一种高速公路智能收费取卡系统的制作方法

本发明涉及一种高速公路智能收费取卡系统。

背景技术：

车辆在行驶通过高速公路收费站时，司机往往需要进行取卡或刷通行磁卡的行为。传统的出卡机固定在收费站内，需要司机的手伸到取卡面板处进行取卡或刷卡操作。现实生活中，司机驾驶技术不尽相同，有些司机停靠位置与取卡机距离过远，导致势必要将身体探出车窗甚至下车取卡，延长取卡时间，造成收费站的交通拥堵，同时对司机自身的生命安全造成一定威胁。部分司机为了防止取卡不便，刻意缩短车辆与取卡机之间的停靠距离，甚至导致刮车、取卡机损毁等交通事故。目前，已有的方式是将整个系统整体向前推出，然而由于系统重量过大，惯性过大水平移动不易控制，易出现滑出轨道等危险。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决目前高速公路收费站司机取卡，刷卡不便的问题，提供了一种高速公路智能收费取卡系统，该系统可以实现根据驶入车辆的大小、距离判断使用适合的取卡箱，并向外伸出合适的距离，从而使操作面板能够更加靠近司机，以方便司机取卡、刷卡等操作。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种高速公路智能收费取卡系统，包括机架、配电单元和均与工控机相连的工控机显示器、声波测距仪、红外线感应装置、LED显示屏、车道控制器、上位发卡机构、下位发卡机构、重力感应器；所述上位发卡机构布设在机架的上部，红外线感应装置布设在上位发卡机构旁边，所述下位发卡机构布设在机架的下部，所述声波测距仪布设在下位发卡机构旁边，所述配电单元为整个提供工作电压。

进一步地，所述上位发卡机构和下位发卡机构结构相同，均包括补卡机构、发卡箱、卡夹提升机构、发卡箱驱动电机、发卡箱移动滑轨；所述发卡箱移动滑轨固定在机架上，所述发卡箱滑动设置在发卡箱移动滑轨，所述发卡箱上开有传动丝杆孔，所述传动丝杆孔内设置有发卡箱驱动丝杆，所述发卡箱驱动电机安装在机架上，所述发卡箱驱动电机的输出轴与发卡箱驱动丝杆相连；所述发卡箱的两侧均设置补卡机构，所述补卡机构的下方具有卡夹提升机构；所述发卡箱驱动电机与工控机相连。

进一步地，所述补卡机构包括传动电机、传动齿条、出卡夹、弹簧；所述传动电机的输出轴上具有齿轮，所述传动齿条滑动设置在机架上，齿轮与传动齿条啮合传动，所述传动齿条上具有顶针，所述出卡夹固定在机架上，所述出卡夹的顶部密封，出卡夹的侧壁上贯通开有出卡孔，所述顶针布置在出卡孔的一侧，与出卡孔相对布置；所述弹簧设置在出卡夹与卡夹提升机构之间，弹簧的一端抵住高速交通记录卡，另一端抵住卡夹提升机构；所述传动电机与工控机相连。

进一步地，所述发卡箱上布设有发卡机、发卡机传动滚轮、滚轮抬升机构；所述发卡机传动滚轮对称铰接在发卡箱的两侧，所述滚轮抬升机构设置在发卡机传动滚轮的出口端，与发卡机传动滚轮处于同一水平高度，所述滚轮抬升机构内装有第一光感应器；所述发卡机和第一光感应器均与工控机相连。

进一步地，所述滚轮抬升机构包括提升台和提升电机；所述提升台的竖直方向具有齿条，所述提升电机的输出轴上具有齿轮，齿轮与齿条啮合传动；所述提升电机与工控机相连。

进一步地，所述发卡箱上还布设有通行卡读卡器、坏卡回收盒；所述通行卡读卡器布设在发卡机传动滚轮处，所述坏卡回收盒设置在发卡机的下方；所述通行卡读卡器均与工控机相连。

进一步地，所述发卡箱的两端铰接有发卡箱移动滑轮，发卡箱移动滑轮滚动设置在发卡箱移动滑轨上。

进一步地，所述声波测距仪设置在离地35cm-65cm处；所述红外线感应装置设置在距离地面高度为165cm-175cm。

进一步地，所述发卡箱移动滑轨上设有限位螺钉。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的出卡夹与发卡机相分离，出卡夹布置在发卡箱以外，磁卡借助齿轮齿条传送给发卡箱，能够减轻发卡箱机构的重量，控制移动距离，降低了连接机构所需强度，提高机构的可靠性。

