CN1758287A - 收费公路上的卡处理系统与卡处理方法 - Google Patents

Abstract

无线型预付IC卡提高了用户的便利性，而且在引入收费公路时，确保包括摩托车在内的车辆安全支付收费。该收费系统包括：卡处理器，设置在收费亭内，用于进行收费处理，而且具有通过与IC卡无线通信进行卡处理的天线单元；天线单元，设置在收费亭的左侧路边和右侧路边，通过与IC卡无线通信进行卡处理；车辆类型鉴别器，用于识别进入行车道的车辆的类型；以及行车道控制器，用于根据识别的车辆类型选择天线单元进行卡处理并控制卡处理。

Description

收费公路上的卡处理系统与卡处理方法

本申请是申请日为2003年7月2日、申请号为03145082.2、发明名称为“收费公路上的卡处理系统与卡处理方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种在收费公路上使用的卡处理系统和卡处理方法。

背景技术

当前市场上广泛使用的磁性预付卡(以下简称：磁卡)对用户非常有用，因为在无限期内这种卡是匿名的，而且可以被许多非指定人士使用。

另一方面，磁卡始终存在非法重写诸如金额信息等的记录数据的危险。从安全方面的弱点考虑，仅减去磁卡预付额的余额，而且在余额为零(0)时，通常废弃该磁卡。

因此，最近几年，通过将磁卡制成IC卡，来提高非常有用的磁卡的安全性。

在交通设施中，例如，在铁路设施中，采用无线预付IC卡的卡处理系统已经投入实际使用，通过使预付IC卡接触自动验票机或者将预付IC卡举过该自动验票机，这种无线预付IC卡用于进/出安装在入口的自动验票机。

今后，可以预期无线预付IC卡将被引入其他交通设施，例如，收费公路等。然而，被称为电子收费系统(ETC系统)的收费系统已经被引入收费公路。然而，对于这种ETC系统，为了使用信用卡型IC卡，用户被迫签订合同、购买车载车辆单元并将它设置在车辆上用于与系统进行无线通信。因为此原因，当前状态是ETC系统卡转换为当前的磁性预付卡没有进一步进展。

此外，ETC系统是信用卡形式的，因此，不会出现在收费处付费时余额不足的麻烦，而且不需要收费员进行处理。然而，对于无线预付IC卡，由于在记录在其上的余额不足时，需要收费员进行处理，所以需要收费员在正确识别余额不足车辆后收取现金。

发明内容

本发明的目的是提供一种卡处理系统和卡处理方法，其可以引入具有增强安全性、同时保持了匿名和可处理磁性预付卡的便利性的IC型预付卡系统，而且作为收费公路上的收费系统和卡处理方法，可以确保通过收费公路的车辆的安全性。

根据本发明，提供了一种卡处理系统。该系统包括：收费亭，安装在行车道路边，用于进行与通过它的车辆使用收费公路有关的处理；第一天线单元，设置在收费亭内，通过与IC卡进行无线通信，对IC卡进行数据处理；第二天线单元，设置在收费亭之外的车道路边，通过与IC卡进行无线通信，对IC卡进行数据处理；以及数据处理单元，用于根据第二天线单元或第一天线单元至少之一进行数据处理获得的卡数据，进行与使用收费公路有关的处理。

此外，根据本发明，提供了一种卡处理系统，其包括用于在收费公路的入口对通过收费公路的车辆进行入口处理的入口系统和用于对使用该收费公路的车辆进行出口处理的出口系统。该入口系统设置在入口的路边，它包括：天线单元，具有靠近或者接触IC卡从而与IC卡进行无线通信的天线；以及入口处理装置，用于在天线单元的天线通过与IC卡进行无线通信从IC卡读取卡数据而且卡数据正常时，将入口数据写入IC卡。出口系统设置在位于出口路边的收费亭内，它包括：第二天线单元，具有靠近或者接触IC卡，从而与IC卡进行无线通信的天线；以及出口处理装置，用于根据包含在第一天线单元或第二天线单元的天线通过与IC卡进行无线通信从IC卡读取的数据中的入口数据，写入与使用收费公路有关的处理结果。

此外，根据本发明，提供了一种卡处理方法。该方法包括步骤：通过在设置在安装在车道路边的收费亭内、用于对通过收费公路的车辆进行收费公路处理的第一天线单元与IC卡进行无线通信，对IC卡进行数据处理；通过在设置在位于收费亭外部的车道路边的第二天线单元与IC卡进行无线通信，进行IC卡数据处理；以及根据第二天线单元或第一天线单元至少之一进行数据处理获得的卡数据，进行与使用收费公路有关的处理。

