CN102855670A - 一种自动发卡车道防作弊系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动发卡车道防作弊系统，包括检测车辆存在的电磁感应线圈A、自动发卡机、电动栏杆和检测车辆是否离开车道的电磁感应线圈B，其特征是：所述电磁感应线圈A前增加埋设轮胎传感器A和轮胎传感器B；所述电动栏杆和电磁感应线圈B后增加电磁感应线圈C；在自动发卡机内增加车检器将电磁感应线圈C的输入转化为数字开关信号，增加IO模块将轮胎传感器的输入转换为串行信号接入工控机。本发明解决了目前车辆行驶方向检测中容易被模拟和易于出现误报警的问题，同时增加车牌号重复判断报警、将被盗取的IC卡列入黑名单的机制解决系统报警但未能及时追回被盗取的IC卡而造成通行费或停车费损失的问题；安全稳定，简单易行。

Description

一种自动发卡车道防作弊系统

技术领域

本发明涉及一种封闭式高速公路收费和停车场收费等领域的自动发卡车道防作弊系统。

背景技术

自动发卡机目前已广泛应用于高速公路收费、停车场收费等领域。使用自动发卡机可以降低运营成本，解决收费员短缺等问题。但由于自动发卡机发出的通行卡中记录有计算通行费或停车费所需的进入站点、进入时间等信息，而现有自动发卡机多数采用电磁感应线圈检查车辆存在和通过，在运行过程中缺少监督，很容易通过倒车、使用金属物品模拟车辆通过等作弊手段达到不实际过车盗取IC卡，或者过车正常领取一张IC卡但同时盗取一张或多张IC卡的目的。作弊人员将盗取的IC卡自用，或者贩卖给他人，这样IC卡内记录的车辆进入时间、车辆进入站点就可与实际状况不符，系统计算出的通行费或停车费也会有很大差异，作弊人员由此可以偷逃通行费或停车费，给运营单位造成经济损失。

目前，中国专利CN201110022738.4（名称为“一种高速公路收费站防盗卡系统” ）公布了一种高速公路收费站防盗卡系统，这一系统通过加装电磁感应线圈，由此检测车辆行进方向，在车辆取卡后倒车时进行报警。然而，这种技术存在以下问题：1）很容易使用如铁簸箕之类的金属物品模拟车辆正常通过；2）为了在车辆倒车时第一时间报警，增加的线圈位于发卡位置而非栏杆机所在位置，在车辆拥堵时，这一位置车辆距离较近，而且电磁感应线圈的检测原理决定了两个线圈之间需要留有较大的距离，这样在待领卡车与已领卡车距离较近时容易产生误报警；3）因两个用于检测车辆行驶方向的线圈之间距离较大，两辆小车前后配合容易破坏系统的方向检测机制；4）缺少对于系统报警后但未能及时抓到盗取IC卡人员的后续处理机制。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明通过采用轮胎传感器解决现有采用电磁感应线圈的技术中防盗卡机制容易被模拟和易于出现误报警的问题，同时增加车牌号重复判断报警、将被盗取的IC卡列入黑名单的机制，以解决系统报警但未能及时追回被盗取的IC卡而造成通行费或停车费损失的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种自动发卡车道防作弊系统，包括检测车辆存在的电磁感应线圈A、自动发卡机、电动栏杆和检测车辆是否离开车道的电磁感应线圈B，其特征是：所述电磁感应线圈A前增加埋设了轮胎传感器A和轮胎传感器B，用于检测车轴数，并由此检测车辆行驶方向；所述电动栏杆和电磁感应线圈B后增加一个用于辅助判断车辆行驶方向的电磁感应线圈C；在自动发卡机内增加车检器将电磁感应线圈C的输入转化为数字开关信号，增加IO模块将轮胎传感器的输入转换为串行信号接入工控机。

所述轮胎传感器A和轮胎传感器B的间距为12-15cm，轮胎传感器A或轮胎传感器B与电磁感应线圈A的间隔小于300mm；电磁感应线圈B和电磁感应线圈C的间距为1000-1500mm。

所述轮胎传感器为压电薄膜交通传感器或电阻式交通传感器。

所述车辆进入车道，车辆牌照识别系统记录车辆的车牌号，车辆按键取卡倒车后触发轮胎传感器，工控机自动报警并提示收费员处理，提供给收费员倒车车辆盗取的IC卡卡号、车辆的车牌号、抓拍图像和取卡时间，如果未能追回被盗取的IC卡，可一键将被盗取的IC卡加入黑名单，被盗取的IC卡未收回并重新发出前不能在出口使用。

