一种混合模式车道管理系统的制作方法

本实用新型实施例涉及ETC车道相关技术，尤其涉及一种混合模式车道管理系统。

背景技术：

ETC(Electronic Toll Collection)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祈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、信息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，车主只要在车辆挡风玻璃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：

本实用新型提供一种混合模式车道管理系统，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。

本实用新型实施例提供了一种混合模式车道管理系统，该系统包括：沿车道行驶方向设置的称重设备、第一感应器、栏杆和第二感应器，所述混合模式车道管理系统还包括收费设备和天线；

所述称重设备与所述收费设备相连，以构成传送车辆重量信号的第一线路；

所述天线与所述收费设备相连，以构成传送车辆扣费信号、车辆类型信号和扣费成功信号的第二线路；

所述第一感应器的位置和天线的通信范围对应，所述第一感应器与所述收费设备相连，以构成传送车辆位置信号的第三线路；

所述栏杆与所述收费设备相连，以构成传送栏杆控制信号的第四线路；

所述第二感应器与所述收费设备连接，以构成传送车辆离开信号的第五线路。

本实用新型通过安装一套系统实现针对ETC客车和ETC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为本实用新型实施例一提供的一种混合模式车道管理系统的示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的一种混合模式车道管理系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型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实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种混合模式车道管理系统的示意图。该系统适用于通行轿车、客车和货车等各种车型的车道。

其中，本实施例提供的车道是指安装有ETC(Electronic Toll Collection，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；轿车和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，轿车和客车具体的每公里单价又有所不同。

结合图1，本实施例提供的一种混合模式车道管理系统，具体包括：沿车道行驶方向设置的称重设备101、第一感应器102、栏杆103和第二感应器104，混合模式车道管理系统还包括收费设备105和天线106。

称重设备101与收费设备105相连，以构成传送车辆重量信号的第一线路。

其中，称重设备101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101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通过第一线路发送给收费设备105。本实施例对第一线路的构成方式不作限定，可以是无线连接或有线连接。

其中，收费设备105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105从获取的车辆重量信号中解析出货车的车辆重量，并进一步根据货车的车辆重量计算货车车主需要交纳的高速公路通行费。

需要说明的是，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，如轿车、货车和客车等。由于轿车、货车和客车的收费标准不同，收费设备105在计算车辆的高速公路通行费前，需要对车辆的车辆类型进行确定。

可选的，在收费设备105中建立车辆重量缓存队列，该车辆重量缓存队列用于存储从称重设备101发送的车辆重量信号中包括的车辆重量数据，进一步确定车辆与车辆重量的对应关系。其中，缓存队列符合“先进先出”的特点。

可选的，该车辆重量缓存队列用于存储车辆元素，车辆元素至少包括车载电子标签识别号、车辆类型、车辆位置、车辆重量数据和车辆缴费信息。

其中，车载电子标签识别号用于唯一确定车载电子标签，车载电子标签安装在车辆挡风玻璃上；车辆类型至少包括客车、货车和轿车；车辆位置是车辆在车道中的具体坐标；车辆重量数据通过称重设备101发送的车辆重量信号中获得；车辆缴费信息至少包括：缴费状态。

需要说明的是，每一次只对车辆重量缓存队列中首辆未扣费的车辆进行收费。若该车辆为货车，则从车辆重量缓存队列中获取预取与该货车对应的车辆重量，作为收费依据。若该车辆为客车或轿车，则无需使用该车辆对应的车辆重量。

本实施例对如何确定车辆的车辆类型不作限定，本实施例以设置天线106为例进行说明。

天线106与收费设备105相连，以构成传送车辆扣费信号、车辆类型信号和扣费成功信号的第二线路。

其中，天线106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息(如标识信息、身份信息和属性信息等)。本实施例中，车载电子标签中存储的车辆信息至少包括车辆通行数据、车辆类型和余额。

可选的，天线106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-Level Data Link Control，高级数据链路控制)/DSRC(Dedicated Short Range Communications，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(Purchase Secure Access Module，销售点终端安全存取模块)卡。

第一感应器102的位置和天线106的通信范围对应，第一感应器102与收费设备105相连，以构成传送车辆位置信号的第三线路。

其中，第一感应器102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。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，第一感应器102用于识别车辆位置，并生成车辆位置信号。也就是说第一感应器102用于生成车辆位置信号，其中，车辆位置信号至少包括车辆位置。收费设备105还用于在车辆重量缓存队列中对应的车辆元素中，添加车辆位置。