附图说明

图1是示出在其上采用了根据本发明的收费公路卡处理系统的收费系统结构的方框图；

图2是示出图1所示收费系统中的入口系统结构的方框图；

图3是示出图2所示入口系统的设备布局的示意图；

图4是示出图1所示收费系统的出口系统的结构的方框图；

图5是示出图4所示出口系统的设备布局的示意图；

图6是示出根据本发明的收费公路卡处理系统的天线单元结构的方框图；

图7A是示出设置在收费公路右侧的天线单元的正视图；

图7B是示出设置在收费公路左侧的天线单元的正视图；

图8是示出应用了根据本发明的卡处理系统的收费系统的入口处理过程的流程图；

图9是示出在未正常完成入口处理时，出口处理的流程图；

图10是示出在未正常完成入口处理而发出通行票时，出口处理的流程图；

图11是示出在正常完成入口处理，但是在出口发生预付卡上的余额不足时，出口处理的流程图；

图12是示出在使用外部天线单元时，如果发生差错，收费处理过程的流程图；

图13是示出在在出口不能确认入口数据时，出口处理的流程图；

图14是示出安装在出口处的收费亭外部的多个天线单元的处理过程的流程图；

图15是示出在出口处理过程中，在收费员进行收费期间，位于收费亭内的天线单元执行的处理过程的流程图；

图16是示出对摩托车和后续车辆进行的开始控制过程的流程图；

图17是示出在根据本发明的第二实施例中的入口系统的设备布局的方框图；

图18A是设置在入口处的通行票出票机和天线单元的正视图；

图18B是位于出口处，用于左驾驶车辆的通行票出票机的正视图；

图19是示出出口系统的设备布局的示意图；

图20是示出设置在出口处的天线单元的结构的方框图；

图21A是示出设置在收费公路的右侧的天线单元的正视图；

图21B是示出设置在收费公路的左侧的天线单元的正视图；

图22是示出在正确完成入口处理时，出口处理过程的流程图；以及

图23是示出统一费率收费系统中的处理过程的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的优选实施例。

根据本发明的用于收费公路的卡处理系统和卡处理方法包括：安装在收费公路的入口处的入口系统1和安装在收费公路的出口处的出口系统2以及通过通信电路8连接到入口系统1和出口系统2的诸如主计算机的较高等级设备9，如图1所示。

较高等级设备9能够从通信电路8接收在位于出口处的行车道的内部和外部执行的出口处理的结果以及在入口处卡处理的入口数据、核对这两个数据并在识别到存在差别时将该IC卡作为非法卡记录到其数据库以及将该非法卡通知入口收费亭和出口收费亭。此外，还可以将非法卡的固有标识数据发送到入口收费亭和出口收费亭。

如图2和图3所示，入口系统1包括：天线单元10、天线单元11、车辆类型鉴别器12、通行票出票机13、左侧驾驶车辆通行票出票机14、路边显示器15、起动检测器16、起动控制器17以及行车道控制器19。

天线单元10设置在车辆一旦进入行车道停车后，车辆驾驶员从车窗伸出手可以够得着的路边位置。在属于无线预付IC卡的非接触型IC预付卡(以下简称：IC卡)接近天线单元10的规定范围(接触或者在举在其上)时，通过无线通信(非接触)，车辆类型数据和入口数据被记录到该IC卡上。规定范围不同于设置在车辆上的ETC的通信范围，它在例如几十厘米范围内。

IC卡将诸如卡ID号的卡专用数据、诸如预付金额(余额)数据的可变数据以及使用历史数据作为卡数据存储到内置IC芯片内。所使用的历史数据包括被鉴别的车辆类型数据和入口处理中的入口数据。此外，在卡表面上，印刷各卡ID号，以便可从视觉上确定该IC卡。

天线单元11设置在几乎与天线单元10相对的路边位置，行车道在天线单元10、11之间，并通过无线通信(非接触)，将车辆类型数据和入口数据记录到左侧驾驶车辆的驾驶员手持的IC卡上。车辆类型鉴别器12检测进入行车道的车辆，并获取进入车辆的车轴数量、高度、长度、车牌等，并根据获取的车辆数据鉴别车辆类型。在此所指的车辆类型是车辆的种类，例如，大型、特大型、中型、小型、轻型等。在IC卡正常完成入口处理时，根据进入车辆的类型，通行票出票机13出通行票。左侧驾驶车辆通行票出票机14设置在几乎与通行票出票机13相对的路边位置，行车道在左侧驾驶车辆通行票出票机14和通行票出票机13之间、并对左侧驾驶车辆的驾驶员出通行票。路边显示器15显示处理状态，并将主要导引通知车辆驾驶员。在驾驶员接收通行票，或者IC卡入口处理后，起动检测器16检测已起动并离开该行车道的车辆。起动控制器17用于根据入口处理的结果许可或拒绝车辆通过。通过通信电路，行车道控制器19连接到包括天线单元10和11的各单元，而且通过从各单元获取数据，执行与使用收费公路有关的各种处理过程(入口处理)并控制路边的各单元(进行控制以使天线单元10和11的卡处理功能有效/无效，进行控制以打开/关闭起动控制器17)。在统一费率(flat rate)系统中，可以进行收费处理以在入口处收取费用。

