CN103065367A - 一种公路收费用无障碍动态称重系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公路收费装置，特别公开了一种无障碍动态称重系统。该公路收费用无障碍动态称重系统，其特征在于：所述L型支架A上安装有位于车道上方的天线和车牌识别系统、位于车道中央位置的激光雷达B以及分别位于车道两边缘位置的激光雷达A和激光雷达C，L型支架A上安装的上述设备分别与称重控制器连接，车道地面上安装有与其等宽的秤台。本发明使用安装在L型支杆或龙门架上的激光雷达实现车辆分离，不影响车辆正常通行，设备被车辆撞击损坏的可能性小。

Description

一种公路收费用无障碍动态称重系统

（一）        技术领域

    本发明涉及一种公路收费装置，特别涉及一种无障碍动态称重系统。

（二）        背景技术

动态称重系统在国内已经过十几年的发展，在公路收费领域得到广泛使用。但目前用于公路收费的动态称重系统都是安装在收费岛上，使用光栅、车辆检测线圈等装置进行车辆分离，一套秤台的计重结果只用于一条车道。而用于超限检测、路面承重分析的动态称重系统在防作弊等方面考虑不足，不适合用于公路收费。

国内公路收费系统中电子不停车收费技术已比较普及，但受称重系统能力和计重收费要求的限制，目前在实施计重收费的路段，已运营的电子不停车收费车道都只允许客车通行，为公路通行费收入贡献约三分之二的货车被排除在电子不停车收费以外。目前国内已有一些关于电子不停车计重收费的研究，包括车道布局、动态计重传感器的选择和布局等方面的研究，但是仍存在以下问题：

（1）称重系统使用光栅、车辆检测线圈等装置进行车辆分离，影响车辆通行；

（2）为保证车辆轮胎全部压在秤台上，不得不使用永久障碍物规范车辆行驶方向，收费岛不得不延长，或者安装设置新的隔离设施；

（3）无车长、车宽、车高等数据输出，不能同时用于车型判定。

激光雷达使用激光测距原理，利用高速旋转的镜面以不同角度向被测目标发射激光脉冲，从而得到被测目标的二维扫描，广泛用于物体的外形轮廓计算、坐标定位、距离判断和速度计算等方面。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种布置简单、检测精确的公路收费用无障碍动态称重系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种公路收费用无障碍动态称重系统，包括设置在路侧的称重控制器，称重控制器通过网络与公路收费系统连接，收费广场前面架设有L型支架A，其特征在于：所述L型支架A上安装有位于车道上方的天线和车牌识别系统、位于车道中央位置的激光雷达B以及分别位于车道两边缘位置的激光雷达A和激光雷达C，L型支架A上安装的上述设备分别与称重控制器连接，车道地面上安装有与其等宽的秤台。

本发明使用激光雷达进行车辆分离并监测车辆称重时的位置和速度，可直接安装在公路收费广场前的路面上，覆盖一条或多条车道，以路面标志标线指引车辆经过称重系统。称重系统同时识别车辆车牌和车载电子标签ID，将计重结果、车辆尺寸特征与车辆车牌和车载电子标签ID关联。

本发明可以准确区分哪些车辆按照指定位置和速度通过秤台，将有超速、加速度超标、倒车、部分压到秤台等异常行为车辆的计重数据置疑，其它计重数据连同车辆尺寸特征和关联的车辆车牌、车载电子标签ID通过网络等方式传递给收费站和收费车道，同时可在情报板上显示可以经电子不停车车道通行车辆的车牌、限载、总重等信息。

单条或多条电子不停车车道收费系统根据该称重系统传递的信息可对按照规定行驶的货车实现电子不停车计重收费；收费稽核系统根据称重系统传递的信息可以判别部分车辆在人工收费车道的计重结果和该称重系统的计重结果之间的差异是否在合理范围，由此可进行收费异常稽核，并可进行多个称重系统的比较，根据统计数据预判哪套称重系统需要重新校核。