本发明采用多种组合方式防止通过盗取自动发卡机发出的IC卡作弊。在本方案中，增加了一对埋设在检测车辆存在的电磁感应线圈A前的轮胎传感器A和B统计车辆轴数的方式，并由此检测车辆行驶方向。在司机按键取卡时，如果统计的车辆轴数小于1，则不允许发卡，这样可以避免现行单纯依赖电磁感应线圈A检查是否有车辆存在容易作弊的情况；在司机按键取卡后，如果统计的车辆轴数出现减少（在此位置短距离溜车不会压到轮胎传感器），系统则判断为车辆倒车，进行报警，提示收费员进行处理（参见附图3）。如果车辆在报警后停止倒车，正常前行驶离车道，在电动栏杆落下后报警自动停止，后续车辆可以继续领卡。

本发明在电动栏杆后增加了一个用于辅助判断车辆行驶方向的电磁感应线圈C，在车辆因为问路或者其它原因倒车后，系统也进行报警，提示收费员进行处理（参见附图3）。此时栏杆保持抬起状态，系统不允许继续发卡。这样在车辆试图倒车作弊时可以在第一时间进行报警，同时在车辆正常驶离收费车道后，即使无人干预，也不影响后面的车继续领卡。

在车辆取卡后倒车触发报警时，在显示屏上显示触发倒车报警车辆的车牌号、已发卡卡号、抓拍图像和取卡时间，提醒在收费广场值班的收费人员处理，如果收费人员确认车辆倒车，在没有追回车辆或已发卡的情况下，收费人员可以选择将已发出的IC卡列入黑名单，由收费系统服务器将IC卡黑名单推送到每一条出口车道，栏杆自动落下（参见附图3）。出口车道在检测到黑名单内IC卡时，可以通过IC卡和黑名单内记录的信息（包含IC卡卡号、进入时间、进入站点和车道号等）进行车辆稽核，有助于追缴车辆偷逃的通行费或停车费。当IC卡黑名单内记录的进入时间等信息与IC卡内信息不符时，系统不会触发稽核，这样可以保证进入黑名单的IC卡循环使用，而IC卡黑名单因网络等原因未及时更新时，在出口车道不会误触发报警，避免由此引发争议。

对于每一辆正常通过的车辆，系统记录车牌牌照识别系统记录领卡车辆的车牌号，由收费系统服务器将车牌号名单推送到入口广场的每一条车道（参见附图2）。设定时间内同一车辆再次领卡将触发报警，系统不允许司机继续领卡，同时系统在显示器上显示同一车牌号车辆最近一次领卡的时间和抓拍图像，由收费员核实后才可继续发卡。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本专利技术的主要创新点在于使用一对轮胎传感器检测车辆倒车，并且在车辆倒车逃跑后可以通过简单的确认操作将车辆盗取的IC卡准确加入黑名单，并自动推送到所有出口车道，从而遏制从自动发卡车道盗取IC卡的行为，并解决现有采用电磁感应线圈的技术中车辆行驶方向检测中容易被模拟和易于出现误报警的问题，同时增加车牌号重复判断报警、将被盗取的IC卡列入黑名单的机制解决系统报警但未能及时追回被盗取的IC卡而造成通行费或停车费损失的问题。本发明安全稳定，简单易行。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明自动发卡车道防作弊系统的布局示意图；

附图2为本发明自动发卡车道防作弊系统的按键取卡流程图；

附图3为本发明自动发卡车道防作弊系统的倒车处理流程图；

图中，1-进入车道的车辆，2-轮胎感受器A，3-轮胎感受器B，4-电磁感应线圈A，5-自动发卡机，6-电动栏杆，7-电磁感应线圈B，8-电磁感应线圈C。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。附图是本发明的具体实施例。该实施例为一种自动发卡车道防作弊系统，包括检测车辆存在的电磁感应线圈A4、自动发卡机5、电动栏杆6和检测车辆是否离开车道的电磁感应线圈B7，其特征是：所述电磁感应线圈A4前增加埋设轮胎传感器A2和轮胎传感器B3，用于检测车轴数，并由此检测车辆行驶方向；所述电动栏杆6和电磁感应线圈B7后增加一个用于辅助判断车辆行驶方向的电磁感应线圈C8；在自动发卡机5内增加车检器将电磁感应线圈C8的输入转化为数字开关信号，增加IO模块将轮胎传感器的输入转换为串行信号接入工控机。所述轮胎传感器A2和轮胎传感器B3的间距为12-15cm，轮胎传感器A2或轮胎传感器B3与电磁感应线圈A4的间隔小于300mm；电磁感应线圈B7和电磁感应线圈C8的间距为1000-1500mm。所述轮胎传感器为压电薄膜交通传感器或电阻式交通传感器。所述车辆1进入车道，车辆牌照识别系统记录车辆的车牌号，车辆1按键取卡倒车后触发轮胎传感器，工控机自动报警并提示收费员处理，提供给收费员倒车车辆盗取的IC卡卡号、车辆的车牌号、抓拍图像和取卡时间，如果未能追回被盗取的IC卡，可一键将被盗取的IC卡加入黑名单，被盗取的IC卡未收回并重新发出前不能在出口使用。

