。車輛檢測傳感器3的前 沿與自動欄桿6的距離D為4米，后通信覆蓋區(qū)域12的前沿與自動欄桿6的 距離F為4.5米。自助刷卡設(shè)備17與自動欄桿6的距離G為4米。實施例3
多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)的一種布局示意圖如圖1所示。本例為一種多 交易區(qū)電子不停車收費車道系統(tǒng)實施例，包括主控機13、前置天線10、后置 天線8、自動欄桿6、車輛檢測傳感器(1、 2、 3、 4)、費額顯示器5。前置天 線10、后置天線8、自動欄桿6、車輛檢測傳感器(1、 2、 3、 4)、費額顯示 器5分別與主控機13連接。其特征在于所述前置天線和后置天線分別覆蓋 不同區(qū)域，且相互獨立。自動欄桿6位于收費島后部。前置天線IO、后置天線 8安裝在安裝支架7和9上且位于車道的上方；安裝支架9位于收費島前部， 安裝支架7位于收費島后部，安裝支架7位于自動欄桿6后距離E為1.3米。 車輛檢測傳感器l、 2用于判斷是否有車輛進入前通信覆蓋區(qū)域11，且可判斷 車輛的行駛方向，車輛檢測傳感器3用于判斷是否有車輛進入后通信覆蓋區(qū)域 12。降桿車輛檢測傳感器4設(shè)置于自動欄桿6之后，其前沿與欄桿臂在車道平 面上的投影大致重疊，用于判斷車輛是否離開。車輛檢測傳感器1與安裝支架 9距離A為10米，車輛檢測傳感器1和車輛檢測傳感器2之間的間隔C為1 米。前通信覆蓋區(qū)域11前沿到安裝支架9距離B為8米。車輛檢測傳感器3 的前沿與自動欄桿6的距離D為4米，后通信覆蓋區(qū)域12的前沿與自動欄桿 6的距離F為4.5米。
權(quán)利要求1、一種多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)，包括主控機及分別與該主控機連接的路側(cè)讀寫設(shè)備、自動欄桿、車輛檢測傳感器和費額顯示器，所述自動欄桿位于收費島的后部，所述路側(cè)讀寫設(shè)備用于與滿足電子不停車收費方式的車輛進行交易，其特征在于還包括與所述主控機連接的用于不滿足電子不停車收費方式的車輛進行交易的輔助刷卡設(shè)備；所述路側(cè)讀寫設(shè)備包括兩組以上覆蓋收費車道不同區(qū)域的微波天線，各個微波天線與同一天線控制器相連接或分別與不同的天線控制器相連接，所述不同區(qū)域包括前通信區(qū)域和后通信區(qū)域，前通信區(qū)域和后通信區(qū)域之間不重疊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)，其特征在于所 述微波天線包括位于收費島前部的前置天線和位于收費島后部的后置天線， 前置天線覆蓋的區(qū)域為前通信區(qū)域，后置天線覆蓋的區(qū)域為后通信區(qū)域；所 述自動欄桿位于收費島后部，后置天線位于自動欄桿后方，且與自動欄桿的 距離為1 3米；后置天線覆蓋的通信有效區(qū)域在自動欄桿臂前4.5米以內(nèi)； 前置天線有效覆蓋范圍前緣距離自動欄桿達20米以上，所述微波天線采用頂 掛或路側(cè)安裝方式。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)，其特征在于所述車輛檢測傳感器包括通信區(qū)車輛檢測傳感器和降桿車輛檢測傳感器；通信 區(qū)車輛檢測傳感器根據(jù)前通信區(qū)域、后通信區(qū)域設(shè)置，通信區(qū)車輛檢測傳感 器分為前通信區(qū)車輛檢測傳感器和后通信區(qū)車輛檢測傳感器，用于判斷是否 有車輛進入相應(yīng)的通信區(qū)域；降桿車輛檢測傳感器用于判斷車輛是否離開車 道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)，其特征在于所 述前通信區(qū)車輛檢測傳感器個數(shù)為兩個以上，這些前通信區(qū)車輛檢測傳感器 組合后用于判斷是否有車輛進入前通信覆蓋區(qū)域和車輛的行駛方向。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)，其特征在于所 述車輛檢測傳感器為感應(yīng)線圈、紅外裝置、視頻檢測裝置或激光裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項所述的多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)，其特 征在于所述輔助刷卡設(shè)備為自助刷卡設(shè)備或人工輔助刷卡設(shè)備，設(shè)于自動 欄桿前2 10米的位置。
專利摘要本實用新型提供一種多交易區(qū)電子收費車道系統(tǒng)，包括主控機及分別與該主控機連接的路側(cè)讀寫設(shè)備、自動欄桿、車輛檢測傳感器和費額顯示器，自動欄桿位于收費島的后部，所述路側(cè)讀寫設(shè)備用于與滿足電子不停車收費方式的車輛進行交易，其還包括與所述主控機連接的用于不滿足電子不停車收費方式的車輛進行交易的輔助刷卡設(shè)備；所述路側(cè)讀寫設(shè)備包括兩組以上覆蓋收費車道不同區(qū)域的微波天線，所述不同區(qū)域包括前通信區(qū)域和后通信區(qū)域，前通信區(qū)域和后通信區(qū)域之間不重疊。本實用新型解決了跟車干擾問題，解決了車輛通行速度與交易正確性之間的矛盾；占用收費廣場的空間少、土建改造工程量小；任意交易區(qū)微波天線出現(xiàn)故障，系統(tǒng)仍能保證車輛正常通行。
文檔編號H01Q1/24GK201374084SQ20092005216
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者張偉民, 張建文, 徐曉帆, 堅 李, 范崇貴, 暉 饒 申請人:廣州華工信息軟件有限公司