專利名稱：一種電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)及其收費方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子不停車收費車道系統(tǒng)，具體涉及電子不停車收費車道自 助刷卡系統(tǒng)。
背景技術：
目前，在道路收費系統(tǒng)領域，存在兩種收費方式， 一種是人工電腦收費
方式(MTC)， 一種是電子不停車收費方式(ETC)。人工電腦收費方式(MTC) 中，車輛通過道路收費站時，由收費員或通過自助設備完成發(fā)卡或收費過程。 電子不停車收費方式(ETC)中，車輛通過道路收費站時，車輛通過車載設 備(OBE)在通信覆蓋區(qū)域內與天線進行微波通信，自動完成交易過程，實 現不停車通行。現有的ETC車道系統(tǒng)按微波信號覆蓋區(qū)域和欄桿位置，可以 分為單交易區(qū)欄桿前置ETC系統(tǒng)、單交易區(qū)欄桿后置ETC系統(tǒng)和雙通信區(qū) 欄桿前置ETC系統(tǒng)三種。欄桿前置是指欄桿在收費島前部；欄桿后置則是指 欄桿在收費島后部。
現有的ETC車道系統(tǒng)存在以下缺陷
(1) 當車輛車載設備失效，或者車道天線故障，或者兩者通訊不良，車
輛不能通行時，只能轉到人工收費車道處理，從而降低了ETC車道的通行效 率；
(2) 當ETC車道主控機當機，所有車輛將無法從ETC車道通行，并且 系統(tǒng)無報警，從而造成車道堵塞現象；
(3) 車輛跟車通行時，因前車對后車遮擋以致系統(tǒng)無法抓拍后車車牌；
(4) 車輛不能通行時，車主無法及時與收費站監(jiān)控員進行溝通。 專利權號為ZL2005 1 0101197.9的中國發(fā)明專利提供了 "一種雙通信區(qū)
電子不停車收費車道系統(tǒng)及其實現方法"和專利權號為ZL 2005 2 0067262.6 的中國發(fā)明專利提供了 "一種雙通信區(qū)電子不停車收費車道系統(tǒng)"，這種方 法采用了兩組不同發(fā)射角的無線通信裝置，并通過邏輯處理電路相連接，兩 組裝置覆蓋的通信區(qū)(遠通信區(qū)、近通信區(qū))部分重疊，解決了跟車干擾、 倒車、惡意插隊及車輛通行速度低等問題，但無法解決因天線、標簽、主控 機故障造成車輛需轉到人工電腦收費(MTC)車道處理。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種電子不停
車收費車道自助刷卡系統(tǒng)及其收費方法，能夠在設備故障時(OBE、微波天 線、主控機)，或者天線與OBE通訊不良時，車輛仍能從ETC車道通行的 電子不停車收費車道進行自助刷卡。
本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現
一種電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，包括主控機、路側讀寫設備、 自動欄桿機、車輛檢測傳感器、費額顯示器和信號共享切換器，其特征在于 還包括用于電子不停車收費車道中無法自動完成交易的車輛進行自助刷卡交 易的自助刷卡設備，自助刷卡設備和路側讀寫設備分別與主控機連接，自動 欄桿機、車輛檢測傳感器、費額顯示器均與信號共享切換器連接，信號共享 切換器與主控機連接，自助刷卡設備安裝在自動欄桿機前方。
上述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，所述主控機可以有兩臺，其 中一臺主控機與路側讀寫設備連接，作為ETC主控機；另一臺主控機與自助 刷卡設備連接，作為自助刷卡主控機；信號共享切換器分別與兩臺所述主控 機連接，所述信號共享切換器來自接收兩臺主控機的指令，并根據指令控制 自動欄桿機及費額顯示器，采集車輛檢測傳感器信號，并轉發(fā)至兩臺所述主 控機。
上述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，所述車輛檢測傳感器按功能 分為通信區(qū)車輛檢測傳感器、自助刷卡區(qū)車輛檢測傳感器和降桿車輛檢測 傳感器；通信區(qū)車輛檢測傳感器用于判斷是否有車輛進入通信覆蓋區(qū)域；自 助刷卡區(qū)車輛檢測傳感器用于判斷是否有車輛進入自助刷卡區(qū)域；降桿車輛 檢測傳感器用于判斷車輛是否離開收費車道。