如图4和图5所示，出口系统2包括：天线单元20和21；车辆类型鉴别器22；用户显示器23，用于显示IC卡处理状态(余额不足，减去金额、减去后的余额等)，促使插入作为处理对象的卡，产生处理差错时显示各种指示；表单处理器(sheet processor)24，用于处理通行票等、为收费员显示费用、收费员输入操作；收据出票机25，用于发出使用许可证等；起动检测器26；起动控制器27；卡处理器30，包含诸如天线单元30a等的无线通信装置；以及行车道控制器29，具有内置控制模块28，内置控制模块28用于通过该卡处理器30的天线单元30a获取IC卡信息，而且执行与收费有关的处理并对路边设备进行控制。对卡处理器30设置天线单元30a，在将IC卡举过处理器，或者接触处理器表面时，天线单元30a用于对IC卡读取并写入数据到IC卡。天线单元30a在例如几十厘米的通信范围内发送无线电波，并利用所发射的无线电波的谐振和IC卡端天线，对IC卡的IC芯片读/写数据并确认该数据。行车道控制器29的控制模块28是存储器，它存储控制程序，该控制程序用于执行与IC卡和车辆有关的处理过程并对收费亭5内的各单元或路边单元进行控制。此外，控制模块28本身可以由软件构成。行车道控制器29执行控制模块28的处理过程，并执行与使用收费公路和控制上述单元有关的处理过程。控制模块28预存出口数据(收费处号、车道号、其他收费处的收费信息等)。根据存储(记录)在IC卡或通行票上的入口数据和出口数据，控制模块28(或者表单处理器24等)对离开收费公路的车辆计算收费(使用费)并收取费用。

天线单元20和21包括：主体31、与行车道控制器29的控制模块28相连的控制器33、电源34、天线部分36以及显示器37，如图6所示。天线单元20和21通过控制器33连接到行车道控制器29。主体31容纳以下说明的各单元。控制器33完全控制整个设备。电源34对设备的各单元供电。

天线单元20具有竖立在行车道的右侧的棒形主体31，如图7A所示。主体31分别在上、中和下部设置了天线部分36和显示器37。位于上部的天线部分36和显示器37用于具有较高座位的车辆，例如，大型车辆、公共汽车等。位于中部的天线部分36和显示器37用于房车(residential vehicle)那么高的车辆等。位于下部的天线部分36和显示器37用于具有较低座位的车辆，例如，客车、轻型车、摩托车等。在行车道控制器选择的天线部分36的卡处理功能(无线通信功能)有效时，每个显示器亮起、闪烁或者显示消息。在此所指的消息是例如“请将你的IC卡举在该位置”，“请稍侯，直到先前车辆处理完成”。

天线单元21具有竖立在行车道的左侧的棒形主体31，如图7B所示。主体31在与天线单元20下部同样高的位置设置了天线部分36和显示器37。将天线部分36和显示器37设置在左侧驾驶车辆的驾驶员通过车窗可以够得着的位置。在天线部分36的卡处理功能(无线通信功能)有效时，显示器37亮起、闪烁或者显示消息。

此外，为了使相应天线部分36的卡处理功能(无线通信功能)有效或者无效，所有天线部分36通常保持停止，而且在车辆类型鉴别器22鉴别车辆时，只有位于对应于该车辆类型位置的天线部分36工作。或者，所有天线部分36可以工作，而且在车辆类型鉴别器22鉴别车辆时，可以使位于与车辆类型对应位置的天线部分36之外的天线部分36停止工作(断开无线通信功能)。出口系统的天线单元20和21以及入口系统的天线单元10和11具有同样数量的上、中、下部和功能。

可以对用于该收费系统的IC卡，即，可以利用卡处理器30的天线单元30a、10和11处理的无线通信类型的非接触预付IC卡设置被称为无线标记的IC芯片和通过在内部衬底上图形化(铜箔印刷布线)导体形成的天线。此外，在此例中，将以无线通信型非接触预付IC卡为例说明IC卡，但是这同样可以应用于在表面上设置了金属接点的接触型IC卡。

