一种混合模式车道系统的制作方法

本发明实施例涉及etc车道相关技术，尤其涉及一种混合模式车道系统。

背景技术

etc(electronictollcollection)是不停车电子收费系统，etc专用车道是给那些装了etc车载器的车辆使用的，采用电子收费方式，etc不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式，通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与在收费站etc车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不停车而能交纳路桥费的目的，车辆在通过收费站时，通过车载设备实现车辆识别、信号写入并自动从预先绑定的ic卡或银行帐户上扣除相应资金，是国际上正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统，车主只要在车辆前挡风玻璃或控制台上安装感应卡并预存费用，通过收费站时便不用人工缴费，也无须停车，高速费将从卡中自动扣除。

目前，在高速公路收费中，主要采用两种方式，第一种为采用基于称重技术的人工收费系统，第二种为etc不停车收费系统。在实际使用中，现有的称重收费系统与etc不停车收费系统独立工作，均具有明显的应用局限性。称重收费系统安装于收费车道，主要针对于货车，需要停车进行人工收费，因此造成收费站堵塞等现象，收费与通行效率较低。etc不停车收费系统安装于独立的etc收费车道，主要针对于客车，可以在不停车的情况下，按照车型自动完成收费工作，收费与通行效率较高，但是其不能对货车进行收费，车道利用率较低。

技术实现要素：

本发明提供种混合模式车道收费系统和混合模式车道管理方法，以实现货车不停车收费，而且能同时满足货车动态综合称重及收费。

第一方面，本发明实施例提供了一种混合模式车道系统，其特征在于，包括：沿车道行驶方向设置的天线、光栅组、称重设备、栏杆和感应器，所述混合模式车道系统还包括收费设备和车牌无感支付设备；

所述天线用于识别车辆为第一类型或第二类型；

所述光栅组用于感测车辆经过方向，生成行驶方向信号；

所述称重设备用于根据车辆重量生成车辆重量信号；

所述感应器用于根据车辆位置生成车辆离开信号；

所述收费设备根据第一类型车辆生成第一缴费信号，通过天线对车辆进行第一缴费信号的扣费；所述收费设备还根据第二类型车辆生成第二缴费信号，通过所述车牌无感支付设备对车辆进行第二缴费信号的扣费，所述收费设备在扣费成功后控制栏杆抬起，所述收费设备在车辆离开后控制所述栏杆下降；所述收费设备根据行驶方向信号和车辆离开信号维护车辆重量缓冲队列。

本发明通过安装一套系统实现针对etc客车和mtc(manualtollcollectionsystem，人工半自动收费车道)货车的收费，解决目前etc系统中不能有效的实现货车不停车收费、不能同时满足货车动态综合称重及收费等问题。实现货车不停车收费，而且能同时满足货车动态综合称重及收费，从而允许货车高速通过，大大提高公路的通行能力，降低收费管理的成本效果。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种混合模式车道系统的示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种混合模式车道系统的扣费方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的一种混合模式车道系统的示意图。

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详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

本发明实施例一提供的一种混合模式车道系统，适用于既可以通行客车(客车是对小型车辆的统称，用于指代扣费时只需考虑形式里程，无需考虑重量的车辆类型)，又可以通行货车(用于指代扣费需要考虑行驶里程，又需要考虑重量的车辆)的车道。

其中，本实施例提供的车道是指安装有etc(electronictollcollection，电子不停车收费系统)的车道。etc通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签与设置在收费站etc车道上的微波天线之间建立短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而交纳高速公路通行费的目的。高速公路通行费是通过对公路使用者直接收取车辆通行费来补偿公路建设及维护投资的一种公路基础设施成本回收方式。一般的，对不同类型的车辆采用不同的收费标准。最主要的区别是，货车的收费标准是结合里程计费和计重收费，需要结合货车的车辆重量和每公里的单价进行计费；客车的收费标准都是里程计费，需要根据每公里的单价进行计费，客车具体的每公里单价又有所不同。车牌无感支付是通过车牌识别技术与银行卡捆绑而实现的快捷支付服务。

图1为本发明实施例一提供的一种混合模式车道系统的示意图。结合图1，本实施例提供的一种混合模式车道系统，具体包括：沿车道行驶方向设置的天线101、光栅组102、称重设备103、栏杆104和感应器105，所述混合模式车道系统还包括收费设备106和车牌无感支付设备107。