激光雷达、牌照识别摄像机、天线安装在L型支杆或龙门架上，除了称重秤台外，不需要在地面布设任何设备，称重系统可安装在公路干线或者进入收费广场前的路面上，可覆盖一条或多条车道。称重系统同时识别车辆车牌和车载电子标签ID，将计重结果、车辆尺寸特征与车辆车牌和车载电子标签ID关联，通过局域网快速传递到收费站和收费车道，可用于电子不停车计重收费、车型识别、收费稽核等领域。

本发明的更优方案为：

所述秤台后面A25~35米处设置有L型支架B，L型支架B上安装有连接称重控制器的情报板，通过情报板将计重结果公布出来，以便司机查看。

所述L型支架A的高度为7.5m。

所述情报板为F型情报板。

本发明的有益效果为：

（1）称重系统使用安装在L型支杆或龙门架上的激光雷达实现车辆分离，不影响车辆正常通行，设备被车辆撞击损坏的可能性小；

（2）采用标志标线引导车辆从秤台匀速通过，而不是将设备安装在收费岛上，不需要延长或扩建收费岛，土建工程量小。在一般的收费广场上，车辆通过后仍有较大的空间选择合适的收费车道通行，在电子不停车计重收费系统应用时，车辆也可以选择从合适的电子不停车收费车道通行；

（3）称重系统可以比较方便的覆盖一条或者多条车道，因为不需要占用路面空间，称重系统可以安装在匝道或者广场路面上，司机可以按照标志标线指引选择选择合适的秤台通过；

（4）激光雷达可以采集车长、车宽、车高等数据，车牌识别设备同期进行车牌识别，这些数据可以预先与电子标签内的车辆信息数据进行比较，在不确定车辆与电子标签相符时可引导车辆从人工收费车道通行，从而可以杜绝因天线通信干扰、车辆分离错误等原因使用错误的计重数据收费；

（5）称重系统可以判断车辆通过秤台的速度和加速度，按照选用秤台的技术指标确定车辆计重数据是否可以采信，避免车辆在无人监督的情况下使用跳磅等方式进行作弊。

（四）        附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的平面布置结构示意图；

图2为本发明用于电子不停车计重收费的流程图。

图中，1 L型支架A，2激光雷达A，3天线，4激光雷达B，5车牌识别系统，6激光雷达C，7秤台，8称重控制器，9 L型支架B，10情报板。

（五）        具体实施方式

实施例1：单车道使用

该公路收费用无障碍动态称重系统，包括设置在路侧的称重控制器8，称重控制器8通过网络与公路收费系统连接，收费广场前面架设有L型支架A1，所述L型支架A1上安装有位于车道上方的天线3和车牌识别系统5、位于车道中央位置的激光雷达B4以及分别位于车道两边缘位置的激光雷达A2和激光雷达C6，L型支架A1上安装的上述设备分别与称重控制器8连接，车道地面上安装有与其等宽秤台7；所述秤台7后面25~35米处设置有L型支架B9，L型支架B9上安装有连接称重控制器8的情报板10；所述L型支架A1的高度为7.5m。

情报板10可视安装位置选用F型情报板或其它形式的交通诱导屏。情报板10的安装位置和角度应能保证在非超长车辆完全通过秤台7后，司机仍可方便地看到有关本车的引导信息。

该系统的工作流程具体为：

（1）激光雷达A2和C6连续扫描路面横断面，获取车辆高度、宽度、在路面的横向位置等信息，判断车辆在通过称重系统时，是否所有轮胎都压在秤台7上，其间有无邻道的车辆压到秤台7；

（2）激光雷达B4沿行车方向扫描车辆，由此获知车辆的侧面轮廓、行车速度、加速度、车辆倒车情况，由此判断车辆通过称重系统时是否按照指定的速度范围和加速度范围行驶。其扫描结果与激光雷达A2、C6的扫描结果一起用于车辆分离判断；