对于已安装实施的自动发卡车道，本技术方案要求按照图1的相对位置增加一对轮胎传感器（即轮胎传感器A2和轮胎传感器B3）和一个电磁感应线圈C8，在自动发卡机5内按需要增加车检器将电磁感应线圈8的输入转换为数字开关信号，增加IO模块将轮胎传感器的输入转换为串行信号接入工控机，修改工控机内的控制程序。为推送和处理IC卡黑名单，还需要修改出口车道程序和收费系统服务程序。

附图1是自动发卡车道的布局示意图，其中各组成部分的具体位置可以随收费岛和收费车道的土建结构进行细微调整。1是进入车道的车辆，依据GB1589-2004《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》，高等级公路允许通行的车辆车长最大可以到18100mm，而普通停车场可能只允许小型客车进入，在进行具体方案设计时需要充分考虑车长带来的影响。2和3是增加的一对轮胎传感器，相距12-15mm左右，这个距离可以保证切割工艺和传感器埋设需求，在车速低于50km/h的情况下，信号检测器可以识别出车辆轮胎压到两个轮胎传感器的顺序，轮胎长时间处在两个轮胎传感器之间的几率比较小。如果用②表示2检测到轮胎，用③表示3检测到轮胎，那么顺序检测到②③表示车轮正向通过，顺序检测到③②表示车辆逆向通过。如果车辆行驶过程出现溜车，也可能出现顺序检测到②②或顺序检测到③③的情况，这种信号可以忽略不计。在极端情况（轮胎压到单个传感器中间后倒回，或者车辆速度过慢）下，有可能出现单个②或者单个③的情况，为避免由此出现连续误判，考虑到两个传感器之间距离相对两个车辆的轴距小，同时假定车辆加速度有限，在信号成对匹配时，同时考虑时间间隔因素。在多次出现单个②或者单个③时，系统假定可能存在设备故障，进行设备故障报警。4为用于检测自动发卡机5前是否有车辆的电磁感应线圈A，一般在检测到无车存在时，按键时进行语音提示，不予发卡。轮胎传感器A2或轮胎传感器B3与电磁感应线圈A4的间隔小于300mm。因为车辆驾驶室都在转向轴后，可以保证车辆行驶到取卡位置时，转向轴已正向通过2和3；在车辆倒车离开时，倒车距离较短时转向轴就会逆向通过3和2；在此位置因溜车而产生转向轴逆向通过3和2的几率很小，误报警的几率也就很小。本技术方案在前车离开电磁感应线圈4时清除已统计车辆轴数，前车车尾距其最后一个轴的距离，再加上后车车头距其转向轴的距离，一般会大于500mm，这样即使前车和后车距离很近，只要电磁感应线圈A4可以正确分割车辆，各车的轴数就不会分离错误。在极端情况下电磁感应线圈A4可能无法分离车辆，这样车辆轴数无法清零，但不会产生误报警。5为自动发卡机，司机取卡时，车辆驾驶室一般与5平齐。6为电动栏杆，司机取卡后电动栏杆6抬起，在车辆正向离开电磁感应线圈7前，电动栏杆6一直抬起，系统不允许再次发卡。7为检测车辆是否离开车道的电磁感应线圈。8为增加的电磁感应线圈，与7配合用于检测车辆正向离开车道，还是倒车返回发卡位置，8与7相距1200mm左右，在7由有车变为无车时，如果8有车，则可判为车辆正向离开，如果8无车，则可判为车辆倒车。正常情况下8的线圈计数与7的线圈计数相差不大，如果排除倒车的情况出现较大差异，则进行设备故障报警。在电动栏杆机6后的位置，车速相对较快且车辆间距大，不会产生车辆拥挤而出现误判的情况。

