CN103761775B

CN103761775B - 新型货车不停车计重收费系统

Info

Publication number: CN103761775B
Application number: CN201410047468.6A
Authority: CN
Inventors: 郭跃波; 苏炜; 孙建国; 候新容; 赵晓雄; 郭军梅; 高贤
Original assignee: SHANXI TRANSPORT INFO COMM Co
Current assignee: Shanxi Transportation Information Communication Co ltd
Priority date: 2014-02-11
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2034-02-11
Also published as: CN103761775A

Abstract

本发明公开了一种新型货车不停车计重收费系统,它涉及一种收费系统。它包括高速公路收费岗亭、交易天线、费额显示器、自动栏杆、牌照识别器、雾灯、红外车辆分离器、轮轴识别器和动态称重仪，高速公路收费岗亭前侧设置有自动栏杆，自动栏杆一侧设置有费额显示器，自动栏杆一侧上方交易天线，高速公路收费岗亭后侧设置有牌照识别器，牌照识别器后侧设置有红外车辆分离器，红外车辆分离器之间设置有动态称重仪，动态称重仪中部设置有轮轴识别器，红外车辆分离器后侧设置有雾灯。本发明具有良好的经济效益和社会效益，对国家推进交通运输行业的节能减排的工作有积极的推动作用。

Description

新型货车不停车计重收费系统

技术领域

本发明涉及的是一种收费系统，新型货车不停车计重收费系统。

背景技术

电子不停车收费是高速公路收费系统的技术发展方向，也是智能运输系统（ITS）的重要应用领域之一。建设电子不停车收费系统可以减少道路用户停车缴费的次数，提高高速公路收费站的通行能力；减少现金付款，方便用户，防止作弊；不设或少设收费车道，减少征地；减轻因停车收费带来的环境污染；降低运营成本等。ETC技术作为一种先进的收费技术，已经在全国范围内大规模的建设实施，ETC已经以其“安全、便捷、绿色、环保”的特点引起社会各界广泛关注。ETC的实施，有效的缓解了收费车道拥堵问题，取得了显著成效，其明显的社会效益和经济效益已经得到了社会大众的一致认可。

目前高速公路ETC系统只纳入客车，而占用高速公路通行量1/3的货车尚未实现ETC收费。而货车的收费拥堵问题是货车运输效率的一个主要瓶颈，在货车流量较大的收费站，由于货车计重收费导致的拥堵问题尤其严重。货车计重收费效率问题已经成为收费站通行能力的瓶颈，单纯增加收费站车道数，只能解决交通阻塞的一时之需，难以满足日益增长的交通量发展需要，同时受征地、建设等条件的制约，也很难扩建收费站。ETC系统与计重系统的结合，必将成为缓解计重收费车道拥堵的优先方法。实施货车ETC应用，能有效提升货车收费效率，能显著改善收费站由于货车收费引起拥堵问题，提高高速公路管理水平，提升高速公路形象，增强交通运输保障能力，全面提升交通运输服务水平。

目前MTC人工收费车道情况，货车按照计重收费，实现准确收费的必要条件是获取同一车辆正确的入口信息和车辆重量信息。

在本系统中，车辆入口信息的获取类似现有ETC专用收费车道，通过入口发ETC专用卡片，写入入口信息，出口车卡绑定，读取入口信息；重量信息通过增加称重设备获取，类似现有MTC人工收费车道。

根据现场实际车辆通行情况，车辆通行可以分为单一车辆通行、多车辆通行、车辆倒出等。在单一车辆通行情况下，RSU与OBU设备通讯，然后获取到计重数据，计算费额，本系统不需要任何处理即可满足；多车辆通行情况，无论是前车客车后车货车还是前车货车后车客车，在RSU与多个OBU通讯过程中，收费系统内会形成一个OBU设备信息队列，从该设备信息队列中可获取到相应车辆的入口信息，同时实际车辆队列通过后，收费系统会形成一个计重信息队列，此时入口信息与重量信息已经全部正确获取，但是由于RSU与OBU设备通讯的随机性，不能保证OBU设备信息队列的车辆顺序与实际车辆在车道顺序（实际车辆在车道顺序与计重信息队列顺序一致）一致，最终由于当前车辆重量信息与入口信息不一致，导致收费出现偏差。