上述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，還包括圖像抓拍攝像機和車 牌識別模塊，圖像抓拍攝像機用于當車輛離開收費車道時，對車尾進行抓拍， 抓拍攝像機通過分頻器與兩臺主控機連接；車牌識別模塊與自助刷卡主控機 連接。
上述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，所述路側讀寫設備包括微波 天線，所述微波天線釆用頂掛或路側方式安裝；所述自助刷卡設備包括電子 支付卡讀寫模塊，電子支付卡讀寫模塊用于讀寫電子支付卡。
上述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，所述自助刷卡設備還包括對 講設備，用于車主與收費站監(jiān)控員進行對話；所述自動欄桿機位于收費島前端；所述車輛檢測傳感器為感應線圈、紅外裝 置、視頻檢測裝置或激光裝置。
本發(fā)明還提供了一種電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)的收費方法，在 車道系統(tǒng)的控制下，根據車輛的位置及交易狀態(tài)進行交易權的切換，放行正常 交易車輛或攔截非法車輛，當因為設備故障或信號不良而不能通行時，可以進 行自助刷卡處理后放行。具體包括如下步驟
(1) 當車輛檢測傳感器檢測到車輛時，激活微波天線，ETC主控機通過 微波天線嘗試與車輛中的OBE進行交易；
(2) 當車輛到達自助刷卡區(qū)域時，主控機啟動車牌識別模塊對車牌進行 識別，自動交易仍不能完成時，則轉入步驟(3);若已完成自動交易，則轉 入步驟(4);
(3) 由持卡人通過電子支付卡與自助刷卡設備進行刷卡，自助刷卡主控 機通過自助刷卡設備讀取電子支付卡，并與有效的電子支付卡進行交易；
(4) 交易成功后，車輛放行，生成交易記錄；
(5) 當降桿車輛檢測傳感器感應到車輛駛離時，啟動抓拍攝像機對車尾 進行抓拍，車輛駛離后欄桿自動降下。
上述的收費方法的步驟(3)中，自助刷卡設備檢測到電子支付卡，讀取 電子支付卡的內容，并對電子支付卡有效性進行校驗，如果電子支付卡無效 則顯示交易不成功原因并提示轉人工收費車道處理。
上述的收費方法的步驟(3)中交易成功后，自助刷卡主控機向ETC主 控機發(fā)送交易成功信息，同時生成交易記錄，在搶奪車道控制權(車道控制 權即對自動欄桿機的控制)后抬欄桿放行車輛。
上述的收費方法的步驟(1)中，ETC主控機監(jiān)測自助刷卡主控機是否 關機，如果自助刷卡主控機已關機且ETC主控機無車道控制權，則ETC主 控機搶占車道控制權(即對自動欄桿機的控制)；步驟(2)中當自動交易仍 不能完成，且自助刷卡主控機無車道控制權時，則自助刷卡主控機搶占車道 控制權。
本發(fā)明與現有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果 (1)利用自助刷卡設備，當出現天線故障或OBE讀寫失敗等特殊情況 時，車主可采用自助刷卡的方式通行，從而減少車輛在ETC車道倒車、長時 間停留或變換車道等操作，提高車道的異常處理能力，增加用戶滿意度。(2) 采用雙主控機聯動互補的運行模式，以保證在ETC主控機出現問 題時，自助刷卡主控機可以自動接管交易權，實現車輛自助刷卡通行，大大 提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和容錯能力。
(3) 對車輛進行后抓拍，使車輛通行圖像信息更加全面、可靠，有效解 決跟馳車輛距離較近時，因前車對后車遮擋以致干擾系統(tǒng)抓拍的問題；
(4) 具備對講功能，在車輛不能通行時，車主可以及時與收費站監(jiān)控進 行溝通；
(5) 具有語音提示功能。


圖1是本發(fā)明電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)的一種布局示意圖。 圖2是本發(fā)明電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)結構示意圖。 圖3是本發(fā)明電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)電子收費方法流程圖。 圖4是本發(fā)明電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)自助刷卡收費方法流程圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方 式不限于此。