可选的，第一感应器102的数量为至少一个，且第一感应器102的位置和天线106的通信范围对应。本实施例对二者的对应关系不作限定，可以是第一感应器102分布在天线106的通信范围内；也可以是第一感应器102的分布与天线106的通信范围部分覆盖。

具体的，如图1所示，阴影部分对应天线106的通信范围，第一感应器102分布在天线106的通信范围内。当车辆经过第一感应器102时，第一感应器102根据该车辆位置生成车辆位置信号，并传送至收费设备105。

可选的，在收费设备105接收到车辆位置信号后，收费设备105动态控制天线106的通信范围，读取该车辆位置处预设范围的车载电子标签，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，写入扣费信息等。本实施例中，收费设备105根据车辆位置，动态控制天线106的通信范围到该车辆位置的车载电子标签，使得天线106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，并将该车辆类型信号通过第二线路发送给收费设备105，表明第一感应器102获得的车辆位置与天线106读取的车载电子标签相匹配。在此过程中，收费设备105还用于将车辆位置、车载电子标签识别号和车辆类型添加到车辆重量缓存队列的对应的车辆元素中。

可选的，天线106为相控阵天线，在收费设备105接收到车辆位置信号后，天线106与其通信范围内的车载电子标签建立通信，并对其进行读写处理，即至少可以实现：读取如前所述的车辆通行数据、车辆类型，写入扣费信息等。特别是，在本实施例中，天线106还可以获取车载电子标签位置，其中，车载电子标签位置为车载电子标签在车道的坐标。在本实施例中，收费设备105根据各个车载电子标签位置和第一感应器102获取的各个车辆的车辆位置进行一一匹配，确定车辆位置和车载电子标签对应同一辆车。在此过程中，收费设备105还用于将车辆位置、车载电子标签识别号、车载电子标签位置和车辆类型添加到车辆重量缓存队列的对应的车辆元素中。

本实施例对第二线路的构成方式不作限定，可以是无线连接或有线连接。

进一步的，在一实施例中，在收费设备105接收到天线106读取的车辆类型信号后，根据车辆类型信号和车辆重量信号，生成包括车辆缴费数据的车辆扣费信号，再控制天线106根据车辆扣费信号向车载电子标签写入扣费信息，并在扣费信息写入成功后，将天线106生成的扣费成功信号通过第二线路发送给收费设备105。

具体的，在收费设备105接收到天线106读取的车辆类型信号后，当车辆类型信号中包含的车辆类型指定车辆为客车或轿车时，仅根据车辆通行数据计算车辆缴费数据，其中，车辆通行数据至少包括：车辆类型，高速路出入口等。进而收费设备105生成包括该车辆缴费数据的车辆扣费信号。之后，控制天线106根据车辆扣费信号向车辆的车载电子标签写入扣费信息，并生成扣费成功信号。

另外，当车辆类型信号中包含的车辆类型指定车辆为货车时，从车辆重量缓存队列中获取对应的车辆重量数据，并根据车辆重量数据和车辆通行数据计算车辆缴费数据，其中，车辆通行数据至少包括：车辆类型，高速路出入口等。进而收费设备105生成包括该车辆缴费数据的车辆扣费信号。之后，控制天线106根据车辆扣费信号向货车的车载电子标签写入扣费信息，并生成扣费成功信号。

需要说明的是，若在该车辆位置处预设范围未检测到车载电子标签，则表明该车辆未安装车载电子标签，则进行其他方式的收费方式，如移动支付或人工支付，其对车辆的收费方式，同样根据车辆类型进行区分。

通过设置第一感应器102和天线106二者配合来实现车辆的定位和车载电子标签的读写，可以根据位置匹配精准交易防止跟车干扰，有利于确定车辆位置和车载电子标签的对应关系，使得通过检测到未安装车载电子标签的车辆并使用其他方向进行收费。

栏杆103与收费设备105相连，以构成传送栏杆控制信号的第四线路。

其中，栏杆103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。

具体的，收费设备105根据接收到的扣费成功信号，确定处于车辆重量缓存队列中队列头的车辆扣费成功，即将该车辆对应的车辆元素中的车辆缴费信息标记为已扣费。之后，向栏杆103发送栏杆控制信号，以控制栏杆103抬起，从而对已交纳高速公路通行费的车辆放行。

需要说明的是，该扣费成功信号可以是由天线106生成，也可以是在进行其他收费方式，收费成功后由收费设备105确定生成。且本实施例对第四线路的构成方式不作限定，可以是无线连接或有线连接。