目前，按照货车正常计重无异议的情况计算，通过收费车道（从压上车道入口线圈开始至驶离收费车道）的时间约为40s，其中大部分为点钞和找零时间，通行效率约为90辆/h；而使用货车ETC车道，按照以15km/h的速度通过收费车道计算，通过收费车道的时间约为9.6s，通行效率可达375辆/h。这导致收费站出现拥堵问题，从而增加了汽车油耗，加重环境污染。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种新型货车不停车计重收费系统，可以有效减少货车在收费站的刹车，启动，提高通行速度，缓解计重收费车道拥堵的问题，促进货车运输效率，能更加有效减少货车在怠速、低速情况下，严重的大气污染和更高的燃油消耗，更加全面推进交通运输节能减排，构建绿色、低碳交通运输方式，实现交通运输发展与资源环境的和谐统一。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：新型货车不停车计重收费系统，包括高速公路收费岗亭、交易天线、费额显示器、自动栏杆、牌照识别器、雾灯、红外车辆分离器、轮轴识别器和动态称重仪，高速公路收费岗亭前侧设置有自动栏杆，自动栏杆一侧设置有费额显示器，自动栏杆一侧上方交易天线，高速公路收费岗亭后侧设置有牌照识别器，牌照识别器后侧设置有红外车辆分离器，红外车辆分离器之间设置有动态称重仪，动态称重仪中部设置有轮轴识别器，红外车辆分离器后侧设置有雾灯。

根据上述的，其中，所述的自动栏杆可设置在高速公路收费岗亭前侧。

本发明货车计重收费流程为：货运车辆进入高速公路入口时，先进入收费广场的专用检测车道，实时对其进行不停车快速检测；可变情报板显示车辆检测信息，提示引导未超载车辆直接进入收费车道，指示超载车辆调头驶离收费广场；收费人员根据检测提示信息，对未超载车辆直接发卡放行，系统从治超服务器中提取治超数据治超设备检测出的信息，如全车牌轴型整车重量写入通行卡特定字段；监控人员监控货运车辆检测、发卡和治超现场情况；系统实时记录车辆通行信息，以备统计管理和责任倒查。在高速公路出口，车辆到达出口车道刷卡后，车道处理软件将计重设备采集的重量与通行卡中存储的入口超限秤重设备采集的重量进行比对，比对结果在允许误差范围内，则按正常车辆收费放行，若比对结果超出误差范围，则作为特殊事件处理。

本发明可以有效减少货车在收费站的刹车，启动，提高通行速度，缓解计重收费车道拥堵的问题，促进货车运输效率，能更加有效减少货车在怠速、低速情况下，严重的大气污染和更高的燃油消耗，更加全面推进交通运输节能减排，构建绿色、低碳交通运输方式，实现交通运输发展与资源环境的和谐统一。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：新型货车不停车计重收费系统，包括高速公路收费岗亭1、交易天线2、费额显示器3、自动栏杆4、、牌照识别器6、雾灯7、红外车辆分离器8、轮轴识别器9和动态称重仪10，高速公路收费岗亭1前侧设置有自动栏杆4，自动栏杆4一侧设置有费额显示器3，自动栏杆4一侧上方交易天线2，高速公路收费岗亭1后侧设置有牌照识别器6，牌照识别器6后侧设置有红外车辆分离器8，红外车辆分离器8之间设置有动态称重仪10，动态称重仪10中部设置有轮轴识别器9，红外车辆分离器8后侧设置有雾灯7。

值得注意的是，所述的自动栏杆4可设置在高速公路收费岗亭1前侧。

高速公路收费系统的最终目的是准确无误收费以及车辆最大限度快速通行，这同时也是设计该系统必须达到的基本要求。货车不停车计重收费系统中，收费系统能通过动态称重仪获取车辆的计重信息，RSU与OBU通讯过程中，收费系统可获取车辆的OBU设备信息（即车辆的入口信息）。由于实际车辆在车道的过车顺序与收费系统获取的车辆计重信息的顺序是一致的，因此，只要保证获取的车辆计重信息与车辆入口信息的一一对应关系，即收费系统能获取同一车辆的计重信息和OBU设备信息，就能准确无误收费。根据现场实际车辆通行情况，车辆通行可以分为单一车辆通行、多车辆通行、车辆倒出等。因此，本系统要满足在以上几种复杂通行条件下达到准确收费的基本要求，就需要设计一套完整的解决方案，从而保证当前交易车辆的计重信息与OBU设备信息的一一对应，来保证收费系统准确无误。

单一车辆通行时，由于收费车道只有一辆车通行，收费系统只能获取到一个车辆的计重信息和OBU设备信息，即能够保证车辆计重信息和OBU设备信息的一一对应关系，收费系统能准确收费。多车辆通行时，由于收费车道同时有多辆车，收费系统可获取多个车辆的计重信息，同时也有多个OBU设备在天线通讯区域内，由于不同厂家的OBU功率不一致，OBU设备返回的车辆信息与车辆计重信息可能就不是一一对应的，这就不能保证收费系统准确收费。因此，本系统通过在称重设备处增加辅助的车牌识别系统来保证车辆计重信息与车牌信息的唯一对应关系，即可保证车辆计重信息和OBU设备信息的一一对应关系，从而满足收费系统准确收费的要求。具体解决方案如下：

