CN103325148A - 两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统及方法，所述系统包括主控机和路侧读写设备，所述主控机与路侧读写设备连接，所述路侧读写设备包括可在车道上投射出唤醒通信区和交易通信区的微波天线以及天线控制器，所述微波天线与天线控制器连接。所述方法是在唤醒通信区中，微波天线仅对通信区内的车载电子标签进行唤醒处理工作，不承担交易处理工作；在交易通信区中，微波天线除了对通信区内的已被唤醒电子标签进行直接交易处理工作外，还对未被唤醒的电子标签进行唤醒并且交易的处理工作。本发明的电子不停车收费车道系统可以进一步提高车辆的限制速度值，从而使电子不停车收费可在高车速的自由流环境下得以应用。

Description

两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统及方法

技术领域

本发明涉及一种电子不停车收费车道系统，尤其是一种两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统及方法，属于车辆不停车收费领域。

背景技术

目前，在我国公路电子不停车收费(Electric Toll Collection，ETC)应用领域中，由于受运营环境所影响，各类收费站点的ETC车道往往设置自动栏杆机，采用的是一种非自由流的车道通行模式。随着公路联网收费的纵深发展，及用户对ETC服务要求的不断提高，通行体验更佳、通行处理能力更高的自由流ETC车道必然会成为公路收费领域中的一种重要趋势，特别是随着公路联网收费以后，二义性路径问题的解决、路网标识站车道的建设等均离不开这种自由流车道通行模式的应用。但是目前无论是自由流，还是非自由流的ETC车道系统，对于ETC车辆交易所需的电子标签唤醒和交易处理工作步骤，其均会在同一的天线通信区范围内进行处理。该种方法，对于应用在非自由流或类自由流的低车速环境下，一般不会受到明显交易时间条件制约。但是在高车速的自由流环境下，则存在以下问题及缺陷：

首先，ETC车辆在自由流ETC车道的交易处理过程离不开微波天线对车载电子标签进行唤醒和交易这两项重要环节。假设完成两项环节所需的时间可表示为：T＝t_{唤醒 时间}+t_交易时间。

而且，要完成上述微波天线对电子标签的处理操作，所对应ETC车辆必须在微波天线投影于车道的通信区范围内，假设该通信区的长度为L，结合上述两项环节完成的所需时间，那么保证车辆在这给定的通信区内完成交易处理的限制速度Vmax≤L/(t_唤醒时间+t_交易时间)，若车辆通行车速超过限制速度Vmax时，则意味着该车辆将不具备足够的时间在这给定的通信区内完成ETC车辆交易必需的电子标签唤醒和交易处理操作，从而造成车辆交易的失败。

中国专利号为CN200510101197.9的发明专利公开了“一种双通信区电子不停车收费车道系统及其实现方法”和中国专利号为CN200520067262.6的实用新型专利公开了“一种双通信区电子不停车收费车道系统”，上述方法虽然通过两组不同发射角的微波天线构成远近两个通信区域，但是由于该方法对于车载电子标签的唤醒和交易操作均安排在同一的天线通信区中进行处理，为此该方法同样存在前述的问题，会因电子标签的唤醒和交易时间较大地限制车辆的通行车速。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统，可以进一步提高车辆的限制速度值，从而使电子不停车收费可在高车速的自由流环境下得以应用。

本发明的另一目的在于提供基于上述系统的两阶段处理的自由流电子不停车收费方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统，包括主控机和路侧读写设备，所述主控机与路侧读写设备连接，其特征在于：所述路侧读写设备包括可在车道上投射出唤醒通信区和交易通信区的微波天线以及天线控制器，所述微波天线与天线控制器连接。

作为一种实施方案，还包括位于车道上方的龙门架，所述微波天线安装在龙门架上。

作为一种实施方案，所述微波天线有两组，分别为可在车道上投射出唤醒通信区的第一组微波天线和可在车道上投射出交易通信区的第二组微波天线；所述龙门架包括前端龙门架和后端龙门架，所述第一组微波天线安装在前端龙门架上，所述第二组微波天线安装在后端龙门架上；所述前端龙门架和后端龙门架之间的距离可以为8～12m，所述唤醒通信区前沿与前端龙门架之间的距离可以为8～12m，所述交易通信区前沿与后端龙门架之间的距离可以为8～12m。

作为一种实施方案，还包括位于路侧的设备机柜，所述主控机和天线控制器安置在设备机柜内。

作为一种实施方案，所述唤醒通信区内设有用于检测车辆是否进入唤醒通信区的第一车辆检测传感器，所述交易通信区内设有用于检测车辆是否进入交易通信区的第二车辆检测传感器，所述第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器分别与主控机连接。

具体的，所述第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器为地感线圈、地磁装置、红外装置、视频检测装置或激光装置。