第二感应器104与收费设备105连接，以构成传送车辆离开信号的第五线路。

其中，第二感应器104可以为地感线圈、地磁传感器或光栅。

具体的，当第二感应器104检测到车辆经过时，第二感应器104生成车辆离开信号，并将其通过第五线路发送至收费设备105。收费设备105收到车辆离开信号后，确定车辆已离开车道，向栏杆103发送栏杆控制信号，以控制栏杆103下降，防止未扣费车辆通过。且在第二感应器104检测到车辆离开时，收费设备105删除车辆重量缓存队列中对应的车辆元素，将队列中下一条对应的车辆元素作为队列头。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的一种混合模式车道管理系统的示意图。本实施在上述实施例的基础上进一步细化，参考如图2，该混合模式车道管理系统具体还包括第三感应器107和无感支付设备108。

天线106与栏杆103间设置有第三感应器107，第三感应器107与收费设备105相连，以构成传送车辆占道信号的第六线路。

其中，第三感应器107可以为地感线圈、地磁传感器或光栅。

具体的，当第三感应器107检测到车辆时，生成车辆占道信号，用于表示有车辆在第三感应器107的位置。

需要说明的是，车辆占道有两种情况。

第一种是车辆完成扣费，此时栏杆103为抬起状态，车辆可以通行，天线106扣费功能不受影响，继续对该车辆后面的车辆进行检测和扣费。

第二种是车辆未进行扣费。此时栏杆103为下降状态，对滞留在第三感应器107位置的车辆只能通过其他收费方式进行扣费，如移动支付或人工支付。未扣费的情况可能是车辆未安装车载电子标签、车载电子标签余额不足或者车速过快导致的车载电子标签漏检等。收费设备105在通过第六线路接收到车辆占道信号后，收费设备105确认占道的车辆未扣费，则收费设备105通过第二线路向天线106传送停止扣费信号，以控制天线106停止扣费。

通过设置第三感应器107在检测到车辆时，生成车辆占道信号，并控制天线106停止扣费，可以防止天线106对其他车辆扣费，导致栏杆103抬起，而使未扣费的车辆离开。

需要说明的是，由于前面若在该车辆位置处预设范围未检测到车载电子标签，则表明该车辆未安装车载电子标签，则进行其他收费方式，如移动支付或人工支付，在进行其他收费方式进行扣费时，控制天线106停止扣费，这样的设置可以防止天线106对其他车辆扣费，导致栏杆103抬起，而使未扣费的车辆离开。二者结合，具有更好的可靠性。

可选的，第三感应器107、第一感应器102和第二感应器104之间的距离小于等于预设最长距离，其中，预设最长距离可以设置为市面上长度最短的车辆的长度，保证第三感应器107、第一感应器102和第二感应器104之间不存在空洞(即不能容纳一辆车)。通过设置第三感应器107，加大天线与栏杆的距离，可提高体验度(增大了车辆的抬杆距离)。

在上述实施例的基础上，称重设备101可为连续称重设备或不连续称重设备。若称重设备101为连续称重设备，可选的，称重设备101为弯板称台设备，天线106控制范围在13.5米及其以内。由于称重设备101为弯板称台设备，称重检测区域较小，天线106控制范围在13.5米及其以内，保证天线106控制范围足够大，增加车辆的交易距离，提高用户体验度，增加车辆的交易距离，提高用户体验度，避免漏检。

若称重设备101为不连续称重设备，则在称重设备101前设置挡车器(栏杆)，挡车器与称重设备101间还设置有第四感应器(图未示)。

其中，第四感应器可以为地感线圈、地磁传感器或光栅。

可选的，第四感应器还可以复用称重设备101中的车辆检查器，该车辆检查器可以为地感线圈、地磁传感器或光栅。

具体的，当称重设备101中没有车辆时，挡车器保持常开状态；当车辆通过挡车器，并被第四感应器检测到后，收费设备105控制挡车器下降，用于限制后一辆车辆进入称重设备101；当车辆通过称重设备101后，挡车器抬起，使得车道属于可通行状态。

需要说明的是，若称重设备101为连续称重设备，也可以在称重设备101前设置挡车器(栏杆)，挡车器与称重设备101间还设置有第四感应器(图未示)，保证称重的正确性。

在上述实施例的基础上，栏杆103前第一预设距离处设置有无感支付设备108，无感支付设备108与收费设备105相连；其中，无感支付设备108用于车辆通过预设方式进行缴费。

其中，无感支付又称车牌付，是移动支付的一种。即预设方式可以是车牌付，车主提前注册车辆和绑定账户后，收费设备105通过识别车牌后，在后台进行扣费。同时，无感支付设备108也支持扫码支付等多种支付方式作为预设方式。

本实施例通过安装一套系统实现针对ETC客车和ETC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，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型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实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。