专利名称：一种双通信区电子不停车收费车道系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子不停车收费车道系统，具体是指一种双通信区电子不停车收费车道系统。
背景技术：
目前，在电子不停车收费(ETC)车道系统中，车辆通过车载机(OBU)在单个通信区内(通信区激活后，通信区的大小及位置不可变)与天线进行微波通信，完成电子不停车收费交易。现有的ETC车道系统按通信区的大小，可以分为长通信区ETC系统和短通信区ETC系统两种，其ETC交易逻辑有(1)上锁为使OBU交易串行化及防止跟随车辆OBU的影响，车道系统需锁定交易中的OBU。锁定后，系统只与该OBU进行交易，直到交易完成或满足其它解锁条件为止。
(2)解锁具备以下条件之一时解锁①OBU正常交易完成；②车辆离开抓拍地感；③抓拍地感上没有车辆的前提下，有车辆离开触发地感。
(3)锁空OBU当触发地感检测到有车辆存在后，系统在设定时间内(通常2～3秒)没有检测到OBU，则停止搜索，即进入所谓的锁空OBU状态，以防止与后续车辆的OBU进行交易而导致前车被非法放行。
现有的ETC车道系统存在以下缺陷(1)长通信区ETC系统跟车干扰严重通信区约为自动栏杆前2～10米之间，由于通信区范围大，经常有多辆车同时处于天线通信区内的现象，当前端的车辆不能正常交易而后车可进行交易时，就会出现前车被放行而后车被拦截的错误，称之为跟车干扰。
(2)短通信区ETC系统车辆通行速度低通信区约为自动栏杆前1～6.5米之间，进行交易时，车辆离自动栏杆较近，因此只能慢速通过，从而降低了ETC车道的通行效率。
(3)自动栏杆附近存在通信盲区现有的车道布局中，天线位于栏杆前2米左右，由于天线和OBU的方向特性，OBU在到达天线下方时已不能正常通信。因此栏杆前约有2米或以上的通信盲区，当车辆在通信区内没有完成交易而行驶到自动栏杆前时，无法继续进行交易，从而影响车辆通行。
(4)倒车情况严重由于OBU的性能差异及车辆行驶行为的复杂性，实际应用中频繁出现需要车辆倒车的情况。交通繁忙时，倒车十分困难，容易引起ETC车道堵塞。
(5)恶意旁道插队逃费现象无法解决运营中，屡见恶意旁道插队逃费现象，即车辆停留于ETC与相邻车道间的隔离带缺口处，当ETC车道自动栏杆抬起时，快速插入到ETC车道中抢先通过，达到逃费的目的。由于此隔离带缺口是为引导不能正常交易的车辆离开ETC车道所用，不可以封闭，所以无法有效阻止这种恶意插队的逃费现象。
专利权号为ZL9712589.X的中国发明专利提供了“一种不停车的自动收费方法”，这种方法采用两个不同的天线(扇形波束天线、全波束天线)，通过通信区内来的接收信号与通信区外来的接收信号进行比较来识别车辆，虽然这种方案比采用单个扇形波束天线的方案识别准确度有所提高，但其本质仍属于短通信区ETC系统，仍存在前述的缺陷。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种可以减少跟车干扰，保证车辆通行速度，消除栏杆前盲区，减少倒车情况，防范恶意旁道插队逃费的双通信区电子不停车收费车道系统。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现本双通信区电子不停车收费车道系统，包括主控机、天线、自动栏杆、触发地感、抓拍地感、落杆地感、费额显示器等；天线、自动栏杆、触发地感、抓拍地感、落杆地感、费额显示器分别与主控机连接，其特征在于所述天线包括两组不同发射角的无线通信装置，并通过逻辑处理电路相连接，两组无线通信装置覆盖的两个通信区(远通信区、近通信区)部分重叠。
所述两组无线通信装置位于同一天线盒内，并与天线控制器相连接。
所述两组无线通信装置分开设置，分别位于两个天线盒内，两组无线通信装置可与同一天线控制器相连接，亦可分别与两个不同的天线控制器相连接。