其中，收费设备106为车道计算机，用于计算高速公路通行费，并利用计算机联网技术与银行或其他第三方支付机构进行后台结算处理。

具体的，收费设备106与天线101、光栅组102、称重设备103、栏杆104、感应器105和车牌无感支付设备107均可进行通信，实现信号交互。

其中，车牌无感支付是通过车牌识别技术与银行卡捆绑而实现的快捷支付服务。对于使用车牌无感支付的用户，在车辆经过天线101时，需要向无线支付系统回写出口入口信息，进入车道后有计重信息再自动通过车牌付扣费。对于非车牌无感支付的用户，在车辆进入车道后，需要人工或自助刷etc卡进行扣费，对于余额不足的，可以通过移动扫码支付扣费。

具体的，车牌无感支付设备107与车牌无感支付系统相连接，车牌无感支付系统可以判定车辆是否已经开通车牌无感支付，并且可以针对开通车牌无感支付的车辆进行扣费处理。车牌信息可以从电子标签中获取，可以通过软件接口由车道控制软件把车牌信息传递给车牌无感支付设备107。

天线101用于识别车辆为第一类型或第二类型。

其中，天线101是微波天线，用于与安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签进行微波专用短程通讯，实现对车载电子标签进行读写。一般的，车载电子标签中主要存储被标识车辆的信号(如标识信号、身份信号和属性信号等)。本实施例中，车载电子标签中存储的车辆信号至少包括车辆通行数据、车辆类型和余额。

具体的，天线101读取存储在车载电子标签中的车辆类型，进而生成包括车辆类型信号，所述车辆类型信号包括：车辆为etc车辆或车辆为无感支付车辆，车辆为客车或货车。并将该车辆类型信号通过第一线路发送给收费设备106。阴影部分108对应天线101的通信范围。若车辆进入天线101的通信范围内，天线101可以搜索通信范围内的车载电子标签，并与该车载电子标签进行微波专用短程通讯，进而对其进行读写。天线101的覆盖范围控制在一辆车的范围内(在前车未触发到光栅102时，是读不到后续车辆的标签的，使用时一般范围调整在6米左右)。当在天线101的通信范围内，存在车载电子标签时，天线101可以对其进行读写处理，即至少可以实现：读取车辆通行数据、车辆类型，写入扣费数据等。

光栅组102用于感测车辆经过方向，生成行驶方向信号。

其中，光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光。

具体的，光栅组102用于感测车辆经过方向，判断车辆是沿车道行驶方向正向通过光栅组102或逆向通过光栅组102，以生成行驶方向信号。当检测到车辆正向通过光栅组时，光栅组102向收费设备107传递该正向信号，收费设备107在车辆缓冲队列元的尾部增加一个元素。当检测到车辆逆向通过光栅组时，光栅组102向收费设备107传递该逆向信号，收费设备107删除车辆缓冲队列元尾部的对应元素。

称重设备103用于根据车辆重量生成车辆重量信号。

其中，称重设备103是一组安装的传感器和含有软件的电子仪器，用以测量动态轮胎力和车辆通过时间，并提供计算轮重、轴重、车辆重量的数据。

具体的，称重设备103根据计算得到的货车的轮重、轴重、车辆重量等数据整合成至少包括车辆重量的车辆重量信号，并将该车辆重量信号发送给收费设备107。

感应器105用于根据车辆位置生成车辆离开信号。

其中，感应器105可以为地感线圈、地磁传感器或光栅，地感线圈为一个振荡电路。当有符合规格大小的金属物(如车辆)经过时，由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化(有金属物体时振荡频率升高)，这个变化就作为车辆经过“地感线圈”的证实信号，同时这个信号的开始和结束之间的时间间隔又可以用来测量汽车的移动速度。地磁传感器可用于检测车辆的存在。地磁传感器利用车辆通过道路时对地球磁场的影响来完成车辆检测的传感器与目前常用的地磁线圈(又称地感线圈)检测器相比，具有安装尺寸小、灵敏度高、施工量小、使用寿命长，对路面的破坏小等优点。

