一种免抬杆快速通过高速公路出口的方法与流程

本发明涉及高速公路交通控制技术，特别涉及利用远程通信技术完成车辆通行控制的技术，尤其涉及一种免抬杆快速通过高速公路出口的方法。

背景技术：

现有的高速公路通行方式中，车辆在进入收高速公路时需要在高速公路入口停车取磁卡后通行杆才抬起放行，车辆在离开高速公路时需要停车缴费后通行杆才抬起放行，由于取卡和缴费的过程需要停车并且进行操作，使得车辆通过通行站时浪费通行时间。etc技术发展后，可以在车辆进入高速公路时在高速公路入口进行拍照识别车牌号生成车辆的电子记录，然后当车辆驶离高速公路时在高速公路出口处通过拍照识别车牌后自动扣款实现车辆放行，实现车辆不停车出入高速公路。

然而，对于不停车收费系统而言，不能提前超长距离收费，只有车辆靠近通行站时才能实现进入和缴费，因此车辆在靠近通行站不可避免地需要将挡减速，等待通行杆抬起后才能通行，此过程耗时较多，不能实现车辆高速通过通行站。为此2016108158544号专利提出了一种道路通行站点的快速通行、收费的方法及其系统，在该方法中，经由实时获取车辆实时位置信息，并考虑到车辆与通行站的实时距离以及车辆在通行杆抬起的所需时间内车辆行驶的距离，解决了现有高速公路通行过程中需减速或停车后才能实现通行的缺陷。但是在该发明中，需要车辆提前于车辆端在多个通行口中进行选择，从而使得车辆在即将进入通行站时必须进行并线准确进入事先选择的通行口，尤其是高速公路通常都是多车道并用，造成在通行站附近多个车辆可能存在并线冲突，造成混乱影响通行速度，再者，在该发明中，对于每一辆车辆通行时都需要重新抬起通行杆，车辆通过后再落下通行杆，当需要经过同一通行口的车辆较多并且车距较小的情况下，通行杆的落下将对后续车辆造成不利影响，虽然该发明中提出当车辆距离通行站的实际距离小于通行杆抬起时间车辆行驶距离时将抬杆时机设置为标准抬杆时间减去预先设定的防撞毁时间，但是该设置方式并不可行，具体原因在于在确定距离不足时已经不可避免地不能实现车辆到达时抬杆，因此根本没有提前抬杆的可能。

鉴于此，本发明提出了一种免抬杆快速通过高速公路出口的方法，经由本发明，能够实现在不需要车辆提前选择通道口的情况下，自由选择想要通行的出口，例如根据实际通过某一出口的车辆的多寡进行选择，并且能够实现在车辆连续驶出某一出口时在通行杆保持抬起状态下连续通过，不仅有利于后续车辆安全通过，而且减少了抬杆落杆次数，延长通行杆的使用寿命，减少通行杆大量抬起和落下造成的精度影响。

技术实现要素：

为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种免抬杆快速通过高速公路出口的方法，高速公路出口的通行站设有多个通行通道，所述多个通行通道均为直线通道，每一个通行通道的出口处设置通行杆，所述通行杆包括用于连接支撑架的刚性部分和用于阻拦车辆的柔性部分，所述方法包括：通行站实时获取多个车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息和车辆行驶速度v1，v2，……，vn；对于每一车辆i，计算该车辆与每个通行杆之间的距离lai1，lai2，……，laim；对于每一个通行杆j，在其处于抬起状态情况下，当存在朝向通行站行驶的车辆i、并且车辆i不满足通行条件、并且车辆i与通行杆j之间的距离laij＝min(lai1，lai2,......,laim)时，根据车辆i的行驶速度确定是否满足落下时机，并在满足落下时机的情况下对通行杆j进行落下操作；其中，n为高速公路上行驶的与通行站处于远程通信状态的车辆总数，1≤i≤n，m为高速公路通行站通行通道总数，1≤j≤m，min为取最小值函数。

优选地，根据车辆i的行驶速度确定是否满足落下时机包括：计算当车辆i与通行杆j之间的距离满足laij∈[ly1，ly2]的距离条件时即认为满足落下时机，否则认为不满足落下时机；其中g为重力加速度，μ为摩擦系数，t为预先设定的时间参数，ls为预先设定的距离参数，max为取最大值函数。

优选地，，在满足所述距离条件的情况下，进一步判断冲突条件是否成立，所述冲突条件为存在朝向通行站行驶的车辆k、并且车辆k满足通行条件、并且车辆k与通行杆j之间的距离lakj＝min(laik，lak2,......,lakm)、并且lakj＜laij，如果所述冲突条件不成立即认为满足落下时机，否则认为不满足落下时机。