所述天线覆盖的两通信区重叠部分沿行车方向长度不小于0.8m。
所述天线安装在龙门架上且位于车道的上方；为了消除栏杆前的通信盲区，所述龙门架可位于自动栏杆后一段距离，一般为1～3米。
所述触发地感、抓拍地感分别设置于天线覆盖的远、近通信区内或分别与远、近通信区部分重叠；所述触发地感后缘与抓拍地感前缘的距离为0.8m～3m；所述触发地感前缘与远通信区前缘距离为-1m～3.5m；所述抓拍地感前缘与近通信区前缘距离为0m～2m；所述落杆地感安装在自动栏杆之后；所述天线在车道平面上的投影中心点到自动栏杆臂在车道平面上的投影中心线之间的距离为0m～3m。
所述车道的隔离带缺口设置有车辆检测装置，所述车辆检测装置与主控机相连接。所述车辆检测装置可以是地感线圈检测器、超声波检测器、红外检测器、雷达检测器、视频检测器等。当车辆经过或停留于隔离带缺口时，车辆检测装置检测到车辆，系统停止与任何OBU的交易，防止恶意旁道插队，减少逃费现象。
利用上述双通信区电子不停车收费车道系统实现的双通信区电子不停车收费方法，其特征在于在车道系统的控制下，根据车辆的位置及交易状态在通信区之间进行切换，放行正常交易车辆或拦截非法车辆。
本双通信区电子不停车收费方法具体可包括下述步骤(1)当车辆进入远通信区的前缘但未到达触发地感时，天线不激活；(2)当触发地感检测到车辆时，激活远通信区，系统对OBU上锁并进行交易；若在设定时间内，系统检测不到OBU，则锁空OBU，报警并提示车辆离开ETC车道；(3)当抓拍地感检测到车辆且当前交易未完成时，系统对OBU解锁，通信区由远通信区切换到近通信区，并在近通信区继续交易；当触发地感和抓拍地感均未检测到车辆存在时，系统切换回远通信区并等待新的车辆到达；(4)交易成功后，车辆放行，生成交易记录；(5)当车辆驶离落杆地感时，栏杆降下。
为解决异常情况下交易正常的车辆被误拦截的问题，系统增加重放行的处理过程(1)将所述天线的不可重读时间设置为足够短，如5～30秒；(2)所述主控机保留设定时间(如60～300秒)内成功交易过的OBU号；(3)若系统处于近通信区工作状态时，检测到OBU，如该OBU号与主控机保留的OBU号有重复，且自动栏杆处于降下状态，则抬杆放行携带该OBU的被误拦截车辆。
与本实用新型技术方案相近似，设置两个以上的通信区(天线)，通过车道控制系统，在这多个通信区(天线)间切换，同样可以实现对ETC车道系统方案的优化。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1)解决跟车干扰问题。当非法车辆进入触发线圈时，会激活远通信区，由于有设定的搜索OBU时间(2～3秒)限制，若该车慢速行驶，则随后车辆无法在此设定的时间内进入通信区，设定时间一过，系统检测不到OBU则锁空，避免与后车进行交易；若该车快速行驶，则极容易进入抓拍线圈并激活近通信区，同时，系统关闭远通信区，从而将后车排斥在有效通信区之外，因此也不会发生跟车干扰问题。
(2)保证车辆通行速度。本实用新型的有效通信区是远、近两个通信区叠加后形成的总通信区，总长度与前述长通信区ETC系统的区域基本一样，因此不会导致车辆的通行速度下降。
(3)消除栏杆前的通信盲区，增强异常情况的处理能力。在前述单通信区ETC系统中，当携有OBU的车辆从相邻车道变道进入ETC车道时，若已靠近栏杆，则进入了通信盲区，该车辆因无法通信而需要倒车，影响通行效率。更为严重的是如果变道时有其它车辆(后车)交易成功，会导致变道车辆在未交易的情况下被误放行，而正常交易的后车却被拦截。采用本实用新型后，由于消除了通信盲区，所以车辆从侧面变道进入时仍处于良好的通信区，从而避免了倒车或误放行现象的发生。
