一种借助导轨精确移动的高速路发卡机及其控制方法与流程

本发明涉及一种可智能调距的高速路收费发卡机，特别是一种借助导轨精确移动的高速路发卡机及其控制方法。

背景技术：

高速公路收费站的设置能在一定程度上保证高速公路的正常运营，对收回公路建设成本、提高交通管理等有着重要作用，但在收费过程中，车辆的减速、加速过程，不仅会造成出行延误、油耗排放的增加，严重时会造成大范围堵车问题。目前etc(不停车收费)的运用能在一定程度上缓解以上问题，但就目前全国高速路etc的运营情况来看，其使用率极低。使用情况较好的北京利用etc完成缴费的车辆只占所有收费车辆的0.5％左右，这不仅达不到最初建设etc的目的，还会占用人工收费车道，浪费了有限的道路资源，这使得传统的发卡机发卡、人工收费的方式占据主导地位。

然而车辆车停取卡时，受驾驶技术、视力、外部环境等多方面因素影响，驾驶员往往不能正确停靠，使得取卡时需要将上半身探出窗外，更有甚者需要解开安全带再探身，这一过程极大的降低了收费效率，高峰时段极易造成拥堵。故本发明提供一种借助导轨精确移动的高速路发卡机及其控制方法，使得车辆到达发卡机前，发卡机根据终端指示，依靠导轨调整与车辆的距离，使得驾驶员伸手就能拿到通行卡，极大的提高收费效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供一种借助导轨精确移动的高速路发卡机，该发明可以保证驾驶员伸手就可以取卡，无需解开安全带或上身探出窗外，实现收费站高效有序运行。

本发明通过以下技术方案实现：

一种借助导轨精确移动的高速路发卡机，包括计算机中心、计算机终端以及沿车轮行车方向依次设置在收费站处的第一环形线圈、红外感应装置、轴数检测仪、称重仪、第二环形线圈、视频检测器、可移动发卡机、挡车杆、第三环形线圈，所述的第一环形线圈铺设于车道下，用于启动其他装置进入工作状态；所述红外感应系统设置于道路两侧，用于计算车长和速度；所述轴数检测仪和称重仪用于测量车辆整车轴数、轮胎数量及载重；所述的第二环形线圈铺设于车道下，用于激活视频检测器对车辆进行记录工作；所述的视频检测器用于将检测记录的车辆信息及时传至自动发卡机的计算机中心进行存储；所述的计算机中心用于根据车辆的实时的车辆信息，分析短时间内车辆运行轨迹，并预测到达可移动发卡机时，可移动发卡机与车辆在垂直车辆前进方向上的距离；所述的计算机终端用于根据计算机中心的分析结果控制可移动发卡机在垂直车辆前进方向上靠近或者背离车辆一定距离；所述挡车杆用于在取卡后抬起，在车辆经过第三环形线圈时落下。

进一步地，所述的红外感应装置包括在道路一侧相隔l距离设置的两个红外线发射器、相对地设置在道路另一侧的两个红外线接收器，两个红外线接收器通过接收到信号的时间差计算车长、速度。

进一步地，所述的轴数识别器包括压力式传感器、传感器密封胶、中心处理器，当车辆通过该识别器时，压力传感器感知轮轴作用在上面的力，并将力的大小通过中心处理器转化为电压的脉冲值，脉冲的数量则代表此车的轮轴数，此轮轴数经过处理器处理计算后通过通讯口输出给响应的设备。

进一步地，所述的视频检测器包括高清视频摄像机、高清视频处理机、光端机、通讯设备、视频检测处理器、交通数据处理机、视频矩阵、监视器墙，所述的高清视频摄像机用于实时拍摄车辆图像；所述高清视频处理机用于将摄像机拍摄到的图像信息转化为数字信号；光端机用于接收从光纤传来的光信号，并把光信号转换回模拟信号；通讯设备用于将获取的所有信息实时传递给后端管理中心；视频检测处理器用于把图像显示在计算机显示器上，并按需设置检测方法；交通数据处理机用于接收视频检测处理器信息，并经处理输送至计算机中心；视频矩阵用于把输入的图象任意切换到任意输出端上，同时可以控制云台的上下、左右，镜头的远近、长短以及摄像机的开关，保证最佳角度观测对象；监视器墙用于显示车辆图像。