所述轮胎传感器为压电薄膜交通传感器或电阻式交通传感器。压电薄膜交通传感器由金属编织芯线、压电材料和金属外壳组成，安装简单，可靠性高，常用于检测车轴数、轴距、车速监控、车型分类、闯红灯拍照等场合。压电薄膜交通传感器的检测速度范围与电路输入阻抗有关，在自动发卡车道等待领卡的区域，车速较低，需要增大电路输入阻抗，将压电薄膜交通传感器的检测速度范围调整到0.5km/h至50km/h。在温度适宜（不处于高寒地区）、没有超载货车碾压的环境下，也可用成本稍低的电阻式交通传感器（胶条）代替。电阻式交通传感器直接输出通、断的开关信号，可以检测静止其上的车辆。其缺陷是胶条在超低温和重压下易于损坏，更换胶条需要一定的成本。

通过在自动发卡车道安装压电薄膜交通传感器作为轮胎传感器进行实验，这种方式可以有效的杜绝在没有车辆时使用金属物品模拟车辆盗取IC卡。在实验车道，系统实施后30天内未在现场发现过成功盗取IC卡的车辆，跟踪对比本车道的丢卡率（入口发出后48小时未在出口使用）发现在系统实施后丢卡率下降了79%。在模拟车辆取卡倒车时，系统能够按照预设程序及时报警，收费人员在听到报警声音后，排除从值班地点到达车道的时间，可以在3秒内完成将被盗取IC卡录入到黑名单的操作。

通过使用实际车辆分别模拟100次车速低于0.4km/h、压上轮胎传感器后倒车再前行两种极端情况，共有9次出现在车辆行驶到取卡位置处，因车辆轴数统计错误，在按键取卡时系统提示未检测到车辆的情况出现，错误提示率小于4.5%。考虑到这种极端情况除非故意，不会发生，而且在车辆倒车后重新正常行驶至发卡位置可以恢复，可以忽略这种异常。

因本技术方案考虑一定的容错性，在车辆正常行驶过电磁感性线圈4以后，已经检测的车轴数归零。这样在小型车辆未取卡行驶至栏杆位置处再倒车取卡时，检测的车轴数为负数，车辆必须比以前再多倒车，然后在重新前进到取卡位置处才可正常取卡。这种情况在遇到未见过自动发卡机的司机时偶尔会发生，为减少这种情况给司机带来困惑，测试系统在检测到车辆轴数小于1（0或负数）时增加语音提示，提示司机在注意安全的前提下倒车后再行驶至取卡位置取卡。

Claims (4)

1.一种自动发卡车道防作弊系统，包括检测车辆存在的电磁感应线圈A（4）、自动发卡机（5）、电动栏杆（6）和检测车辆是否离开车道的电磁感应线圈B（7），其特征是：所述电磁感应线圈A（4）前增加埋设轮胎传感器A（2）和轮胎传感器B（3），用于检测车轴数，并由此检测车辆行驶方向；所述电动栏杆（6）和电磁感应线圈B（7）后增加一个用于辅助判断车辆行驶方向的电磁感应线圈C（8）；在自动发卡机（5）内增加车检器将电磁感应线圈C（8）的输入转化为数字开关信号，增加IO模块将轮胎传感器的输入转换为串行信号接入工控机。

2.根据权利要求1所述的自动发卡车道防作弊系统，其特征是：所述轮胎传感器A（2）和轮胎传感器B（3）的间距为12-15cm，轮胎传感器A（2）或轮胎传感器B（3）与电磁感应线圈A（4）的间隔小于300mm；电磁感应线圈B（7）和电磁感应线圈C（8）的间距为1000-1500mm。

3.根据权利要求1或2所述的自动发卡车道防作弊系统，其特征是：所述轮胎传感器为压电薄膜交通传感器或电阻式交通传感器。

4.根据权利要求1-3任一所述的自动发卡车道防作弊系统，其特征是：所述车辆（1）进入车道，车辆牌照识别系统记录车辆的车牌号，车辆（1）按键取卡倒车后触发轮胎传感器，工控机自动报警并提示收费员处理，提供给收费员倒车车辆盗取的IC卡卡号、车辆的车牌号、抓拍图像和取卡时间，如果未能追回被盗取的IC卡，可一键将被盗取的IC卡加入黑名单，被盗取的IC卡未收回并重新发出前不能在出口使用。

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