高速公路ETC智慧分拣通行系统的制作方法

本实用新型涉及车辆收费管理领域，特别涉及一种高速公路ETC(Electronic Toll Collection，不停车电子收费系统)智慧分拣通行系统。

背景技术：

高速公路ETC系统是通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签(又叫OBU)+IC卡与在收费站ETC车道上的微波天线设备之间进行通讯，利用计算机联网技术，从而实现车辆不停车缴纳高速公路通行费功能的全自动收费系统。

我国的高速公路ETC系统产生并发展于“十二五”阶段，利用布设在车道正上方或雨棚顶的微波天线设备，发射椭圆形微波覆盖ETC车道路面。车道与车道之间的距离为6m，当天线发射功率过大时会覆盖到相邻车道而对相邻车道车辆的正常通行产生干扰。所以微波天线的发射功率必须控制在一个相对较小的范围。由于ETC车辆的OBU存在个体差异，总有一些车辆因种种原因(例如：OBU电量低、风挡透过性差、无入口信息、余额不足、黑名单等)出现交易失败、交易不完整等异常情况。异常情况出现后需要经过倒车、换车道、人工处理等方法处理才能完成交易，延长了过车时间、降低了车道利用率、增加了安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能缩短ETC车道内交易时间、提高通行速度、避免临道干扰、提高通过率、提高车道利用率、减少安全隐患、节省成本、节能降耗、低碳环保的高速公路ETC智慧分拣通行系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高速公路ETC智慧分拣通行系统，包括ETC系统、车载OBU、ETC车辆分拣指示器和ETC分拣微波天线；所述车载OBU安装在ETC车辆挡风玻璃上后视镜的背部，所述ETC车辆分拣指示器安装于ETC车辆内部的任意位置，所述ETC分拣微波天线布设在收费广场的前方，所述ETC车辆分拣指示器包括无线通讯模块、中央控制模块、声音模块和显示模块，所述无线通讯模块、声音模块和显示模块均与所述中央控制模块连接，当所述ETC车辆行驶到所述ETC分拣微波天线所覆盖的区域时，所述ETC分拣微波天线监测到所述车载OBU，并从所述车载OBU中读取相关的ETC车辆信息后，将所述ETC车辆信息通过通信网络发送到所述ETC系统，所述ETC系统计算并扣除通行费，对所述ETC车辆信息进行标识，并将ETC车辆交易信息通过所述无线通讯模块发送到所述中央控制模块，当交易正常时，所述中央控制模块控制所述声音模块和显示模块分别以声音和显示的方式指示ETC车辆通行ETC车道，当交易异常时，所述中央控制模块控制所述声音模块和显示模块以声音和显示的方式指示ETC车辆通行MTC(公路半自动车道收费系统)车道。

在本实用新型所述的高速公路ETC智慧分拣通行系统中，所述收费广场包括匝道收费站和主线收费站收费广场，在高速公路主线进入所述匝道收费站的匝道位置布设有一个所述ETC分拣微波天线，或在高速公路的所述主线收费站的前方主线上架设有龙门架，在所述龙门架上根据车道数量及宽度安装一个或两个所述ETC分拣微波天线。

在本实用新型所述的高速公路ETC智慧分拣通行系统中，所述ETC车辆分拣指示器还包括与所述中央控制模块连接、用于供电的电源模块。

在本实用新型所述的高速公路ETC智慧分拣通行系统中，所述无线通讯模块为蓝牙模块、wifi模块、3G模块、4G模块或Zigbee模块。

在本实用新型所述的高速公路ETC智慧分拣通行系统中，所述ETC车辆分拣指示器安装于所述ETC车辆内的ETC车辆控制台上。

在本实用新型所述的高速公路ETC智慧分拣通行系统中，还包括设置在所述ETC车辆挡风玻璃上的IC卡。

实施本实用新型的高速公路ETC智慧分拣通行系统，具有以下有益效果：由于设有ETC车辆分拣指示器和ETC分拣微波天线，ETC分拣微波天线布设在收费广场的前方，当所述ETC车辆行驶到ETC分拣微波天线所覆盖的区域时，ETC分拣微波天线监测到车载OBU，并从车载OBU中读取相关的ETC车辆信息后，将ETC车辆信息发送到原ETC系统，原ETC系统计算并扣除通行费，对ETC车辆信息进行标识，这样就能减少交易时间，提高通行速度，同时还使通讯区域更小，避免覆盖到相邻车道车辆而产生临道干扰，当交易正常时，中央控制模块控制声音模块和显示模块指示ETC车辆通行ETC车道，当交易异常时，中央控制模块控制声音模块和显示模块指示ETC车辆通行MTC车道，通过分流异常车辆，可以提高通过率，随着车道交易时间的缩短和通行速度的提高，车道通行能力增强，可以减少2/3的ETC车道的设置数量，这样就能节省成本，所以其能缩短ETC车道内交易时间、提高通行速度、避免临道干扰、提高通过率、提高车道利用率、减少安全隐患、节省成本、节能降耗、低碳环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型高速公路ETC智慧分拣通行系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中高速公路ETC智慧分拣通行系统的一个布置图；