进一步地，所述的视频检测器还包括高清视频存储与点播系统，所述高清视频存储与点播系统用于存储和点播拍摄的车辆图像。

进一步地，所述的可移动发卡机包括移动导轨、设置在所述移动导轨上的发卡机。

进一步地，所述高清视频处理机每分钟可处理至少30帧ntsc视频图像。

一种如所述高速路发卡机的控制方法，包括如下步骤：

步骤1、当车辆行驶进入自动发卡机车道时，铺设于车道下的第一环形线圈1的电感量发生波动，以启动其他装置进入工作状态；

步骤2、红外感应装置通过两个红外线接收器接收到信号的时间差t，计算车长、速度；

步骤3、当车辆驶过轴数检测仪和称重仪时，测量车辆整车轴数及轮胎数量、确定整车数，同时测量车辆的载重；

步骤4、当车辆经过第二环形线圈时，激活视频检测器对交通数据进行记录，并将所检测收录的交通数据及时传至自动发卡机的计算机中心存储；

步骤5、计算机中心根据视频检测器对车辆的实时检测结果，分析短时间内车辆运行轨迹，并预测到达可移动发卡机时，可移动发卡机与车辆在垂直车辆前进方向上的距离；

步骤6、可移动发卡机根据计算机终端的指令，借助于导轨在垂直车辆前进方向上移动，靠近或者背离车辆一定距离，以方便驾驶员取卡；

步骤7：取卡后，挡车杆自动起杆；

步骤8：当车辆经过第三环形线圈时，挡车杆自动落杆，完成发卡过程。

进一步地，所述步骤2具体包括：

步骤21、两个红外线发射器的信号被阻断时刻依次分别设为t1(s)、t3(s)，两个红外线接收器2接收到信号的时刻依次分别设为t2(s)、t4(s)，车长为l1，l>l1；

步骤22、车辆在经过红外线发射器信号被阻断至红外线接收器2重新接受信号的时间段内可视为匀速运动，速度为v：

v(t3-t1)＝l

v(t2-t1)＝v(t4-t3)＝l1

式中：v—同一辆车经过红外线发射器信号被阻断至红外线接收器重新接受信号的时间段内匀速行驶的速度，单位m/s；

l—两个红外线发射器间的距离，单位m；

l1—车长距离，单位m；

进一步地，步骤4中，所述视频车辆检测器通过高清视频摄像机采集视频图像，同时在视频图像上按车道设置虚拟车道检测器，当车辆通过虚拟检测器时，就会产生一个检测信号，经过处理得到所需的交通数据，包括车辆车牌、驶入时间、车型、车流量、车速、加减速度、车距、、行驶轨迹、占有率。

相比现有技术，本发明通过提供借助导轨精确移动的高速路发卡机及其配套设备解决了车辆车停取卡时，受驾驶技术、视力、外部环境等多方面因素影响，不能正确停靠，使得取卡不便、极大的降低收费效率且极易造成拥堵的问题，使得车辆到达发卡机前，发卡机根据终端指示，依靠导轨调整与车辆的距离，方便驾驶员伸手就能拿到通行卡，极大的提高收费效率。

附图说明

图1是设有自动发卡机通道的收费站概况图。

图2是本发明实施例的高速路发卡机整体结构示意图。

图3是本发明实施例的视频检测器系统构成图。

图4是本发明实施例的高速路发卡机控制方法流程图。

图5是输入计算机中心的检测数据以及由计算机终端输出的指令系统图。

图中：1-第一环形线圈；2-红外接收器；3-轴数检测仪；4-可移动发卡机；5-第三环形线圈；6-挡车杆；7-视频检测器；8-第二环形线圈；9-称重仪；10-红外发射器。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

实施例一

如图1和图2所示，一种借助导轨精确移动的高速路发卡机，包括计算机中心、计算机终端以及沿车轮行车方向依次设置在收费站处的第一环形线圈1、红外感应装置、轴数检测仪3、称重仪9、第二环形线圈8、视频检测器7、可移动发卡机4、挡车杆6、第三环形线圈5，所述的第一环形线圈1铺设于车道下，用于启动其他装置进入工作状态；所述红外感应系统设置于道路两侧，用于计算车长和速度；所述轴数检测仪3和称重仪9用于测量车辆整车轴数、轮胎数量及载重；所述的第二环形线圈8铺设于车道下，用于激活视频检测器对车辆进行记录工作；所述的视频检测器7用于将检测记录的车辆信息及时传至自动发卡机的计算机中心进行存储；所述的计算机中心用于根据车辆的实时的车辆信息，分析短时间内车辆运行轨迹，并预测到达可移动发卡机4时，可移动发卡机4与车辆在垂直车辆前进方向上的距离；所述的计算机终端用于根据计算机中心的分析结果控制可移动发卡机在垂直车辆前进方向上靠近或者背离车辆一定距离，所述的可移动发卡机4包括移动导轨、设置在所述移动导轨上的发卡机；所述挡车杆6用于在取卡后抬起，在车辆经过第三环形线圈5时落下。