如圖2所示，本實施方式中，電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)包括主 控機(11、 12)、路側讀寫設備(RSE) 6、自動欄桿機5、車輛檢測傳感器 (1、 2、 3、 4)、費額顯示器8、自助刷卡設備7、信號共享切換器15、攝 像機13，車牌識別模塊14等。兩臺主控機之間可以通過網絡交換機16進行 通信，兩臺主控機能夠互相監(jiān)控，當一臺主控機當機，另外一臺能夠馬上接 管車道交易權。RSE與其中一套主控機連接，自助刷卡設備、車牌識別模塊 與另外一套主控機連接，車輛檢測傳感器、自動欄桿機、費額顯示器均與信 號共享切換器連接，信號共享切換器與兩臺主控機連接。攝像機用于當車輛 離開降桿線圈時，對車尾進行抓拍。所述車牌識別模塊用于識別車輛車牌。
所述主控機由車道計算機及接口組成，是車道控制設備的核心。處理從 車道設備采集的信息，控制系統(tǒng)的整個工作流程。兩套主控機的其中一套主 控機負責ETC車道設備的控制， 一套主控機負責自助刷卡設備的控制。兩套 主控機通過網絡及信號共享切換器實現車道協(xié)同控制。自動欄桿機位于收費 島前端，用于攔截未交易車輛。RSE包括微波天線及天線控制器，所述微波天線可采用頂掛或路側安裝 方式。車輛檢測傳感器可以是感應線圈、紅外裝置、視頻檢測裝置、激光裝 置等檢測裝置。信號共享切換器可同時接收兩臺主控機發(fā)出的指令，并根據 指令內容控制欄桿機及費額顯示器，可采集車輛檢測傳感器信號，并轉發(fā)至 兩臺主控機。
本實施方式中，車輛檢測傳感器按功能分為通信區(qū)車輛檢測傳感器、
自助刷卡區(qū)車輛檢測傳感器和降桿車輛檢測傳感器。通信區(qū)車輛檢測傳感器 根據通信覆蓋區(qū)域設置，用于判斷是否有車輛進入通信覆蓋區(qū)域，可利用兩 個或以上的傳感器組合判斷車輛的行駛方向。自助刷卡區(qū)車輛檢測傳感器用 于判斷是否有車輛進入自助刷卡區(qū)域。降桿車輛檢測傳感器用于判斷車輛是 否離開車道。
本實施方式中，費額顯示器包括顯示屏、車輛通行燈、語音模塊，還可 能包括聲光報警器。顯示屏用于顯示車輛入口、車型、費額、余額等或提示
轉自助刷卡的原因；車輛通行燈用于指揮車輛行駛或停止；語音模塊用于語 音提示；聲光報警器用于提醒站場管理人員注意該車道異常情況。
本實施方式中，自助刷卡設備包括電子支付卡讀寫模塊、對講設備，還 可包括LED屏幕。電子支付卡讀寫模塊用于讀寫電子支付卡，對講設備用于 車主與站監(jiān)控員進行對話，LED屏幕用于提示用戶操作。
利用上述電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)實現的電子收費及自助刷卡 方法，在車道系統(tǒng)的控制下，放行完成交易的車輛，當出現車輛無法正常自動 交易時，持電子支付卡的車輛可以進行自助刷卡后放行，而不影響后續(xù)的ETC 車輛正常交易和自動通過。
實施例電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)的一種布局示意圖如圖l所 示，包括主控機(11， 12) 、 RSE6、自動欄桿機5、車輛檢測傳感器(1、 2、 3、 4)、費額顯示器8、自助刷卡設備7、信號共享切換器15、網絡交換機 16。 RSE6與主控機11連接，自動欄桿機5、車輛檢測傳感器(1、 2、 3、 4)、 費額顯示器8與信號共享切換器15連接，信號共享切換器與主控機11及12 同時連接。自助刷卡設備7位于收費島前端，自動欄桿機5位于收費島前端。 天線6安裝在安裝支架10且位于車道的上方；后抓拍攝像機13安裝在支架 10上，可位于車道正上方亦可側裝；安裝支架10位于收費島前端，安裝支 架10位于自動欄桿機5前距離B為1.5米。車輛檢測傳感器1用于判斷是否有車輛進入前通信覆蓋區(qū)域9，車輛檢測傳感器3用于判斷是否有車輛進入 自助刷卡區(qū)域。降桿車輛檢測傳感器4設置于自動欄桿機5之后，其前沿與 欄桿臂在車道平面上的投影大致重疊，用于判斷車輛是否離開。車輛檢測傳 感器1與安裝支架10距離A為11米，車輛檢測傳感器1和車輛檢測傳感器 2之間的間隔C為2.5米。通信覆蓋區(qū)域9前沿到安裝支架10距離E為8米。 車輛檢測傳感器3的前沿與自動欄桿機5的距離D為4米。自助刷卡設備7 與自動欄桿機5的距離F為3.5米。車牌識別模塊14與自動欄桿機機5的距 離G為4米。