以下将参考图8至图14说明该收费系统的运行过程。

首先，参考图8所示的流程图说明入口处理过程。

在车辆进入行车道时，即，在进入入口车道时，为了执行与使用收费公路有关的处理，例如，为了执行包括在作为收费公路入口的收费亭将入口数据写入IC卡的过程在内的入口处理，车辆类型鉴别器12检测该车辆(S101)。与此同时，利用进入车辆的车辆数据，例如车轴数量、高度、车牌等鉴别车辆类型，并将这些数据通知行车道控制器19。在天线单元10和11用于处理车辆IC卡并使天线部分36的卡处理功能有效的情况下，则在被通知了这些数据时，行车道控制器19选择合适高度(上部、中部或者下部)的天线部分36(S102)，开始接收IC卡。使卡处理功能有效就是使其中不发射无线电波以节省能源的等待状态进入发射无线电波的卡处理等待状态。

在这种情况下，例如，在正常右侧驾驶车辆进入入口车道时，选择位于天线单元10的下部的天线部分36，位于该位置的显示器37亮起、闪烁或者显示消息，并由天线部分36发射无线电波。

看到显示器37亮起、闪烁或显示的消息的车辆驾驶员将非接触IC预付卡(以下称为IC卡)伸出车窗靠近位于下部的天线部分36(或者举在天线部分36之上)，通过在天线部分36与IC卡之间进行无线通信，读取IC卡数据(余额等)，并由天线部分36接收卡数据(S103)。在天线部分36接收的IC卡数据是正确数据时，从天线单元10发射车辆类型数据(表示正常车辆的号码)和入口数据(收费处号、车道号、通过入口时间等)，并将它们记录到IC卡上(S104)。

然后，如果在预定时间内没有正常完成卡处理(S105的否)，则行车道控制器19显示需要接收通行票，因为没有正常完成卡处理(S106)，并对该车辆出据通行票(S107)。在通行票从通行票出票机13或左侧驾驶车辆通行票出票机14出票，而且通行票出票机13或左侧驾驶车辆通行票出票机14检测到它(S108)并通知行车道控制器29时，行车道控制器29禁止IC卡的处理(S109)和禁止接受IC卡处理。

相反，如果在预定时间内正常完成卡处理(S105的是)，则行车道控制器29进行余额检验过程(S110)。通过将从IC卡获得的实际余额与对每种车辆类型和收费亭预定的最小余额进行比较，进行该余额检验过程。

对车辆类型和收费亭设置的最小额≤卡的实际余额

通过进行该余额检验过程，如果IC卡的余额小于对每种车辆类型和收费亭预定的金额(S110的否)，则将正常完成卡处理，余额和不足的余额显示在路边显示器15上(S111)。

此外，如果通过进行余额检验过程表明IC卡上的余额大于对每种车辆类型和收费亭预定的金额，而且正常完成余额检验过程(S110的是)，则行车道控制器19将正常完成卡处理和余额显示在路边显示器15上(S112)。

然后，行车道控制器19记录该卡的专用数据，并通过对通行票出票机13(或者左侧驾驶车辆通行票出票机14)发送停止出通行票命令，停止出通行票(S113)。

此外，行车道控制器19对安装在入口车道的所有天线单元10和11发送命令，以禁止重新处理卡，直到车辆通过起动检测器16(S114)，从而防止重复处理该卡(二次处理)。

此后，在起动检测器16检测到车辆开启(S115)，而且车辆类型鉴别器12检测到后续车辆进入时，行车道控制器19返回初始等待状态(S116)并重新开始接受进行IC卡处理。

将参考图9所示的流程图说明出口处的收费处理过程。图9是示出在正常完成入口处理时，出口处理的流程图。

在执行与车辆使用收费公路有关的处理(例如，通过在作为收费公路的出口，即，出口车道的收费亭从IC卡中读取包括入口数据的卡数据进行的收费公路收费处理)的行车道，不断将天线单元20和21的处理状态(等待状态、卡处理等待状态、在处理状态以及处理结果等)通知行车道控制器29，然后，行车道控制器29的控制模块28将它们通知表单处理器24(S201)。

在车辆从收费公路进入出口车道时，在这种情况下，车辆类型鉴别器22检测进入的车辆，行车道控制器29开始出口处理。

在车辆类型鉴别器22检测车辆时，行车道控制器29首先根据车辆类型鉴别器22检测的车辆数据选择其高度适于进行卡处理的天线单元(天线单元20或21)，并选择位于天线单元20的上部、中部或下部的天线部分36和显示器37(S202)，然后，将该天线部分36从等待状态设置为卡处理等待状态，并接通显示器37，或者使显示器37闪烁，或者显示表示系统运行状态处于处理等待状态的消息(S203)。