为保证车辆车牌信息、车辆计重信息与OUB设备信息的一一对应关系，本方案采取队列形式来保证以上的对应关系，队列采取FIFO（先进先出）模式。

车辆通过ETC出口车道时，先通过车牌识别系统获取车辆的车牌信息，该车牌识别系统采用线圈检测车辆通过信号，系统接收到车辆触发信号后，采集车辆图像，自动识别车牌，识别获取的车牌信息放入车牌信息队列，以进行后续处理。表1为车牌信息队列。

表1 车牌信息队列

序号	车牌信息队列	车牌
			1	B0001	晋AB0001
2	B0002	晋B50012
			3	B0003	晋AC6045
4	B0004	晋AM1679
			5	B0005	晋AB3024

称重设备中的红外车辆分离器发出车辆分离信号，获取车辆的计重信息，将车辆计重信息写入计重信息队列。如车辆未完成计重倒出车道，则不产生计重信息，同时车牌信息队列中删除刚才产生的车牌信息。表2为计重信息队列。

表2 计重信息队列

序号	计重信息队列	重量
			1	W0001	45.5T
2	W0002	42T
			3	W0003	30.6T
4	W0004	15.3T
			5	W0005	26.7T

由于车辆可能在未称重完就已进入RSU交易区，RSU在扫描到OBU后即开始进行交易，在未获取计重信息前会连续交易失败，这造成系统资源大量浪费，所以，计重设备每产生一条计重信息，就会向RSU发送允许交易指令，交易天线才向上位机发送交易的B2帧数据。

由于收费车道可能同时有多辆完成计重的车辆，收费系统可获取多个车辆的计重信息，多个OBU设备在天线通讯区域内时，由于不同厂家的OBU功率不一致，OBU设备返回的车辆信息与车辆计重信息可能不一一对应，故将车牌信息队列与计重信息队列组成复合队列供上位机进行处理。表3为复合信息队列。

表3 复合信息队列

序号	信息队列	车牌信息	计重信息
				1	F0001	晋AB0001	45.5T
2	F0002	晋B50012	42T
				3	F0003	晋AC6045	30.6T
4	F0004	晋AM1679	15.3T
				5	F0005	晋AB3024	26.7T

过车时，将通过车牌识别系统和称重设备获取的车牌和计重复合信息发送给RSU，RSU开始搜索OBU，直到搜索到OBU。此时将搜索到的OBU所包含的车牌信息与复合信息队列中的第一个车牌信息进行比对，如果车牌相似度达到一定程度，即说明复合信息队列中的第一个计重信息和OBU设备信息是一一对应的，即可进行交易，否则RSU重新搜索OBU，直到搜索到OBU车牌信息与复合信息队列中第一个车牌信息相似度达到一定程度再进行交易。如果OBU车牌信息达不到允许交易的程度，规定时间内又扫描不到其他OBU，则进行交易并计入特殊事件，待稽查进行处理。

交易时，将复合信息队列中的第一个计重信息和OBU设备信息绑定后，交易天线才会向上位机提供计重信息和OBU设备信息，进行交易。交易完成后，位于队列中的第一个车牌信息和计重信息都要删除，以保证系统能够和后面车辆进行准确交易。

如有车辆因余额不足无法完成交易，则倒出车道，复合队列与车牌队列、计重队列同步删除一条记录。

在保证准确收费的基础上，本系统本身发挥了ETC专用车道不停车收费的先天优势，因此，相比现有MTC人工收费车道，通行速度有了大幅度的提升。

本具体实施方式在保证准确收费的基础上，本系统本身发挥了ETC专用车道不停车收费的先天优势，因此，相比现有MTC人工收费车道，通行速度有了大幅度的提升；使用货车ETC车道，按照以15km/h的速度通过收费车道计算，通过收费车道的时间约为9.6s，通行效率可达375辆/h。较当前的现金计重收费相比，货车使用ETC系统通行，整体通行效率可提高约4-5倍，可缓解收费站拥堵问题。

采用ETC方式通过收费站时，货车匀速进入车道，减速进行称重、交易，然后驶离车道，全过程无需停车等待，近似匀速过程，考虑安全性因素，车速按照15km/h计算。

货车采用ETC方式通过收费站时油耗计算公式如下：

式中： —货车使用ETC方式通过收费站的油耗，单位：ml；

—货车排队长度，单位：m

—车道长度，单位：m

—百公里平均油耗，单位：L/100km

—行驶速度为15km/h时，发动机怠速油耗，单位：L/h

V—货车行驶速度，单位：km/h

货车采用ETC方式比MTC方式通过收费站时节约燃油计算公式如下：

式中：—货车使用MTC方式通过收费站的油耗，单位：ml；

—货车使用ETC方式通过收费站的油耗，单位：ml；

—节约油耗，单位：ml；

实施例1：以山西省旧关收费站为例，日货车出口流量超过1万辆，货车排队超过20辆，车队长度超过500米，旧关站共有车道17条，7进10出，车道长度为40米。通过的货车以4型和5型为主。节油估算以某4型车为例，其100公里平均油耗为26.37L，在速度15公里/小时速度下，发动机怠速油耗为3.8L/h，驻车怠速油耗为0.9L/h。