具体而言，所述的红外感应装置包括在道路一侧相隔l距离设置的两个红外线发射器10、相对地设置在道路另一侧的两个红外线接收器2，两个红外线接收器通过接收到信号的时间差t(s)计算车长、速度。

具体而言，所述的轴数识别器包括压力式传感器、传感器密封胶、中心处理器，当车辆通过该识别器时，压力传感器感知轮轴作用在上面的力，并将力的大小通过中心处理器转化为电压的脉冲值，脉冲的数量则代表此车的轮轴数，此轮轴数经过处理器处理计算后通过通讯口输出给响应的设备。

具体而言，如图3所示，所述的视频检测器7包括高清视频摄像机、高清视频处理机、光端机、通讯设备、视频检测处理器、交通数据处理机、视频矩阵、监视器墙、高清视频存储与点播系统，所述的高清视频摄像机用于实时拍摄车辆图像；所述高清视频处理机用于将摄像机拍摄到的图像信息转化为数字信号；光端机用于接收从光纤传来的光信号，并把光信号转换回模拟信号；通讯设备用于将获取的所有信息实时传递给后端管理中心；视频检测处理器用于把图像显示在计算机显示器上，并按需设置检测方法；交通数据处理机用于接收处理器信息，并经处理输送至计算机中心；视频矩阵用于把输入的图象任意切换到任意输出端上，同时可以控制云台的上下、左右，镜头的远近、长短以及摄像机的开关，保证最佳角度观测对象；监视器墙用于显示车辆图像。

所述高清视频处理机每分钟可处理至少30帧ntsc视频图像，可实现对车辆的实时监控，并高速输出计算结果。

实施例二

如图4和图5所示，一种如所述高速路发卡机的控制方法，包括如下步骤：

步骤1、当车辆行驶进入自动发卡机车道时，铺设于车道下的第一环形线圈1的电感量发生波动，以启动其他装置进入工作状态；

步骤2、红外感应装置通过两个红外线接收器接收到信号的时间差t，计算车长、速度；

步骤3、当车辆驶过轴数检测仪3和称重仪9时，测量车辆整车轴数及轮胎数量、确定整车数，同时测量车辆的载重；

步骤4、当车辆经过第二环形线圈8时，激活视频检测器7对交通数据进行记录，并将所检测收录的交通数据及时传至自动发卡机的计算机中心存储；

步骤5、计算机中心根据视频检测器7对车辆的实时检测结果，分析短时间内车辆运行轨迹，并预测到达可移动发卡机4时，可移动发卡机4与车辆在垂直车辆前进方向上的距离；

步骤6、可移动发卡机4根据计算机终端的指令，借助于导轨在垂直车辆前进方向上移动，靠近或者背离车辆一定距离，以方便驾驶员取卡；

步骤7：取卡后，挡车杆6自动起杆；

步骤8：当车辆经过第三环形线圈5时，挡车杆6自动落杆，完成发卡过程，落杆后，表明整个借助导轨精确移动的发卡机发卡过程结束。

具体而言，所述步骤2具体包括：

步骤21、两个红外线发射器10的信号被阻断时刻依次分别设为t1(s)、t3(s)，两个红外线接收器2接收到信号的时刻依次分别设为t2(s)、t4(s)，车长为l1(l>l1)；

步骤22、车辆在经过红外线发射器10信号被阻断至红外线接收器2重新接受信号的时间段内可视为匀速运动，速度为v：

v(t3-t1)＝l

v(t2-t1)＝v(t4-t3)＝l1

式中：v—同一辆车经过红外线发射器1信号被阻断至红外线接收器2重新接受信号的时间段内匀速行驶的速度，单位m/s；

l—两个红外线发射器间的距离，单位m；

l1—车长距离，单位m；

具体而言，步骤4中，所述视频车辆检测器通过高清视频摄像机采集视频图像，同时在视频图像上按车道设置虚拟车道检测器，当车辆通过虚拟检测器时，就会产生一个检测信号，经过处理得到所需的交通数据，包括车辆车牌、驶入时间、车型、车流量、车速、加减速度、车距、、行驶轨迹、占有率。

本实施例的所述视频车辆检测器结合了视频图像与电脑化模式识别技术，高清视频摄像机作为传感器，根据视频检测器检测到的车辆行驶速度、加减速度、行驶轨迹等数据，可预测车辆到达发卡机时，在垂直方向上与发卡机的距离，经数据传至计算机中心，并由终端发出指令。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。