在车辆驾驶员使车辆停止在行车道上(收费亭5)、天线单元20的位置，然后从车窗伸出手，将IC卡举在天线单元20的天线单元37上(S204)时，判别天线单元37是否可以读取该IC卡的内容(S205)。如果不能读取卡内容(S205的否)，则利用定时器改变所使用的天线单元(S206)。车辆驾驶员再将手伸出车窗，将IC卡举在被改变的天线单元的天线单元37(S204)。在步骤S205判别可以读取卡内容时(S205的是)，天线单元20开始与IC卡进行无线通信，并读取记录在IC卡上的专用固定数据和诸如入口数据的可变数据(S207)，该入口数据包括车辆类型数据和预付金额余额，然后，将读取的这些数据发送到行车道控制器29的控制模块28，与此同时，显示该系统的运行状态从等待状态改变为在处理状态(S208)。此外，在由另一个天线单元，例如天线单元30进行卡处理时，将系统运行状态设置为处理等待状态。

控制模块28将读取结果(读取数据)、根据车辆类型和入口数据计算的待收取的收费与用于鉴别在进行处理的天线单元(天线单元20和21或30a)的数据一起发送到表单处理器24(S209)。

表单处理器24显示读取结果和带收取的收费，并将该天线单元的处理状态从等待状态改变为在处理状态(S210)。

在收费员确认适当天线单元在处理车辆的类型，并在需要时显示内容，输入天线单元的变化以执行车辆类型校正和修改等(S211)。因此，对天线单元的重新计算过程和天线单元的改变等进行处理。

在例如校正车辆类型等时，行车道控制器29重新计算待收取的费用，并将该收费显示在表单处理器24上。

此后，收费员检验表单处理器24上的显示内容，输入确定的收费(S212)。在确定收费时，控制模块28指示适当天线单元20记录扣除确定的收费之后的数据和收费处理历史数据。根据该指示，天线单元20将要求的数据记录到适当卡上(S211)。此外，只要执行一系列收费处理，就在天线单元20的显示器37上显示在处理指示。

在未正常完成收费时，执行差错处理(S214)，并显示差错(S215)  。

此外，在正常完成收费时(S216)，显示正常完成、使用费以及余额(S217)。

在正常完成处理之后，行车道控制器29打开起动控制器27的阻挡杆27a和27b，并允许适当车辆通行。然后，在起动检测器26检测到起动的车辆和通过的车辆时，起动控制器27的阻挡杆27a和27b关闭(S218)。此外，车辆类型鉴别器22检测到后续进入的车辆时，行车道控制器29开始接受处理后续车辆的IC卡。

接着，将参考图10所示的流程图说明在未正常完成入口处理而出通行票时的出口处理过程。

在这种情况下，在车辆类型鉴别器22检测到车辆进入出口车道时(S301)，开始进行出口处理。进入出口车道的车辆的驾驶员将车辆驾驶到收费亭5的位置并停下，将IC卡和通行票一起递交收费亭5内的收费员。

然后，收费员将通行票插入表单处理器24，将IC卡插入包含了天线单元30a的卡处理器30(S302)。

结果，每个单元均对插入的介质进行处理(S303)。

例如，通过行车道控制器29的控制模块28，卡处理器30将天线单元30a读取的IC卡数据(卡专用数据、预付金额的余额等)发送到表单处理器24，然后，表单处理器24显示其接收的卡内容。此外，表单处理器24还显示通行票的读取结果(S304)。

收费员检验显示在表单处理器24上的内容(通行票读取结果、卡数据等)，在需要时，改变车辆类型等，并执行收费确定，写处理开始输入过程(S305)。

在收费员输入最终确定的收费时，行车道控制器29对所有单元发出指示，并由天线单元30a执行写处理(S306)。此外，收据出票机出据收费收据(S307)。此外，在完成收费后，在用户显示器23上显示正常完成、收费以及余额等(S308)。

在完成写处理而且完成收费处理时，行车道控制器29将卡返回驾驶员(S309)，并打开起动控制器27的阻挡杆27a和27b，许可该车辆通过。因此，在车辆起动，而且起动检测器26检测到车辆通过时(S311)，行车道控制器29指示断开用户显示器23的显示。根据该指示(S312)，断开显示器23的显示(S312)。此外，行车道控制器29关闭起动控制器27的阻挡杆27a和27b(S313)。

接着，将参考图11所示的流程图说明在正常完成入口处理，但是在出口检测的预付余额不足时的出口处理过程。

在车辆类型鉴别器22检测到进入出口车道的车辆时(S401)，行车道控制器29开始进行出口处理。

在进入出口车道的车辆的驾驶员(用户)将车辆驾驶到收费亭5的位置并停下，将IC卡举过安装在收费亭5外部的天线单元(天线单元20或21)时，通过与IC卡进行无线通信，处于处理等待状态的天线单元20或21从IC卡读取数据(S402)。在这种情况下，将IC卡举过天线单元20。