本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

两阶段处理的自由流电子不停车收费方法，其特征在于包括以下步骤：

1)当检测到ETC车辆进入车道的唤醒通信区时，系统控制微波天线向唤醒通信区中车辆的车载电子标签发出唤醒信号，尝试完成对车载电子标签的唤醒操作；

2)所述车辆继续前行，当检测到该车辆进入交易通信区时，若该车辆的车载电子标签已被唤醒，系统控制微波天线与交易通信区中的车载电子标签建立通信链路，并对当前车载电子标签进行直接交易处理操作；若该车辆的车载电子标签未被唤醒，则系统控制微波天线先对交易通信区中的车载电子标签进行唤醒操作，再对当前车载电子标签进行交易处理操作；

3)当车辆在交易通信区完成交易后，系统生成交易记录，并恢复初始状态，等待下一车辆的到达。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本发明的电子不停车收费车道系统通过微波天线在车道上投射出的两个通信区(唤醒通信区和交易通信区)分别完成对车载电子标签的唤醒操作和交易操作，大大提高了车辆在有限的通信范围内，处理上述电子标签步骤的时间充裕度，即车辆可在保证车辆交易成功率的前提下可以以更高的车速通过车道，此类效果更符合在高车速自由流环境下进行应用。

2、本发明的电子不停车收费车道系统在自由流环境下，驾驶员控制车辆行驶速度更具弹性，在该环境下，可以既具有通行车速较高的车辆，也可以存在通行车速较低的车辆，对于通行车速较低的车辆，交易通信区具有对未被唤醒车载电子标签的唤醒和交易处理功能，从而使该部分通行车速较低的车辆不会因车载电子标签唤醒状态复始而无法在交易通信区进行交易，充分体现出该系统对于高、低车速并存的自由流交通环境下的应用普适性。

3、本发明的电子不停车收费车道系统中，由于车辆的车载电子标签在唤醒状态下与微波天线的通信灵敏度会更佳，即该类车载电子标签可在交易通信区的边缘位置上已经可以与微波天线成功建立通信链路，及早进行相应的交易处理操作。

附图说明

图1为本发明实施例1的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统结构示意图。

图2为本发明实施例1的两阶段处理的自由流电子不停车收费方法的流程示意图。

图3为本发明实施例3的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，以ETC单车道为例，本实施例的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统结构包括主控机1、位于路侧的设备机柜2、位于车道上方的龙门架以及路侧读写设备。

所述主控机1安置在设备机柜2内并与路侧读写设备连接，是整个自由流车道系统的控制核心，以根据整个系统的业务处理流程完成对该设备的控制及信息交互操作。

所述路侧读写设备包括第一微波天线3、第二微波天线4以及天线控制器5，所述第一微波天线3可在车道上投射出唤醒通信区6，所述第二微波天线4可在车道上投射出交易通信区7，所述第一微波天线3和第二微波天线4分别与天线控制器5连接，所述天线控制器5安置在设备机柜2内。

所述龙门架包括前端龙门架8和后端龙门架9，按车流方向按序设置，所述前端龙门架8和后端龙门架9之间的距离A为10m。

所述第一微波天线3采用顶挂方式安装在前端龙门架8上，用于对进入唤醒通信区6的车载电子标签发出唤醒信号，以对其进行唤醒操作，所述唤醒通信区6前沿与前端龙门架8之间的距离C为10m；所述第二微波天线4采用顶挂方式安装在后端龙门架9上，用于检测车载电子标签是否已被唤醒，并对进入交易通信区7的已被唤醒车载电子标签进行直接交易处理操作，或对进入交易通信区7的未被唤醒车载电子标签先进行唤醒操作后进行交易处理操作，所述交易通信区7前沿与后端龙门架9之间的距离B为10m。

如图1和图2所示，本实施例的两阶段处理的自由流电子不停车收费方法，所述第一微波天线3和第二微波天线4处于常开状态，包括以下步骤：

1)当第一微波天线3检测到ETC车辆进入车道的唤醒通信区时，系统控制第一微波天线3向唤醒通信区6中车辆的车载电子标签发出唤醒信号，尝试完成对车载电子标签的唤醒操作；

2)所述车辆继续前行，当第二微波天线4检测到该车辆进入交易通信区7时，若该车辆的车载电子标签已被唤醒，系统控制第二微波天线4与交易通信区7中的车载电子标签建立通信链路，并对当前车载电子标签进行直接交易处理操作；若该车辆的车载电子标签未被唤醒，则系统控制第二微波天线4先对交易通信区7中的车载电子标签进行唤醒操作，再对当前车载电子标签进行交易处理操作；

3)当车辆在交易通信区7完成交易后，系统生成交易记录，并恢复初始状态，等待下一车辆的到达。

实施例2：

以ETC单车道为例，在实施例1的系统结构基础上，本实施例的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统主要特点是：所述唤醒通信区6内设有第一车辆检测传感器，用于检测车辆是否进入唤醒通信区6；所述交易通信区7内设有第二车辆检测传感器，用于检测车辆是否进入交易通信区7；所述第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器分别与主控机1连接，所述第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器采用地感线圈。

本实施例的两阶段处理的自由流电子不停车收费方法，所述第一微波天线3和第二微波天线4在不使用时处于关闭状态，包括以下步骤：

1)当第一车辆检测传感器检测到ETC车辆进入车道的唤醒通信区时，系统控制第一微波天线3向唤醒通信区6中车辆的车载电子标签发出唤醒信号，尝试完成对车载电子标签的唤醒操作；