(4)减少了倒车现象，保证ETC车道通行流畅。在前述的单通信区ETC系统中，重试交易需倒车解锁，或因栏杆前通信盲区需倒车到通信稳定区。采用本实用新型后，由于进入近通信区时已经解锁，且对无OBU情况不加锁，所以已无必要进行倒车解锁重试交易；栏杆前的通信盲区已被消除，也不存在因无法交易而需要倒车的情况。
(5)减少倒车引起的跟车干扰，杜绝逃费。在前述的单通信区ETC系统中，在前车倒车解锁时，后车交易导致前车被误放，从而出现逃费现象。采用本实用新型后，在车辆倒车离开抓拍地感时，天线仍保持在近通信区工作，后车不可能进入近通信区，因此系统不会与后车交易而导致误放前车，从而消除了该逃费隐患。
(6)保证已交易车辆的正常通行。采用本实用新型后，已正常交易车辆在异常情况下被误拦截时，只要该车在近通信区内停留设定的时间，即会被放行。同时，由于车辆位于近通信区才实施该措施，因近通信区覆盖范围较小，只能容纳一辆车，故可以避免其它车辆利用重放行机制逃费。
(7)防范恶意旁道插队，减少逃费现象。本实用新型中，车道的隔离带缺口设置有车辆检测装置，当车辆经过或停留于隔离带缺口时，车辆检测装置检测到车辆，系统停止与任何OBU的交易，防止恶意旁道插队，减少逃费现象。
图1是本实用新型双通信区电子不停车收费车道系统的平面布置示意图。
图2是图1所示天线的一种结构示意图。
图3是图1所示天线的另一种结构示意图。
图4～图9是本实用新型双通信区电子不停车收费方法的工作原理图。
图10是本实用新型双通信区电子不停车收费方法的控制系统流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施例1本实用新型的具体结构如图1～图3所示，由图1可见，本双通信区电子不停车收费车道系统，包括主控机1、天线2、自动栏杆5、触发地感9、抓拍地感7、落杆地感4、费额显示器12，天线2、自动栏杆5、触发地感9、抓拍地感7、落杆地感4、费额显示器12分别与主控机1连接，天线2安装在龙门架3上且位于车道的上方，天线2在车道上的通信覆盖区域分别为远通信区8、近通信区6，远通信区8、近通信区6部分重叠，重叠区域长度A为1.5m。所述龙门架3位于栏杆后的距离B为1.5m；所述触发地感9、抓拍地感7分别设置于天线2覆盖的远通信区8、近通信区6内或分别与远通信区8、近通信区6部分重叠；所述触发地感9与抓拍地感7的距离C为2.5m；所述触发地感9与远通信区8前缘距离D为1.5m；所述抓拍地感7与近通信区6前缘距离E为1.5m；所述落杆地感4安装在自动栏杆5之后，落杆地感4的宽度为0.8m，前缘与栏杆臂平齐；所述近通信区6前缘与龙门架3的距离F为5m；所述远通信区8前缘与龙门架3的距离G为11.5m。远通信区8前缘及侧缘设有雪糕筒或防撞柱11，所述车道的隔离带缺口设置有超声波探测器10，所述超声波探测器10与主控机1相连接。所述天线2的结构如图2所示，两组通信装置位于同一天线盒内，并与同一天线控制器相连接，两组通信装置之间通过逻辑处理电路相连接。
利用上述双通信区电子不停车收费车道系统实现的双通信区电子不停车收费方法的原理如图4～图9所示，具体为(1)如图4所示，当车辆13位于远通信区8的前缘时，车辆13未进入触发地感9，天线2处于初始状态，等待着被激活。
(2)如图5所示，当车辆13驶入触发地感9时，天线2激活，天线2的通信覆盖区为远通信区8，同时，检测是否有OBU，如果激活后2秒内搜索不到OBU，则报警并锁空OBU；如果检测到有OBU，则锁定该OBU并与之进行通信交易，若交易异常，则报警且拦截该车辆，若交易成功，则解锁且抬栏杆放行车辆，系统生成交易记录；如图9所示，车辆驶离触发地感9、抓拍地感7，天线2返回初始状态。