在通过读取数据可以正确读取固定数据和可变数据，但是IC卡的预付余额不足时(S403)，天线单元20将余额不足和由收费员执行的处理的消息显示在适当显示器37或用户显示器23上(S404)，并将此通知车辆驾驶员，与此同时，将IC卡的专用数据等的固定数据和诸如车辆、入口、余额等的可变数据发送到行车道控制器29的控制模块28(S405)。

此外，在可以正确读取固定数据，但是不能读取可变数据，而且在产生读错误时，发送包括正确读取的固定数据和可变数据的卡数据。此外，将表示产生读错误的消息显示在适当显示器37或用户显示器23上。

此外，控制模块28指示表单处理器24显示接收的数据和余额或用于弥补余额不足的单独付款介质的必需支付金额，并将适当卡的卡数据发送到安装在收费亭5内的卡处理器30的天线单元30a(S405)。

在此，假定确认该显示的车辆驾驶员将IC卡递交给位于收费亭5内的收费员，然后，例如，口头通知卡上的余额并利用现金或另一种付款介质支付包括不足余额的收费。

在这种情况下，收费员将收到的IC卡举过卡处理器30的天线单元30a上以读取IC卡数据(内容)。

天线单元30a将从IC卡读取的数据(读取结果)与安装在收费亭5外部的天线单元20从控制模块28接收的读取结果进行比较(S406)，并检验包含在两个数据内的专用数据(卡ID等)是否互相一致。即，天线单元30a检验从控制模块28接收的卡数据与收费员处理的IC卡的卡数据一致性，并根据此一致性检验结果，利用这两个天线单元之一的数据进行收费处理。

例如，在收费亭5内的天线单元30a正常读取卡数据时(S407)，卡处理器30根据天线单元30a读取的读取结果进行收费相减处理(S408)。

相反，在收费亭5内的天线单元30a正确读取固定卡数据(卡ID等)，但是不能正确读取诸如入口数据、余额数据等的可变卡数据，而发生异常读取时(S409)，则在通过进行卡一致性检验确认该卡是同一个卡时，卡处理器30根据从控制模块28接收的可变卡数据进行收费相减处理(S410)。

此外，在从位于收费亭外部的天线单元20接收读取结果时，如果正确读取的余额数据包含在读取结果的卡数据中，而且从加密IC卡读取需要时间，则在收费亭5内的天线单元30a读取卡数据时，为了提高处理速度，卡处理器30首先仅从IC卡读取专用数据，然后，检验专用数据的一致性。在该卡是同一个卡时，从天线单元20已经获得的余额数据中减去差额，并利用其他支付介质(现金、信用卡、磁性预付卡等)收取不足金额。

此外，对于通过进行一致性检验其专用数据互相不一致的IC卡，天线单元30a再一次读取含有余额数据的卡数据，根据包含在所获得的卡数据内的专用数据和入口数据，确定收费，从余额数据中减去可以减去的金额，利用其他支付介质收取不足金额。

在检验卡数据一致时，通过将包含在可以被两个天线单元20和30读取的卡内的尽可能多的数据进行比较，卡处理器30检验数据(固定数据和可变数据)的一致性。

在收费相减处理过程中，通过行车道控制器29的控制模块28，卡处理器30将天线单元30a读取的IC卡的数据(卡专用数据，预付余额等)发送到表单处理器24，然后，将接收的内容(车辆类型、收费等)显示到表单处理器24上。

收费员检验显示在表单处理器24上的内容(车辆类型、收费等)，在需要时，改变车辆类型等，而且进行输入操作以确定收费和支付手段(S411)。

例如，在结合使用卡余额和诸如现金等的另一种支付介质时，在这种情况下，如果收费员输入判定金额，则控制模块28指示适当天线单元30a记录减去收费后的数据和收费处理的历史数据。根据该指示，天线单元30将要求的数据记录到IC卡上(S412)。

此外，在未正常完成收费处理，而产生差错时(S413)，则执行利用其他支付介质的收费处理(S414)。

在正常完成IC卡的收费处理时(S415)，卡处理器30的天线单元30a将处理结果通知控制模块28(S416)。

在利用另一种支付介质或者支付手段完成支付不足时，如果需要，控制模块28指示收据出票机25或用户显示器23出据收据。收据出票机25出据详细帐单(对利用预付卡进行支付)和收据(对利用现金等进行支付)。

在完成收费后，用户显示器23显示正常完成以及收费处理结果、余额等(S417)。

此外，在完成收费处理时，起动控制器27打开阻挡杆27a和27b，并许可处理通过。在车辆起动而且起动检测器26确认车辆通过时，控制模块28控制起动控制器27，并关闭阻挡杆27a和27b(S418)。