优选地，当所述冲突条件成立的情况下，直至所有满足所述冲突条件的车辆k均完全通过通行杆后，对通行杆j进行落下操作。

优选地，对于每一个通行杆j，在其处于落下状态的情况下，确定满足如下控制条件的所有车辆q，所述控制条件为存在朝向通行站行驶的车辆q、并且车辆q与通行杆j之间的距离laqj＝min(laq1，laq2,......,laqm)，根据所有满足控制条件的车辆q与通行杆j之间的距离确定与通行杆j距离最短的车辆q’，如果车辆q’不满足通行条件，则保持通行杆j处于落下状态，如果车辆q’满足通行条件，则对通行杆j进行抬杆操作。

优选地，当通行站确定保持通行杆j处于落下状态的同时，通行站向车辆q’发送指示通行杆j处于落下状态的信息。

优选地，通行站对通行杆j进行落下操作的同时，通行站向车辆i发送指示通行杆j处于落下状态的信息。

优选地，对于每一个通行杆j，在其处于落下状态情况下，当满足突发条件时，松脱通行杆j的刚性部分和柔性部分的连接，所述突发条件为存在朝向通行站行驶的车辆p且lapj＝min(lap1，lap2,......,lapm)且lapj＜vp*t1，其中，t1为通行杆抬起所需时间。

优选地，所述通行条件为车辆已缴足高速费或者车辆为免费通行车辆。

优选地，高速费的缴纳是由用户通过车载系统或移动装置上的app主动缴纳，或者在车辆朝向通行站行驶达到预定距离值时由通行站向车载系统或移动装置发送缴纳信息后由用户确认后自动缴纳。

附图说明

图1是根据本发明实施例的免抬杆快速通过高速公路出口的方法的流程图。

具体实施方式

多种方式可以用于实施本发明，包括实施为方法，过程，装置，系统及其结合。在本说明书中，这些实施或者本发明可以采用的任何其他形式可以称为技术。一般而言，可以在本发明的范围内变更公开的方法的步骤顺序。

下文与图示本发明原理的附图一起提供对本发明一个或者多个实施例的详细描述。结合这样的实施例描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本发明涵盖诸多替代、修改和等同物。在下文描述中阐述诸多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。出于示例的目的而提供这些细节，并且无这些具体细节中的一些或者所有细节也可以根据权利要求书实现本发明。

以下结合说明书附图详细描述本发明，尤其是具体的方法步骤和技术效果将在以下内容中予以详细描述。

在本发明中，在通行站设有多个通行通道，所述多个通行通道均为直线通道，通行杆设置在每一个通行通道的出口处，即在每一个通行通道的出口处设置通行杆，通行通道由通行杆向高速公路通行方向相反方向延伸至通行通道入口，通行杆包括用于连接支撑架的刚性部分和用于阻拦车辆的柔性部分，两者的连接采用卡扣方式，该卡扣连接可由通行站通过控制信号控制其松脱，所述松脱的含义为两者两者的卡扣连接处于松散状态，在很小的外力作用下即会使得两者处于非连接状态，其中柔性部分的设计是为了避免发生控制异常等状况时，车辆高速通过通行杆，造成通行站和车辆的严重损毁。

车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息和车辆行驶速度v1，v2，……，vn信息通过车载的智能设备获取并传送到通行站监控系统，在本实施例中，通行站通过无线通信的远程服务器接收来自车载智能设备的车辆行驶信息。所述智能设备包括定位模块、位移传感器、信息发送模块、信息接收模块和处理器，处理器连接着定位模块、信息发送模块、信息接收模块、位移传感器，处理器还可以进行速度、加速度、加速度变化率的计算。定位模块、位移传感器集成于智能设备中，只要一台智能设备就可以实现加速度变化率计算和定位功能，定位模块为gps定位模块或者北斗卫星定位模块，能够实现高速公路车道定位。车辆行驶信息为车辆在高速公路上的行驶信息，包括车辆位置、车辆速度和行驶方向中的一种或多种。在车辆的行驶过程中，车辆智能设备实时采集车辆位置信息、车辆速度以及车辆的行驶方向，并将上述信息发送给服务器。根据车辆行驶信息，服务器检测车辆是进入通行站一定距离范围之内。当服务器检测到车辆进入通行站一定距离范围之内，服务器使通行站与车载智能设备建立通信，通行站接收车载智能设备发送的车辆行驶信息。在本实施例中，每个车道上的通行站(收费亭、通行杆)都配置一个智能终端，便于独立的对应车道上行驶车辆的车载智能终端通信。