在車道系統(tǒng)的控制下，根據車輛的位置及交易狀態(tài)進行交易權的切換， 當車輛無法自動通行時，可以通過自助刷卡處理后放行，而不影響后續(xù)的ETC 車輛正常交易和自動通過。
圖3為電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)電子收費方法流程圖。說明如
下
圖3中所述本方指ETC主控機，對方指自助刷卡主控機。
第一步ETC主控機監(jiān)測自助刷卡主控機是否關機，如果自助刷卡主控
機己關機且ETC主控機無控制權，則ETC主控機搶占控制權；
第二步自助刷卡主控機有降欄桿動作，則ETC主控機搶占控制權； 第三步車輛檢測傳感器檢測到車輛到達，通過信號共享切換器將車輛
到達信號送到兩臺主控機；
第四步ETC主控機接到車輛到達的信號，打開RSE，檢測OBE; 第五步如果發(fā)現OBE，則與之嘗試交易，如果未發(fā)現OBE車輛檢測
傳感器一直傳回有車輛到達的信號，則RSE不停地重復檢測通訊區(qū)域內是否
有OBE;
第六步交易成功后，ETC主控機向自助刷卡主控機發(fā)送交易狀態(tài)信息， 同時生成交易記錄，搶占車道控制權并抬欄桿放行；
第七步當交易失敗后，ETC主控機向自助刷卡主控機發(fā)送交易狀態(tài)信 息，同時當本方無控制權且自助刷卡主控機無發(fā)出抬欄桿指令時，則搶占車 道控制權，之后提示交易失敗原因并根據失敗原因進行自助刷卡或轉人工收 費車道處理；
第八步車輛離開時抓拍車尾圖像；
第九步判斷是否仍有已交易成功的車輛未離開，如果有則重復第八步，如果沒有則降下欄桿，流程回到第一步
圖4為電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)自助刷卡收費方法流程圖。說 明如下
圖4中所述本方指自助刷卡主控機，對方指ETC主控機。
第一步自助刷卡主控機檢測到ETC主控機已關機且本方無控制權，則 自助刷卡主控機搶占控制權；
第二步根據車輛檢測傳感器傳回的信號判斷是否有車輛進入自助刷卡 交易區(qū)，如果有則啟動抓拍及車牌識別，如果沒有則重復當前步驟；
第三步自助刷卡設備檢測到電子支付卡，讀取電子支付卡的內容，并 對電子支付卡有效性(包括支付卡是否合法，余額是否足夠等信息，只要能 完成交易，即為有效)進行校驗，如果電子支付卡無效則顯示交易不成功原 因并提示轉人工收費車道處理，如果電子支付卡合法則繼續(xù)進行下一步；
第四步若發(fā)現該卡已在ETC中交易，則自助刷卡主控機搶奪車道控制 權，抬欄桿放行；
第五步若該支付卡未在ETC中交易，則將車牌識別結果與支付卡車牌 比對，比對一致，或者不一致但監(jiān)控員干預允許交易，則嘗試交易；
第六步交易成功后，自助刷卡主控機向ETC主控機發(fā)送交易成功信息， 同時生成交易記錄，在搶奪車道控制權后抬欄桿放行；
第七步監(jiān)控員不允許交易或者交易失敗時，在自助刷卡主控機無控制 權時且ETC主控機無發(fā)送降桿指令時，則自助刷卡主控機搶占車道控制權；
第八步自助刷卡主控機搶占車道控制權后，顯示交易不成功原因并提 示轉人工收費車道；
第九步降桿車輛檢測傳感器檢測到有車輛離開后，對車輛尾部進行抓
拍；
第十步判斷是否仍有已交易成功的車輛未離開，如果有則重復第九步， 如果沒有則降下欄桿，流程回到第一步。
本發(fā)明可用于單交易區(qū)電子不停車收費車道系統(tǒng)和雙交易區(qū)電子不停 車收費車道系統(tǒng)。
權利要求
1、一種電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，包括主控機、路側讀寫設備、自動欄桿機、車輛檢測傳感器、費額顯示器和信號共享切換器，其特征在于還包括用于電子不停車收費車道中無法自動完成交易的車輛進行自助刷卡交易的自助刷卡設備，自助刷卡設備和路側讀寫設備分別與主控機連接，自動欄桿機、車輛檢測傳感器、費額顯示器均與信號共享切換器連接，信號共享切換器與主控機連接，自助刷卡設備安裝在自動欄桿機前方。
2、 根據權利要求1所述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，其特征在 于包括兩臺所述主控機，其中一臺主控機與路側讀寫設備連接，作為ETC主 控機；另一臺主控機與自助刷卡設備連接，作為自助刷卡主控機；信號共享 切換器分別與兩臺所述主控機連接，所述信號共享切換器來自接收兩臺主控 機的指令，并根據指令控制自動欄桿機及費額顯示器，采集車輛檢測傳感器 信號，并轉發(fā)至兩臺所述主控機。