此外，卡处理器30执行上述一致性检验过程，但是还可以由控制模块执行上述一致性检验过程。

接着，将参考图12说明位于收费亭5之外的天线单元20和21在处理过程中产生错误时的出口处理过程。

在车辆类型鉴别器22检测到进入出口车道的车辆时(S501)，行车道控制器29开始进行出口处理。

在进入出口车道的车辆的驾驶员(用户)将车辆驾驶到收费亭5的位置并停下，将IC卡举过安装在收费亭5外部的天线单元(天线单元20或21)时，处于处理等待状态的天线单元20或21从IC卡读取数据(S502)。在这种情况下，将IC卡举在天线单元20上。

在由于此读取过程发生任何差错时，天线单元20在通过限制读取IC卡的专用数据和入口数据进行重新处理后(S503)，在显示器37上显示请车辆驾驶员(用户)将IC卡递交给收费员的请求(S504)，然后，将与可以从IC卡正确读出的数据有关的数据以及差错内容发送到控制模块28(S505)。

控制模块28对表单处理器24显示接收的数据和另一种支付手段，与此同时，将接收的数据发送到天线单元30a。收费员利用收费亭5内的卡处理器30的天线单元30a进行收费处理。此时，卡处理器30将天线单元30a从IC卡读取的数据(读取结果)与位于收费亭5外部的天线单元从控制单元28接收的读取结果进行比较(S506)，以检验该卡数据(卡ID等)是否互相一致。即，卡处理器30检验位于收费亭外部的天线单元从控制模块28接收的卡数据与天线单元30a处理的卡的一致性。根据一致性检验结果，利用天线单元(天线单元20或天线单元30a)的数据进行收费处理。

在比较过程中，检验天线单元20和30a读取的IC卡的读取结果是正确还是错误(S506)。

然后，在天线单元20和30a读取的IC卡数据读取结果正确时(S506的读取正确)，利用收费亭5内的天线单元30a进行收费处理(S507)。

此外，在天线单元20和30a读取的IC卡数据读取结果错误时(S506的读取错误)，卡处理器30检验不同天线单元20和30a读取的IC卡是否相同，以及位于收费亭5外部的天线单元20是否可以正常读取IC卡的入口数据(S508)。

例如，在根据此检验结果，天线单元20可以正常读取入口数据时(S508的是)，则根据位于收费亭5外部的天线单元20的读取结果进行收费处理。

此外，例如，在通过进行上述检验，天线单元20不能正常读取入口数据时(S508的否)，再利用收费亭5内的天线单元30a执行从IC读取数据的过程。然后，即使在再读过程中仍不能读取入口数据时(S511的否)，判定由收费处内的管理办公室进行收费处理，因为不可能在出口车道进行处理(S512)，而且将此判定发送到表单处理器24进行显示。此外，在再读过程可以正常读取入口数据时(S511的是)，或者在可以读取入口数据，但是不能进行收费相减处理时，卡处理器30根据天线单元30a的读取结果指定入口收费处，计算收费并利用另一种支付手段收取费用。

另一方面，在收费亭5内的卡处理器30的天线单元30a不能正确处理IC卡时，但是在可以根据显示在表单处理器24上的IC卡的一致性检验结果，确认IC卡的入口数据时，在天线单元30a内进行收费处理(收费相减处理)。

在收费处理过程中，通过行车道控制器29的控制模块28，卡处理器30将在天线单元30a读取的IC卡的数据(卡的专用数据，预付余额等)发送到表单处理器24，并将接收的卡内容(车辆类型、收费等)显示到表单处理器24上。

收费员检验显示在表单处理器24上的内容(车辆类型、收费、卡数据等)，需要时改变车辆类型并进行输入操作以判定收费和支付手段(S513)。

在结合使用IC卡上的余额和包括现金的其他支付手段情况下，在收费员输入确认时，控制模块指示相应天线单元30a记录减去收费之后的数据和收费处理的历史数据。天线单元30a将要求的数据记录到适当IC卡上(S514)。

此外，在未正常完成收费处理而产生差错时(S515)，利用另一种支付手段进行收费处理(S516)。

在正常完成利用相应IC卡进行的收费处理时(S517)，卡处理器30的天线单元30a将处理结果通知控制模块28(S518)。

在利用另一种支付手段完成支付不足收费时，控制模块28指示收据出票机25和用户显示器出据文档。根据此指示，由收据出票机25出据使用详情(对于利用预付卡进行支付)和收据(对于利用现金等进行支付)。

在完成收费后，用户显示器23显示正常完成收费和得到的收费处理结果、余额等(S519)。

此外，在完成收费处理时，起动控制器27打开阻挡杆27a和27b，并使车辆通过。然后，在车辆起动而且起动检测器26确认车辆通过时，控制模块28控制起动控制器27关闭阻挡杆27a和27b(S520)。