具体的，感应器105用于识别车辆位置，并生成车辆位置信号。也就是说感应器105用于生成车辆离开信号，并将该车辆离开信号传递给收费设备106。

所述混合模式车道系统还包括：与收费设备106相连接的栏杆104。

其中，栏杆104又称挡车器，是专门用于道路上限制机动车行驶的通道出入口管理设备，现广泛应用于公路收费站、停车场系统管理车辆通道，用于管理车辆的出入。

图2为本发明实施例一提供的一种混合模式车道系统的扣费方法的流程图。结合图2，本实施例提供一种用于混合模式车道系统的扣费方法，该方法的执行主体为收费设备，即通过收费设备控制混合模式车道系统的各个组将配合完成扣费方法。

s100、识别车辆为第一类型或第二类型。

s101、收费设备根据第一类型车辆生成第一缴费信号，通过天线对车辆进行第一缴费信号的扣费。第一缴费信号根据车辆通行数据生成。

s102、收费设备根据第二类型车辆生成第二缴费信号，通过所述车牌无感支付设备对车辆进行第二缴费信号的扣费。第二缴费信号根据车车辆重量信号中的辆重量数据和车辆通行数据生成。

s103、收费设备在扣费成功后控制栏杆抬起。

s104、收费设备在车辆离开后控制所述栏杆下降。

s105、收费设备根据行驶方向信号和车辆离开信号维护车辆重量缓冲队列。

针对步骤s100，根据天线101提供的车辆类型信号，收费设备106可以判断车辆缓冲队列中的车辆类型。本实施例第一类型可以为客车，第二类型可以为货车。

针对步骤s105，车辆缓冲队列的建立和维护方式具体为：收费设备106根据行驶方向信号判断车辆进入混合模式车道的顺序，建立车辆缓冲队列。当一辆车辆进入混合模式车道时，车辆沿车道行驶方向通过光栅组102，光栅组102向收费设备106传递车辆正向行驶的信号，收费设备106在车辆缓冲队列的队列尾按序添加新车辆编号，并将新车辆编号与收费设备106通过称重设备103接收到车辆重量信号中的车辆重量数据关联保存。当队列尾车辆退出混合模式车道时，车辆逆向通过光栅组102，光栅组102向收费设备106传递车辆逆向行驶的信号，收费设备106删除车辆缓冲队列的队列尾车辆编号以及队列尾车辆编号相关的车辆重量数据。替代实施例中，车辆缓冲队列的车辆编号还关联存储对应的车辆的类型数据。本实施例的车道不根据车辆类型进行分流，即同一车道可以通过不同类型的车辆，如货车和客车等。本实施例每一次只对车辆缓冲队列中首辆未交易车辆队列头对应的车辆进行收费。

针对步骤s101分支，若首辆未交易车辆对应车辆为第一类型，例如客车，则从车辆缓冲队列中删除与该首辆未交易车辆关联的车辆重量数据，仅使用天线101提供的车辆通行数据来计算首辆未交易车辆客车需要交纳的高速公路通行费，并生成第一缴费信号。收费设备106控制天线101和车载电子标签通讯对首辆未交易车辆客车进行扣费，扣费成功后，生成扣费成功信号。然后执行步骤s103，收费设备106根据扣费成功信号向栏杆104发送栏杆控制信号，以控制栏杆104抬起，从而对已交纳高速公路通行费的首辆未交易车辆客车放行。然后执行步骤s104、收费设备在车辆离开后控制所述栏杆下降。然后执行步骤s105，收费设备106接收到车辆离开信号后，删除车辆缓冲队列中首辆未交易车辆的车辆编号，以维护车辆缓冲队列。

针对步骤s102分支，若首辆未交易车辆队列头对应车辆为第二类型，例如货车，则从车辆缓冲队列中获取与该首辆未交易车辆关联的车辆重量数据，结合天线101提供的车辆通行数据来计算首辆未交易车辆货车需要交纳的高速公路通行费，并生成第二缴费信号。收费设备106控制车牌无感支付设备107根据第二缴费信号对队列头货车进行扣费，扣费成功后，生成扣费成功信号。然后执行步骤s103，收费设备106根据扣费成功信号向栏杆104发送栏杆控制信号，以控制栏杆104抬起，从而对已交纳高速公路通行费的队列头货车放行。然后执行步骤s104、收费设备在车辆离开后控制所述栏杆下降。然后执行步骤s105，收费设备106接收到车辆离开信号后，删除车辆缓冲队列中首辆未交易车辆的车辆编号及其对应的车辆重量数据,以维护车辆缓冲队列。