3、 根據權利要求2所述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，其特征在 于所述車輛檢測傳感器按功能分為通信區(qū)車輛檢測傳感器、自助刷卡區(qū)車 輛檢測傳感器和降桿車輛檢測傳感器；通信區(qū)車輛檢測傳感器用于判斷是否 有車輛進入通信覆蓋區(qū)域；自助刷卡區(qū)車輛檢測傳感器用于判斷是否有車輛 進入自助刷卡區(qū)域；降桿車輛檢測傳感器用于判斷車輛是否離開收費車道。
4、 根據權利要求2所述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，其特征在 于還包括圖像抓拍攝像機和車牌識別模塊，圖像抓拍攝像機用于當車輛離開 收費車道時，對車尾進行抓拍，抓拍攝像機通過分頻器與兩臺主控機連接； 車牌識別模塊與自助刷卡主控機連接。
5、 根據權利要求1 4任一項所述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)， 其特征在于所述路側讀寫設備包括微波天線，所述微波天線采用頂掛或路側 方式安裝；所述自助刷卡設備包括電子支付卡讀寫模塊，電子支付卡讀寫模 塊用于讀寫電子支付卡。
6、 根據權利要求5所述的電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)，其特征在 于所述自助刷卡設備還包括對講設備，用于車主與收費站監(jiān)控員進行對話； 所述自動欄桿機位于收費島前端；所述車輛檢測傳感器為感應線圈、紅外裝 置、視頻檢測裝置或激光裝置。
7、 一種電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)的收費方法，其特征在于包括 如下步驟(1) 當車輛檢測傳感器檢測到車輛時，激活微波天線，ETC主控機通過 微波天線嘗試與車輛中的OBE進行交易；(2) 當車輛到達自助刷卡區(qū)域時，主控機啟動車牌識別模塊對車牌進行 識別，自動交易仍不能完成時，則轉入步驟(3);若己完成自動交易，則轉 入步驟(4);(3) 由持卡人通過電子支付卡與自助刷卡設備進行刷卡，自助刷卡主控 機通過自助刷卡設備讀取電子支付卡，并與電子支付卡進行交易；(4) 交易成功后，車輛放行，生成交易記錄；(5) 當降桿車輛檢測傳感器感應到車輛駛離時，啟動抓拍攝像機對車尾 進行抓拍，車輛駛離后欄桿自動降下。
8、 根據權利要求7所述的收費方法，其特征在于步驟(3)中，自助刷 卡設備檢測到電子支付卡，讀取電子支付卡，并對電子支付卡有效性進行校 驗，如果電子支付卡無效則顯示交易不成功原因并提示轉人工收費車道處理。
9、 根據權利要求7所述的收費方法，其特征在于步驟(3)中交易成功 后，自助刷卡主控機向ETC主控機發(fā)送交易成功信息，同時生成交易記錄， 在搶奪車道控制權后抬欄桿放行車輛。
10、 根據權利要求7所述的收費方法，其特征在于步驟(1)中，ETC 主控機監(jiān)測自助刷卡主控機是否關機，如果自助刷卡主控機已關機且ETC主 控機無車道控制權，則ETC主控機搶占車道控制權；步驟(2)中當自動交 易仍不能完成，且自助刷卡主控機無車道控制權時，則自助刷卡主控機搶占 車道控制權。
全文摘要
本發(fā)明提供電子不停車收費車道自助刷卡系統(tǒng)及其收費方法，所述系統(tǒng)包括主控機、路側讀寫設備、自動欄桿機、車輛檢測傳感器、費額顯示器、信號共享切換器和自助刷卡設備，自助刷卡設備和路側讀寫設備分別與主控機連接，自動欄桿機、車輛檢測傳感器、費額顯示器均與信號共享切換器連接，信號共享切換器與主控機連接。收費方法是在車道系統(tǒng)的控制下，根據車輛的位置及交易狀態(tài)放行正常交易車輛或攔截非法車輛，當出現車輛不能自動交易時，可以進行自助刷卡處理后通行。本發(fā)明能夠在設備(OBE、微波天線、主控機)故障時，或者天線與OBE通訊不良時，車輛仍能從ETC車道通行的電子不停車收費車道進行自助刷卡后通行。
文檔編號G07B15/06GK101661635SQ200910192089
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權日2009年9月4日
發(fā)明者何站穩(wěn), 張建文, 徐曉帆, 王文熙, 范崇貴, 暉 饒 申請人:廣州華工信息軟件有限公司