(2)在现有的高速公路收费去卡机的基础上进行改进，自动感应车辆高度，以判断适合伸出的出卡箱，自动测量车辆与取卡系统之间的距离，根据车辆与取卡系统之间的距离判断取卡箱适合伸出的长度，方便司机取卡。取卡完成后，取卡箱自动收回，机构内部自动补卡，准备再次执行。本发明大大提高了车辆经过门禁系统的效率和安全性，适用范围广，全程可实现自动控制，无需人工值守操作。降低了人工成本，具有一定的推广价值。

附图说明

图1是高速公路智能收费取卡系统内部结构示意图；

图2是补卡机构示意图；

图3是发卡箱结构侧视图；

图4是高速公路智能收费取卡系统外部结构示意图；

图5是高速公路智能收费取卡系统构成示意图；

图6是是高速公路智能收费取卡系统工作流程图；

图中，工控机显示器1、传动电机2、传动齿条3、发卡箱4、传动丝杆孔5、坏卡回收盒6、声波测距仪7、卡夹提升机构8、红外线感应装置9、LED显示屏10、工控机11、车道控制器12、配电单元13、发卡箱驱动电机14、发卡箱驱动丝杆15、发卡机16、发卡箱移动滑轨17、发卡箱移动滑轮18、发卡机传动滚轮19、重力感应器20、出卡夹21、滚轮抬升机构22。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-5所示，一种高速公路智能收费取卡系统，包括机架、配电单元13和均与工控机11相连的工控机显示器1、声波测距仪7、红外线感应装置9、LED显示屏10、车道控制器12、上位发卡机构、下位发卡机构、重力感应器20；所述上位发卡机构布设在机架的上部，红外线感应装置9布设在上位发卡机构旁边，所述下位发卡机构布设在机架的下部，所述声波测距仪7布设在下位发卡机构旁边，所述配电单元13为整个提供工作电压。两套发卡机构能够相互独立工作，以确保在智能收费发卡系统不停止工作的情况下完成卡夹更换，达到热插拔功能。所述LED显示屏10用于显示工控机工作状态，以方便对工控机进行配置；所述车道控制器12用于控制公路入口的车牌识别器、交通指示灯、路障横杆等道路辅助管理设备，可以采用北京三友信电子科技有限公司NFR-CK-2A型号的产品，但不限于此；所述配电单元13可以采用深圳市鑫鼎创科技有限公司DC-TK1025型号的产品，但不限于此；所述工控机11可以采用IPC-610MB-L研华原装工控机AIMB-763系列型号的产品，但不限于此。

所述上位发卡机构和下位发卡机构结构相同，均包括补卡机构、发卡箱4、卡夹提升机构8、发卡箱驱动电机14、发卡箱移动滑轨17；所述发卡箱移动滑轨17固定在机架上，所述发卡箱4滑动设置在发卡箱移动滑轨17，所述发卡箱4上开有传动丝杆孔5，所述传动丝杆孔5内设置有发卡箱驱动丝杆15，所述发卡箱驱动电机14安装在机架上，所述发卡箱驱动电机14的输出轴与发卡箱驱动丝杆15相连；所述发卡箱4的两侧均设置补卡机构，所述补卡机构用于给发卡箱4补充磁卡，所述补卡机构的下方具有卡夹提升机构8，所述发卡箱驱动电机14与工控机11相连。

如图2所示，所述补卡机构包括传动电机2、传动齿条3、出卡夹21、弹簧；所述传动电机2的输出轴上具有齿轮，所述传动齿条3滑动设置在机架上，齿轮与传动齿条3啮合传动，所述传动齿条3上具有顶针4，所述出卡夹21固定在机架上，用于容纳高速交通记录卡，所述出卡夹21的顶部密封，出卡夹21的侧壁上贯通开有出卡孔，所述顶针4布置在出卡孔的一侧，与出卡孔相对布置，所述顶针4用于将容纳在出卡夹21内的高速交通记录卡顶出出卡孔，并送进发卡箱4上；所述弹簧设置在出卡夹21与卡夹提升机构8之间，弹簧的一端抵住高速交通记录卡，另一端抵住卡夹提升机构8；所述传动电机2与工控机11相连。在本示例中，补卡机构与发卡机16相互分离，补卡机构布置在发卡箱4以外，磁卡借助齿轮齿条传送给发卡箱4，能够减轻发卡箱机构的重量，提高机构的可靠性。所述卡夹提升机构8可以采用公开号为CN101561883A中的移卡装置，该移卡装置包括步进电机、丝杆、传动块以及卡托。