图1示出根据本发明实施例的免抬杆快速通过高速公路出口的方法的流程图。如图1所示，所述方法包括：通行站实时获取多个车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息和车辆行驶速度v1，v2，……，vn，其中所述车辆的位置信息用于计算车辆与每个通行杆之间的实际距离，车辆的行驶方向信息用于确定哪些车辆是即将通行的车辆，车辆的行驶速度用于计算通行杆抬起时机和落下时机。对于每一车辆i，计算该车辆与每个通行杆之间的距离lai1，lai2，……，laim，例如在通行通道有5个，实时获取的车辆数量为10辆的情况下，需要计算50个距离信息。对于每一个通行杆j，在其处于抬起状态情况下，当存在朝向通行站行驶的车辆i、并且车辆i不满足通行条件、并且车辆i与通行杆j之间的距离laij＝min(lai1，lai2,......,laim)时，根据车辆i的行驶速度确定是否满足落下时机，并在满足落下时机的情况下对通行杆j进行落下操作；其中，n为高速公路上行驶的与通行站处于远程通信状态的车辆总数，1≤i≤n，m为高速公路通行站通行通道总数，1≤j≤m，min为取最小值函数，经由条件laij＝min(lai1，lai2,......,laim)该步骤使得通行站能够根据车辆的实际位置判断车辆所要通过的通行通道，并且在本发明中，通行通道入口至通行杆之间的通行通道部分设置为两个相邻的通行通道之间设有阻碍车辆并线的设施，因此得以更加准确地确定车辆所要通行的通行通道，并且由于上述设施的设置，使得车辆均提前确定所要通行的通行通道，不会在通行站附近发生并线冲突等情况。其中所述通行条件为车辆已缴足高速费或者车辆为免费通行车辆。

本发明中，根据车辆i的行驶速度确定是否满足落下时机包括：计算当车辆i与通行杆j之间的距离满足laij∈[ly1，ly2]的距离条件时即认为满足落下时机，否则认为不满足落下时机；其中g为重力加速度，μ为摩擦系数，t为预先设定的时间参数，ls为预先设定的距离参数，max为取最大值函数。其中，值是车辆i从当前速度值vi减速到停止状态所需的距离，vi*t是在司机反应时间段内车辆以当前速度值vi行驶的距离，ls是预留距离，ls是固定值，例如3米或5米，该参数的设计还能够为司机预留一个视觉安全距离，即车辆在到达通行杆之前的ls距离时司机即能够确定通行杆已经完全抬起，避免车辆到达通行杆瞬间才完成抬起动作司机紧张做出其他动作影响行车安全降低通行效率，由此，当车辆i不满足通行条件时有足够的时间刹车，且提供预留距离作为缓冲以避免车辆i与通行杆j发生碰撞。

本发明中，默认情况下，通过通行站和车辆间的信息通信交互使得车辆能够及时意识到车辆是否会得以放行，并且通常情况下为车辆留有足够的距离完成刹车操作，具体方法步骤如上所述。然而可能出现的例外情形是在通行站发现有车辆i不满足通行条件并且在车辆i行驶入前述距离范围内准备落杆操作时，尚存在早于车辆i进入同一通行通道但是满足通行条件的车辆k，此时如果不对落杆操作的时机进行调整，则可能造成先于车辆i进入同一通行通道的车辆k也被拦住，因此造成通行冲突。对此，为了进一步解决这一冲突问题，本发明中，在满足所述距离条件的情况下，进一步判断冲突条件是否成立，所述冲突条件为存在朝向通行站行驶的车辆k、并且车辆k满足通行条件、并且车辆k与通行杆j之间的距离lakj＝min(laik，lak2,......,lakm)、并且lakj＜laij，如果所述冲突条件不成立即认为满足落下时机，否则认为不满足落下时机。当所述冲突条件成立的情况下，直至所有满足所述冲突条件的车辆k均完全通过通行杆后，对通行杆j进行落下操作。

本发明中，对于每一个通行杆j，在其处于落下状态的情况下，确定满足如下控制条件的所有车辆q，所述控制条件为存在朝向通行站行驶的车辆q、并且车辆q与通行杆j之间的距离laqj＝min(laq1，laq2,......,laqm)，根据所有满足控制条件的车辆q与通行杆j之间的距离确定与通行杆j距离最短的车辆q’，如果车辆q’不满足通行条件，则保持通行杆j处于落下状态，如果车辆q’满足通行条件，则对通行杆j进行抬杆操作。由此，当车辆q’与车辆i为同一车辆时，仅需车辆i通过操作满足通行条件后，通行杆j即会进行抬杆操作，如果车辆q’与车辆i不为同一车辆，例如在通行杆j落下后车辆q’提前于车辆i驶向通行杆j，这可能由于车辆q’骑线行驶等造成通行站的误判等原因，则通行杆j即会进行抬杆操作，虽然根据本发明上下文所记载的内容，出现车辆q’与车辆i不为同一车辆的情况发生的概率很小，但是本步骤的提出实现了一种校准方式，对于上述例外情形予以应对，作为本发明的补充是有益的。