图3为所述实施例中高速公路ETC智慧分拣通行系统的另外一个布置图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型高速公路ETC智慧分拣通行系统实施例中，该高速公路ETC智慧分拣通行系统的结构示意图如图1所示。图1中，该高速公路ETC智慧分拣通行系统包括ETC系统11、车载OBU12、ETC车辆分拣指示器13和ETC分拣微波天线14，其中，车载OBU12安装在ETC车辆挡风玻璃上后视镜的背部，ETC车辆分拣指示器13安装于ETC车辆内部的任意位置。本实施例中，ETC分拣微波天线14布设在收费广场的前方。

本实施例中，ETC车辆分拣指示器13包括无线通讯模块131、中央控制模块132、声音模块133和显示模块134，其中，无线通讯模块131、声音模块132和显示模块134均与中央控制模块132连接，当ETC车辆行驶到ETC分拣微波天线14所覆盖的区域时，ETC分拣微波天线14监测到车载OBU12，并从车载OBU12中读取相关的ETC车辆信息后，将ETC车辆信息通过通信网络发送到ETC系统11，ETC系统11计算并扣除通行费，同时在ETC系统11中对ETC车辆信息进行标识，然后将ETC车辆交易信息通过无线通讯模块131发送到中央控制模块132，当交易正常时，中央控制模块132控制声音模块133和显示模块134分别以声音和显示的方式指示ETC车辆通行ETC车道，当交易异常时，中央控制模块132控制声音模块133和显示模块134以声音和显示的方式指示ETC车辆通行MTC车道。

值得一提的是，我国高速公路的收费站分为匝道收费站和主线收费站，因此，本实施例中，上述收费广场包括匝道收费站和主线收费站收费广场，在高速公路主线进入匝道收费站的匝道位置布设有一个发射功率调到足够大的ETC分拣微波天线14，并且无需考虑邻道干扰；或者在高速公路的主线收费站的前方主线上架设有龙门架(请参见图3，图3中的龙门架为半幅龙门架)，在龙门架上根据车道数量及宽度安装一个或两个发射功率调到足够大的ETC分拣微波天线14，并且无需考虑邻道干扰。图2为本实施例中高速公路ETC智慧分拣通行系统的一个布置图；图3为本实施例中高速公路ETC智慧分拣通行系统的另外一个布置图。

当ETC车辆从主线进入匝道收费站或主线收费站经过ETC分拣微波天线14时，ETC分拣微波天线14监测到车载OBU12，并从车载OBU12中读取相关的ETC车辆信息后，通过通信网络将ETC车辆信息发送到ETC系统11，与ETC系统11进行通讯，ETC系统11计算并扣除通行费，同时在ETC系统11中对该ETC车辆信息进行标识，并将ETC车辆交易信息通过无线通讯模块131发送到中央控制模块132，当交易正常时，中央控制模块132控制声音模块133和显示模块134分别以声音和显示的方式指示ETC车辆通行ETC车道，当交易异常时，中央控制模块132控制声音模块133和显示模块134分别以声音和显示的方式指示ETC车辆通行MTC车道，进行人工处理。本实施例中，将显示模块133指示通行ETC车道的ETC车辆认为是正常ETC车辆，将显示模块133指示通行MTC车道的ETC车辆认为是异常ETC车辆。

本实施例中，该高速公路ETC智慧分拣通行系统还包括设置在ETC车辆挡风玻璃上的IC卡(图中未示出)。

本实施例中，当正常ETC车辆接收指示行驶到ETC收费车道时，ETC分拣微波天线14监测到该正常ETC车辆的车载OBU12，并将从车载OBU12中读取到的OBU数据通过通信网络与ETC系统11进行核对，核对正确直接抬杆放行。

本实施例中，若正常ETC车辆未接收指示行驶到人工收费车道时，收费员用IC卡读写器读出IC卡的信息，并将其通过通信网络与ETC系统11进行核对，核对完成直接抬杆放行。