所述发卡箱4上布设有发卡机16、发卡机传动滚轮19、滚轮抬升机构22；所述发卡机传动滚轮19对称铰接在发卡箱4的两侧，所述滚轮抬升机构22设置在发卡机传动滚轮19的出口端，与发卡机传动滚轮19处于同一水平高度，所述滚轮抬升机构22内装有第一光感应器，当有磁卡经过时第一光感应器线路受阻，第一光感应器向工控机11反馈信号，指示已有磁卡运输至滚轮抬升机构22上，滚轮抬升机构22向上抬升，将磁卡送至发卡机16；所述发卡机16和第一光感应器均与工控机11相连。

所述滚轮抬升机构22包括提升台和提升电机；所述提升台的竖直方向具有齿条，所述提升电机的输出轴上具有齿轮，齿轮与齿条啮合传动，实现提升台的升降；所述提升电机与工控机11相连。

所述发卡箱4上还布设有通行卡读卡器、坏卡回收盒6；所述通行卡读卡器布设在发卡机传动滚轮19处，用于检测磁卡的信息，所述坏卡回收盒6设置在发卡机16的下方，用于回收通行卡读卡器有读写障碍的磁卡；所述通行卡读卡器均与工控机11相连。

所述发卡箱4的两端铰接有发卡箱移动滑轮18，发卡箱移动滑轮18滚动设置在发卡箱移动滑轨17上。

所述声波测距仪7设置在离地35cm-65cm处；所述红外线感应装置9设置在距离地面高度为165cm-175cm。

所述发卡箱移动滑轨17上设有限位螺钉，能够限制发卡箱4移动最大距离。

所述发卡机16采用现有市场上常用的发卡机，本申请并未对该发卡机16进行设计，可以采用深圳市德高智能系统有限公司公司DCD-830M型号的产品，但不限于此。本发明的工作过程如下：当系统开始工作后，发卡机16内光感元件检测是否有备有磁卡，若无磁卡，则向工控机11反馈信号，工控机控制传动电机16驱动传动齿条15以及传动顶针14，将出卡夹21中的磁卡运送至发卡机传动滚轮19，再通过滚轮抬升机构22将磁卡运送至发卡机16内。磁卡进入发卡机16，磁卡读写器检验发卡机内磁卡能否进行正常读写功能。若能，发卡机结构完成准备阶段工作；若否，传动滚轮继续向前传输磁卡至废卡盒内，向工控机11反馈信号，工控机11控制发卡机构以及补卡机构重复上述工作，直至准备阶段工作完成。

如图6所示，当车辆驶入时，埋在公路下方的重力感应装置20受到激励，反馈信号给工控机11，工控机11发出指令，红外线感应装置9探测前方是否有障碍物，若有，判断为大型车辆，上工位发卡箱进入准备状态，工控机11同时命令声波测距仪7测量发卡系统与泊车之间停泊距离X，并对X大小进行判断，若X大于30cm，则工控机11发送指令给发卡箱驱动电机14，发卡箱驱动电机14带动发卡箱驱动丝杆15转动，使发卡箱4向前生出(X-30)cm距离，若X小于30cm，发卡箱不需做任何反应。

若司机按动发卡机16面板上的取卡按钮，发卡机读写器将相关信息录入到发卡机16中处于就绪状态的磁卡中，并将磁卡从取卡口中送出，取卡口边缘具有第二光感应器，若磁卡被取走，光感器收到激励，反馈到工控机11，工控机11向发卡箱驱动电机14发送指令，使发卡箱驱动电机14反向旋转，带动发卡箱驱动丝杆15使发卡箱4复位。若磁卡30s后未被取走，发卡机16将磁卡收回，并向工控机11反馈，工控机11向取卡箱驱动电机25发送指令，使发卡箱驱动电机14反向旋转，带动发卡箱驱动丝杆15使发卡箱4复位；发卡箱4复位后，系统重新检测发卡机16内是否有磁卡存在，并在此进行准备工作。

本发明在现有的高速公路收费去卡机的基础上进行改进，自动感应车辆高度，以判断适合伸出的出卡箱，自动测量车辆与取卡系统之间的距离，根据车辆与取卡系统之间的距离判断取卡箱适合伸出的长度，方便司机取卡。取卡完成后，取卡箱自动收回，机构内部自动补卡，准备再次执行。大大提高了车辆经过门禁系统的效率和安全性，适用范围广，全程可实现自动控制，无需人工值守操作。