(3)如图6所示，若车速较快，在远通信区8还未完成交易时就驶入了抓拍地感7，那么天线2的通信覆盖区域由远通信区8切换到近通信区6，解锁OBU，并在近通信区6继续交易，如图7、8所示，只要仍有车辆停留在触发地感9或抓拍地感7，天线2的通信覆盖区域则保持在近通信区6，如果检测到车辆没有OBU，则报警且锁空OBU，如果检测到有OBU但交易异常，则报警且尝试继续交易，若交易成功，则解锁且抬栏杆放行车辆，系统生成交易记录；如图9所示，当车辆驶离触发地感9、抓拍地感7时，天线2返回初始状态。
(5)当车辆驶离落杆地感4时，自动栏杆5降下。
实施例2本实施例除下述特征外同实施例1所述天线的结构如图3所示，两组无线通信装置分开设置，分别位于两个天线盒内。逻辑处理电路设置在其中一个天线盒中并与此天线盒中的无线通信装置相连接，所述逻辑处理电路同时通过连接线与设置在另一天线盒中的无线通信装置相连接。
上述实施例为本实用新型的优选方式，但本实用新型的实施方式并不为上述实施例所限定，除上述实施例外，其它的任何未背离本实用新型的精神下所作的实质或原理上的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换或替换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种双通信区电子不停车收费车道系统，包括主控机、天线、自动栏杆、触发地感、抓拍地感、落杆地感、费额显示器，天线、自动栏杆、触发地感、抓拍地感、落杆地感、费额显示器分别与主控机连接，其特征在于所述天线包括两组不同发射角的无线通信装置，并通过逻辑处理电路相连接，两组无线通信装置覆盖的远通信区和近通信区部分重叠。
2.根据权利要求1所述的双通信区电子不停车收费车道系统，其特征在于所述两组无线通信装置位于同一天线盒内，并与同一天线控制器相连接。
3.根据权利要求1所述的双通信区电子不停车收费车道系统，其特征在于所述两组无线通信装置分开设置，分别位于两个天线盒内，两个无线通信装置与同一天线控制器相连接或分别与两个不同的天线控制器相连接。
4.根据权利要求1所述的双通信区电子不停车收费车道系统，其特征在于所述天线覆盖的两通信区重叠部分沿行车方向长度不小于0.8m。
5.根据权利要求1所述的双通信区电子不停车收费车道系统，其特征在于所述天线安装在龙门架上且位于车道的上方；所述龙门架位于自动栏杆臂后一段距离。
6.根据权利要求1所述的双通信区电子不停车收费车道系统，其特征在于所述触发地感、抓拍地感分别设置于天线覆盖的远、近通信区内或分别与远、近通信区部分重叠；所述触发地感后缘与抓拍地感前缘的距离为0.8m～3m；所述触发地感前缘与远通信区前缘距离为-1m～3.5m；所述抓拍地感前缘与近通信区前缘距离为0m～2m；所述落杆地感安装在自动栏杆之后；天线在车道平面上的投影中心点到自动栏杆臂在车道平面上的投影中心线之间的距离为0m～3m。
7.根据权利要求1所述的双通信区电子不停车收费车道系统，其特征在于在车道的隔离带缺口设置有车辆检测装置，所述车辆检测装置与主控机相连接。
专利摘要本实用新型提供一种双通信区电子不停车收费车道系统，包括主控机、天线、自动栏杆、触发地感、抓拍地感、落杆地感、费额显示器；所述天线包括两组不同发射角的无线通信装置，并通过逻辑处理电路相连接，天线安装在龙门架上且位于车道的上方，两组无线通信装置覆盖的远通信区和近通信区部分重叠。本实用新型可解决跟车干扰问题；保证车辆通行速度；消除栏杆前的通信盲区，增强异常情况的处理能力；减少倒车现象，保证ETC车道通行流畅；减少倒车引起的跟车干扰，杜绝逃费；防范恶意旁道插队；保证已交易车辆的正常通行。
文档编号G07B15/06GK2840200SQ20052006726
公开日2006年11月22日 申请日期2005年11月14日 优先权日2005年11月14日
发明者李坚, 徐晓帆, 张建文, 范崇贵, 何站稳 申请人:广州华工信息软件有限公司