当异常ETC车辆接收指示行驶到人工收费车道时，收费员用IC卡读写器读出ETC车辆中IC卡的信息，根据异常情况的不同采取不同处理措施，处理完成抬杆放行。当异常ETC车辆未按照指示行驶到ETC车道时，采用传统ETC车道异常车辆的处理措施进行处理。

传统技术中根据对ETC车道进行监控实测，ETC系统从监测到车载OBU12到读出IC卡的信息约需要20毫秒，读到IC卡的信息后计算通行费并完成交易约需要140ms。如果采用本实用新型的高速公路ETC智慧分拣通行系统，ETC车辆在通过ETC车道时，只需读取车载OBU12的信息并和ETC系统11进行核对，而不再需要读写IC卡、计算通行费和扣款，其交易时间＜90ms，远远低于国家规定的270ms的通行时间。根据监测数据显示，目前只有70％的车辆的交易时间满足国家规定的270ms，另外30％交易时间超过了国家规定。可见，本实用新型能缩短ETC车道内交易时间。

按照天线通讯区域沿车道方向长6m(传统ETC系统为8米)、交易时间90ms计算，ETC车辆在交易区域的理论速度可以达到240km/h。综合驾驶员的反应时间、车载OBU12的唤醒时间及ETC车辆离开ETC车道的时间，ETC车道的通行速度能达到40-60km/h，甚至更高，远远大于传统ETC车道20km/h的通行速度，可见，本实用新型能提高通行速度。

采用本实用新型的高速公路ETC智慧分拣通行系统后，ETC车辆的交易时间缩短到了原来的1/3，在保证速度的前提下可将ETC分拣微波天线14的功率下调，使通讯区域更小，避免覆盖到相邻车道车辆而产生临道干扰。

传统模式下如有异常ETC车辆进入ETC车道，轻则倒车重新读写通行，重则需要人工处理。一辆正常ETC车辆通过ETC车道的时间约3秒，而处理一辆异常ETC车辆至少需要5-15分钟，严重影响ETC车道的通行速度，造成堵车。采用本实用新型的高速公路ETC智慧分拣通行系统，驾驶员按照分拣指示器13的指示来行驶，可以分流异常车辆避免其驶入ETC车道，实现ETC车道全天24小时顺畅通行。

传统ETC车道的通过率为99％左右(不含异常ETC车辆)，采用本实用新型的高速公路ETC智慧分拣通行系统后，因ETC分拣微波天线14的功率足够大，车辆通过率＞99.99％(1-0.01*0.01)，即基本保证所有正常ETC车辆全部通过，这样就能提高通过率。

交通运输部数据显示，预计2020年底，全国汽车保有量达到2亿辆，高速公路通车里程达到16万公里，预计将建收费站约7500个、ETC车道3万条。采用本实用新型的高速公路ETC智慧分拣通行系统后，随着车道交易时间的缩短和通行速度的提高，车道通行能力增强，可以减少2/3的ETC车道的设置数量。如果每条ETC车道投资40万计算，可节约基建投资80亿(不含征地、管理等间接费用)，因此可以节省成本。

假如某省每年有X1辆正常ETC车辆、X2辆异常车辆通过ETC车道，每辆正常ETC车辆通过ETC车道时由原来的3s减少到2s，假设每个异常ETC车辆的处理时间为5分钟。按照《汽车之家》团队测评小型汽车怠速的平均耗油量为3.05L/h可知，采用本实用新型的高速公路ETC智慧分拣通行系统后可降低油耗，所以本实用新型能节能降耗，低碳环保。

本实施例中，上述ETC车辆分拣指示器13还包括电源模块135，电源模块135与中央控制模块132连接、用于为该ETC车辆分拣指示器13供电，以使ETC车辆分拣指示器13能正常工作。

本实施例中，上述无线通讯模块131可以为蓝牙模块，可以为wifi模块，可以为3G模块，可以为4G模块，也可以为Zigbee模块。在实际应用中，可以根据具体情况选择相应的无线通讯模块的类型。

本实施例中，分拣指示器13优选安装于ETC车辆内的ETC车辆控制台上。这样便于驾驶人员接收并查看ETC车辆交易信息和车辆通行相关车道。

本实施例中，显示模块133采用LCD液晶显示屏或LED显示屏。当然，在实际应用中，可以根据具体情况进行相应选择，增加了使用的灵活性。

总之，本实用新型的高速公路ETC智慧分拣通行系统是通过在收费广场前方布设ETC分拣微波天线14，在ETC车辆内安装分拣指示器13，实现ETC车辆的智慧分拣通行，其能节省过车时间、提高车道利用率、减少安全隐患、节能降耗、低碳环保。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。