根据公式计算：

若货车全部（日出口流量10000辆货车计算）采用ETC方式通过收费站，则旧关收费站每日可节约燃油约1450升，当然不会是所有货车均采用ETC方式通行，参照当前客车ETC交易比例30%计算，旧关收费站每日可节约燃油约435升。每年可以节约燃油15.9万升，按照一升柴油6.88元计算，一年节能可产生直接经济效益约109.2万元。

本具体实施方式实施货车ETC收费后，可减少收费人员数量，降低收费业主的运营成本。MTC车道按照5人/车道进行运营人员配置，人员费用为2万元/年；ETC运营中，按照1人/站进行人员配备，因为ETC对维护人员的要求较高，因此按照5万元/年计算人员费用。由此得知：建设一条货车ETC收费车道，可减少人员成本约5万/年。

货车ETC的实施，一方面显著改善了高速公路收费人员、管理人员的工作强度和工作量；另一方面也大大提供了收费工作效率，降低了高速公路公司的营运成本。

本具体实施方式具有良好的经济效益和社会效益，对国家推进交通运输行业的节能减排的工作有积极的推动作用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.新型货车不停车计重收费系统，其特征在于，包括高速公路收费岗亭(1)、交易天线(2)、费额显示器(3)、自动栏杆(4)、手动栏杆(5)、计重设备控制柜(6)、雾灯(7)、红外车辆分离器(8)、轮轴识别器(9)和动态称重仪(10)，高速公路收费岗亭(1)后侧设置有自动栏杆(4)，自动栏杆(4)一侧设置有费额显示器(3)，自动栏杆(4)一侧上方设置有交易天线(2)，手动栏杆(5)设置在交易天线(2)后侧，手动栏杆(5)两侧设置有计重设备控制柜(6)，计重设备控制柜(6)后侧设置有红外车辆分离器(8)，红外车辆分离器(8)之间设置有动态称重仪(10)，动态称重仪(10)中部设置有轮轴识别器(9)，动态称重仪(10)后侧设置有雾灯(7)，为保证车辆车牌信息、车辆计重信息与OUB设备信息的一一对应关系，采取队列形式来保证以上的对应关系，队列采取FIFO（先进先出）模式；车辆通过ETC出口车道时，先通过车牌识别系统获取车辆的车牌信息，该车牌识别系统采用线圈检测车辆通过信号，系统接收到车辆触发信号后，采集车辆图像，自动识别车牌，识别获取的车牌信息放入车牌信息队列，以进行后续处理；称重设备中的红外车辆分离器发出车辆分离信号，获取车辆的计重信息，将车辆计重信息写入计重信息队列；计重设备每产生一条计重信息，就会向RSU发送允许交易指令，交易天线才向上位机发送交易的B2帧数据；如车辆未完成计重倒出车道，则不产生计重信息，同时车牌信息队列中删除刚才产生的车牌信息；收费车道可能同时有多辆完成计重的车辆，收费系统可获取多个车辆的计重信息，多个OBU设备在天线通讯区域内时，由于不同厂家的OBU功率不一致，OBU设备返回的车辆信息与车辆计重信息可能不一一对应，故将车牌信息队列与计重信息队列组成复合队列供上位机进行处理；过车时，将通过车牌识别系统和称重设备获取的车牌和计重复合信息发送给RSU，RSU开始搜索OBU，直到搜索到OBU，此时将搜索到的OBU所包含的车牌信息与复合信息队列中的第一个车牌信息进行比对，如果车牌相似度达到一定程度，即说明复合信息队列中的第一个计重信息和OBU设备信息是一一对应的，即可进行交易，否则RSU重新搜索OBU，直到搜索到OBU车牌信息与复合信息队列中第一个车牌信息相似度达到一定程度再进行交易；如果OBU车牌信息达不到允许交易的程度，规定时间内又扫描不到其他OBU，则进行交易并计入特殊事件，待稽查进行处理；交易时，将复合信息队列中的第一个计重信息和OBU设备信息绑定后，交易天线才会向上位机提供计重信息和OBU设备信息，进行交易；交易完成后，位于队列中的第一个车牌信息和计重信息都要删除，以保证系统能够和后面车辆进行准确交易；如有车辆因余额不足无法完成交易，则倒出车道，复合队列与车牌队列、计重队列同步删除一条记录。