本发明中，当通行站确定保持通行杆j处于落下状态的同时，通行站向车辆q’发送指示通行杆j处于落下状态的信息，通行站对通行杆j进行落下操作的同时，通行站向车辆i发送指示通行杆j处于落下状态的信息。经由这些指示信息使得车辆得到通行杆j处于落下状态即车辆不能通过通行站的提醒，车辆能够根据这些信息作出减速或缴纳高速费等操作，保证了车辆通行的安全性。

本发明中，对于每一个通行杆j，在其处于落下状态情况下，当满足突发条件时，松脱通行杆j的刚性部分和柔性部分的连接，所述突发条件为存在朝向通行站行驶的车辆p且lapj＝min(lap1，lap2,......,lapm)且lapj＜vp*t1，其中，t1为通行杆抬起所需时间。经由上述步骤，使得当发生意外情况时，尤其是车辆距离通行杆的实际距离已经不够车辆保持速度的情况下通行杆能够完全抬起，即可能发生车辆与通行杆的碰撞时，通行杆提前做出反应，即使得用于阻碍车辆通行的柔性部分松脱，避免造成不必要的危险。

本发明中，高速费的缴纳是由用户通过车载系统或移动装置上的app主动缴纳，或者在车辆朝向通行站行驶达到预定距离值时由通行站向车载系统或移动装置发送缴纳信息后由用户确认后自动缴纳。其中，所述缴费操作的缴费时机是与车辆事先约定的，例如车辆在进入高速公路入口前已经确定需要在哪一个出口驶出，即可提前通过车载终端或手机app进行缴费，或者车辆在进入前述的通行站通行通道入口前进行自主缴费，或者由通信站根据车辆位置提前提醒车辆缴费，即高速费的缴纳是由用户通过车载系统或移动装置上的app主动缴纳，或者在车辆朝向通行站行驶达到预定距离值时由通行站向车载系统或移动装置发送缴纳信息后由用户确认后自动缴纳。应当理解，本发明中车辆进入高速公路入口时，入口处的通行站通过与车辆通信并根据车辆与通行杆之间的距离变化情况，获取进入高速公路的车辆的唯一识别号，例如车牌号或手机号，以此作为缴费依据。

本发明中，所述相邻的通行通道之间设有阻碍车辆切换通行通道的设施，并且通行通道入口至通行杆的距离设置为其中vmax为高速公路通行站处最高限速的速度值，其他参数含义参见前述记载。经由所述通道距离的设置以及前述通行站向车辆发送的指示通行杆j处于落下状态的信息，司机能够做出充分的响应，以避免不必要的危险发生。经由通行通道入口至通行杆的距离的设置，使得车辆在通行通道入口即可预估通行杆正处于即将抬起或抬起状态，进一步接收指示通行杆j的状态的信息，车辆可放心保持速度通行，否则车辆能够根据这些信息判断可能发生异常等情况，需要减速等操作，保证了车辆通行的安全性。

本发明中的通行站设置于高速公路出口，即本发明所述方法适用于高速公路出口，且所有的通行杆默认处于抬起状态。所述通行站仅实时获取朝向通行站行驶且距离通行站预定距离的多个车辆的位置信息、车辆的行驶方向信息和车辆行驶速度。即通行站仅与朝向通行站行驶且距离通行站预定距离的多个车辆处于远程通信状态，并且还根据车辆位置信息排除与辅路段上行驶的车辆进行远程通信。由于本发明需要实时接收多个车辆的多个信息，在高速公路车辆较多时，为了避免处理不必要的车辆信息，因此通行站仅接收可能驶入通行站的车辆信息，经由以上设定能够实现上述目的，有效减少通行站数据处理的数据量，提高工作效率。

需要说明的是，本发明尽可能全面地考虑到高速公路各种情况的发生，对于有意违反交通法规、故意不缴费尾随前车、强行冲击通行站的车辆，可能发生车辆与通行杆的碰撞，因此本发明的通行杆阻碍车辆通行的部分设计为柔性的且根据前述论述必要时处于松脱状态。

综上，相较于现有技术，根据本发明提供的技术方案能够实现如下技术效果：高速公路车辆不减速通过高速公路通行站，能够实现在不需要车辆提前选择通道口的情况下，自由选择想要通行的通行通道，能够实现在车辆连续经过某一通行通道时在通行杆保持抬起状态下连续通过，有利于后续车辆安全通过，减少了抬杆落杆次数，延长通行杆的使用寿命，减少通行杆大量抬起和落下造成的精度影响。其他更具体的有益效果在上文各个段落中有所记载，在此不在赘述。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。