2)所述车辆继续前行，当第二车辆检测传感器检测到该车辆进入交易通信区7时，若该车辆的车载电子标签已被唤醒，系统控制第二微波天线4与交易通信区7中的车载电子标签建立通信链路，并对当前车载电子标签进行直接交易处理操作；若该车辆的车载电子标签未被唤醒，则系统控制第二微波天线4先对交易通信区7中的车载电子标签进行唤醒操作，再对当前车载电子标签进行交易处理操作；

3)当车辆在交易通信区7完成交易后，系统生成交易记录，并恢复初始状态，等待下一车辆的到达。

实施例3：

如图3所示，以ETC双车道为例，该双车道分别为第一车道和第二车道，本实施例的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统包括主控机1、位于路侧的设备机柜2、位于车道上方的龙门架以及路侧读写设备。

所述主控机1安置在设备机柜2内并与路侧读写设备连接。

所述路侧读写设备包括第一微波天线3、第二微波天线4、第三微波天线5、第四微波天线6以及天线控制器7，所述第一微波天线3和第三微波天线5可分别在第一车道上投射出第一唤醒通信区8和第一交易通信区10；所述第二微波天线4和第四微波天线6可分别在第二车道上投射出第二唤醒通信区9和第二交易通信区11；所述第一微波天线3、第二微波天线4、第三微波天线5和第四微波天线6分别与天线控制器7连接，所述天线控制器7安置在设备机柜2内。

所述龙门架包括前端龙门架12和后端龙门架13，按车流方向按序设置，所述前端龙门架12和后端龙门架13之间的距离A为12m。

所述第一微波天线3和第二微波天线4采用顶挂方式安装在前端龙门架12上，所述第一微波天线3和第二微波天线4分别用于对进入第一唤醒通信区8和第二唤醒通信区9的车载电子标签发出唤醒信号，以进行唤醒操作，所述第一唤醒通信区8、第二唤醒通信区9前沿与前端龙门架12之间的距离C为12m；所述第三微波天线5和第四微波天线6采用顶挂方式安装在后端龙门架13上，所述第三微波天线5和第四微波天线6用于检测车载电子标签是否已被唤醒，并分别对进入第一交易通信区10和第二交易通信区11进行直接交易处理操作，或分别对进入第一交易通信区10和第二交易通信区11的未被唤醒车载电子标签先进行唤醒操作后进行交易处理操作，第一交易通信区10、第二交易通信区11前沿与后端龙门架13之间的距离B为12m。

本实施例在第一车道或第二车道上实现两阶段处理的自由流电子不停车收费方法同实施例1或2。

以上所述，仅为本发明专利可选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，如系统还可以在ETC三车道、四车道等进行设置，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (7)

1.两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统，包括主控机和路侧读写设备，所述主控机与路侧读写设备连接，其特征在于：所述路侧读写设备包括可在车道上投射出唤醒通信区和交易通信区的微波天线以及天线控制器，所述微波天线与天线控制器连接。

2.根据权利要求1所述的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：还包括位于车道上方的龙门架，所述微波天线安装在龙门架上。

3.根据权利要求2所述的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：所述微波天线有两组，分别为可在车道上投射出唤醒通信区的第一组微波天线和可在车道上投射出交易通信区的第二组微波天线；所述龙门架包括前端龙门架和后端龙门架，所述第一组微波天线安装在前端龙门架上，所述第二组微波天线安装在后端龙门架上。

4.根据权利要求1所述的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：还包括位于路侧的设备机柜，所述主控机和天线控制器安置在设备机柜内。

5.根据权利要求1-4任一项所述的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：所述唤醒通信区内设有用于检测车辆是否进入唤醒通信区的第一车辆检测传感器，所述交易通信区内设有用于检测车辆是否进入交易通信区的第二车辆检测传感器，所述第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器分别与主控机连接。

6.根据权利要求5所述的两阶段处理的自由流电子不停车收费车道系统，其特征在于：所述第一车辆检测传感器和第二车辆检测传感器为地感线圈、地磁装置、红外装置、视频检测装置或激光装置。

7.基于权利要求1所述系统的两阶段处理的自由流电子不停车收费方法，其特征在于包括以下步骤：

1)当检测到ETC车辆进入车道的唤醒通信区时，系统控制微波天线向唤醒通信区中车辆的车载电子标签发出唤醒信号，尝试完成对车载电子标签的唤醒操作；

2)所述车辆继续前行，当检测到该车辆进入交易通信区时，若该车辆的车载电子标签已被唤醒，系统控制微波天线与交易通信区中的车载电子标签建立通信链路，并对当前车载电子标签进行直接交易处理操作；若该车辆的车载电子标签未被唤醒，则系统控制微波天线先对交易通信区中的车载电子标签进行唤醒操作，再对当前车载电子标签进行交易处理操作；

3)当车辆在交易通信区完成交易后，系统生成交易记录，并恢复初始状态，等待下一车辆的到达。

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