本实施例通过安装一套系统实现针对etc客车和mtc货车的收费，解决目前etc系统中不能有效的实现货车不停车收费、不能同时满足货车动态综合货车客车混合排队称重及收费等问题。实现货车不停车收费，而且能同时满足货车动态综合货车客车混合排队称重及收费，从而允许货车高速通过，大大提高公路的通行能力，降低收费管理的成本效果。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种混合模式车道系统的示意图。本实施例是在实施例一基础上进行的细化。参考图3，该混合模式车道系统具体还包括第一光栅1021、第二光栅1022、摄像设备109、前端费显110和后端费显111。

本实施例中，光栅组细化为沿车道行驶方向设置有第一光栅1021和第二光栅1022；所述第一光栅1021与第二光栅1022分别与收费设备107相连接。所述第一光栅1021和第二光栅1022间隔0.5米。具体的，第一光栅或第二光栅被遮挡时，会向收费设备传递电平信号。收费设备通过同一车辆触发第一光栅和第二光栅的先后顺序判定车辆是在沿车道方向行驶，或逆向行驶。若车辆为沿车道方向行驶，收费设备则在车辆缓冲队列的队尾增加一个元素，用于存储车辆编号和车辆信号；若车辆为逆向行驶，收费设备则在车辆缓冲队列的队尾删除一个元素。

本实施例中，车牌无感支付设备107包括至少一个摄像设备109。其中，摄像设备是用于获取车辆车牌信号的设备。具体的，天线通过对车载设备的感应，可以获得车辆车牌信号。单独为车牌无感支付设备增加摄像头，是为了增加仅开通了车牌无感支付而没有开通其他支付方式的车辆增加用户体验。

本实施例中，天线101为相控阵天线。一般的，相控阵天线包括由天线子阵构成的发射天线阵、由天线子阵构成的接收天线阵、相控阵发射组件、相控阵接收组件、波控接口、通讯控制模块、地感接口、车速计算模块、车辆跟踪模块、电源通讯适配器和安全认证模块；其中，发射天线阵的天线子阵与接收天线阵的天线子阵分别通过馈线网络连接至相控阵发射组件和相控阵接收组件的各路射频信号处理单元。进一步的，通过对射频信号处理单元中的移相器和衰减器赋值，实现对各天线子阵的相位和幅值控制。另外，通讯控制模块负责基带的编码/解码、调制/解调、hdlc(high-leveldatalinkcontrol，高级数据链路控制)/dsrc(dedicatedshortrangecommunications，专用短程通信技术)通信流程控制。同时，地感线圈接口所采集的信号，可用于估算车辆位置和速度，并计算出波控指令。之后，通过波控接口，分别控制相控阵发射组件与相控阵接收组件的各路移相器和衰减器，实现数字波束跟踪车辆。另外，电源通讯适配器和安全认证模块，用于实现天线与上位机的有线远距离通讯连接，并安装有安全认证模块psam(purchasesecureaccessmodule，销售点终端安全存取模块)卡。

本实施例中，感应器105可以为地感线圈、光栅、激光或地磁。称重设备103支持连续称重。可选的，第二光栅1022可以复用称重设备103上的光栅。混合模式车道系统还包括费显设备；所述费显设备与所述收费设备相连，构成接收当前车辆指示信号的第七线路。费显设备包括前端费显110与后端费显111。前端费显110用于显示未完全通过光栅组102的车辆的交易信息，所述后端费显111用于显示车辆队列中未踩到感应器105的车辆的交易信息。同时，费显设备还可以用于显示“xxx地方欢迎你”等标语。

本实施例中，栏杆104前预设距离处设置有移动支付设备112，移动支付设备112与收费设备106相连；其中，移动支付设备112用于车辆通过其他方式进行缴费。其中，移动支付设备112根据第一缴费信号或第二缴费信号生成二维码，车主通过扫描的方式进行费用的支付。可选的，移动支付设备112与车牌无感支付设备107可以集成为一个设备，集成后的该设备有扫码支付、车牌无感支付的功能。

本实施例通过安装一套系统实现针对etc客车和mtc货车的收费，解决目前etc系统中不能有效的实现货车不停车收费、不能同时满足货车动态综合称重及收费等问题。实现货车不停车收费，而且能同时满足货车动态综合称重及收费，从而允许货车高速通过，大大提高公路的通行能力，降低收费管理的成本效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。