（3）车牌识别系统5实时检测设定区域的车辆车牌，该区域位于秤台7上游10米左右，车牌识别结果连同抓拍图像、车牌抓拍时间发送给称重控制器8，称重控制器8判断激光雷达B4扫描的车头位置、车速是否与抓拍时间相符，以确认车牌识别系统抓拍的车辆与激光雷达B4跟踪的车辆是否一致；

（4）天线3的有效通信区域位于秤台7上游5米到下游2米之间的位置，天线3读取车辆电子标签序列号和车辆特征信息，数据实时传递给称重控制器8。称重控制器8根据天线3读取的车辆特征信息判断车辆是否应计重收费，车牌是否与车牌识别系统5识别的车牌一致，车长、车宽、轴数是否与激光雷达扫描结果、秤台7上传轴重的数量相符；

（5）激光雷达B4跟踪判断车辆是否在经过车牌识别区域或天线检测区域后转出至其它车道，或者未经车牌识别区域转入称重系统所在车道。这些车辆的车牌特征和计重数据无法准确关联，不能在公路收费系统中使用；

（6）秤台7检测通过称重系统车辆的各个轮轴的重量，传递给称重控制器8，称重控制器8根据激光雷达确定的车辆位置和车辆分离结果将轴重信息组合为整车的计重信息。同时根据激光雷达确定的到来和离开时间将车牌识别结果、车辆电子标签信息与各辆车的计重信息匹配；

（7）对于符合用户设定条件的车辆，如电子标签有效、插有合法卡片、计重信息确认被公路收费系统接收的货车，在计重成功时，称重控制器8控制情报板10显示车辆的车牌、限载、车辆总重等信息；在因超速、有加减速异常、偏离秤台时也可显示未计重成功的原因。情报板10可同时显示多辆车的计重信息，在超出设定时间，或者在激光雷达B4扫描到车辆已驶离可以看到情报板10的区域时，旧的称重信息从情报板10删除；

（8）称重控制器8将有效的计重信息连同计重时间、车牌识别结果、车牌抓拍时间、车辆电子标签信息、车辆电子标签信息读取时间等实时传递给公路收费系统，这些数据可用于电子不停车计重收费、收费稽核等，图2给出了本技术方案用于电子不停车计重收费时的参考流程。

实施例2：多车道使用

称重系统在两个或两个以上车道的实施时，与单车道实施例类似，其中扫描路面横断面的激光雷达可以在相邻道复用，单车道实施例中使用两个激光雷达A2和C6扫描路面横断面，两个相邻道只需使用三个激光雷达扫描路面横断面，以此类推。如果可以假定车宽与轮轴宽度一致，也可适当减少扫描路面横断面的激光雷达数量。

上述实施例为本技术方案的优选方式，但本技术方案的实施方式不为上述实施例所限定。

Claims (4)

1.一种公路收费用无障碍动态称重系统，包括设置在路侧的称重控制器（8），称重控制器（8）通过网络与公路收费系统连接，收费广场前面架设有L型支架A（1），其特征在于：所述L型支架A（1）上安装有位于车道上方的天线（3）和车牌识别系统（5）、位于车道中央位置的激光雷达B（4）以及分别位于车道两边缘位置的激光雷达A（2）和激光雷达C（6），L型支架A（1）上安装的上述设备分别与称重控制器（8）连接，车道地面上安装有与其等宽的秤台（7）。

2.根据权利要求1所述的公路收费用无障碍动态称重系统，其特征在于：所述秤台（7）后面25~35米处设置有L型支架B（9），L型支架B（9）上安装有连接称重控制器（8）的情报板（10）。

3.根据权利要求1所述的公路收费用无障碍动态称重系统，其特征在于：所述L型支架A（1）的高度为7.5m。

4.根据权利要求2所述的公路收费用无障碍动态称重系统，其特征在于：所述情报板（10）为F型情报板。

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