接着，将参考图13所示的流程图说明在不能确认入口数据时的出口处理过程。图13是示出在不能确认入口数据时的出口处理过程的流程图。

在进行出口处理时，如果不能确认入口数据，则出口处理过程变成图12所示流程图的S512示出的办公室处理过程。

在办公室处理过程中，根据用户的说明进行收费(S601)。此外，该处理过程中包括检验卡ID等的专用数据。

将IC卡的办公室处理结果发送到该中心内的较高等级设备9。此外，将入口收费亭的处理结果发送到较高等级设备9。因此，较高等级设备9将入口收费亭的处理结果与办公室处理过程中的IC卡处理结果进行比较(S602)。

在经过进行该比较过程，两个处理结果互相一致时(S602的是)，完成处理。

相反，在识别两个处理结果之间存在任何差别时(S602的否)，可以认为用户在办公室处理中做了错误说明，而且较高等级设备9登记作为非法卡的IC卡的数据(S604)，并将所登记的数据发送到分别位于收费公路的入口收费处和出口收费处的行车道控制器19和29，并停止下一次使用和后续使用。

在IC卡的用户访问收费公路的任何一个入口收费处，并试图进入入口车道时，进入入口车道被认为是一个错误，而且在收费员调整(adjust)不足收费时(S606)，将该数据从入口收费处的行车道控制器19发送到该中心内的较高等级设备，并在较高等级设备内删除非法卡登记(S607)。

将参考图14所示的流程图说明安装在出口车道收费亭5外部的多个天线单元20和21的处理过程。图14是示出安装在出口外部的多个天线单元的处理过程的流程图。

在这种情况下，安装在收费亭5外部的天线单元20或21读取记录在IC卡上的数据(S701)，该IC卡被举在天线单元20或21之上。

例如，在天线单元20或21从IC卡读取车辆数据时，天线单元20将读取的车辆类型数据发送到行车道控制器29，行车道控制器29反过来确认车辆类型(S702)。

在经过检验车辆类型，判定该IC卡用于双轮车辆(以下简称摩托车)时(S702的是)，行车道控制器29执行举在另一个天线单元21和30a之上的其他卡的接受处理(S703)。

相反，在经过车辆类型检验，判定IC卡是用于非摩托车车辆(四轮车辆)时(S702的否)，行车道控制器29不接受另一个天线单元的处理，直到完成第一个卡的处理(S705)，而且即使另一个卡举在另一个天线单元之上，仍不执行另一个卡的处理过程，并对该处理过程保持等待状态(S706)。

因此，尽管首先进入车道的摩托车的IC卡正在被处理，但是该摩托车不会被甩在后续进入车道的四轮车辆的后面，而且可以防止在该车道上发生相撞或相碰的事故。

将参考图15所示的流程图说明收费员利用位于收费亭外部的天线单元进行收费处理的过程。图15是示出在位于出口的收费员进行收费处理过程中，安装在收费亭外部的天线单元的处理过程的流程图。

在新车辆进入出口车道，而在收费亭5内由收费员对车辆(摩托车或者非摩托车车辆，例如，四轮车辆)进行收费处理时，车辆类型鉴别器22检测新进入的车辆并鉴别车辆类型(S801)。

根据对该后续车辆鉴别的车辆类型，行车道控制器29的控制模块28判定是否应该保持等待处理后续车辆，而不考虑在处理的先前车辆的类型。

例如，如果经过进行车辆鉴别，收费亭5内的收费员正在进行收费处理的车辆是摩托车，而且后续进入的车辆也是摩托车(S801的是)，则摩托车驾驶员(用户)将摩托车停在空闲天线单元21位置，并将IC卡举在天线单元21的天线部分36之上(S802)。

在这种情况下，先前摩托车和后续摩托车发生相撞事故的风险小，行车道控制器29的控制模块28将天线单元21设置为能够进行该处理的状态。天线单元21读取IC卡数据，并将数据送到行车道控制器29，然后，开始进行IC卡处理(S803)。

相反，在经过进行车辆类型鉴别，收费亭内的收费员进行收费处理的车辆是摩托车，而进入车辆是非摩托车车辆(S801的否)而且例如是左侧驾驶车辆时，左侧驾驶车辆驾驶员(用户)将车辆停在空闲天线单元21位置，并将IC卡举在天线单元21的天线部分36之上(S804)。

因此，在先前车辆是摩托车，而后续车辆是非摩托车车辆时，即使IC卡举在位于收费亭5之外的天线单元21之上，行车道控制器29的控制模块28仍保持处于处理等待状态，而且不接受对举着的IC进行处理(S805)。

此外，在先前车辆是四轮车辆时，如果进入车道的是四轮车辆，则对于有限宽度的行车道，并排行使四轮车辆通常是不可行的，因此后续车辆必须等待，直到完成处理先前车辆。在先前车辆是四轮车辆时，如果摩托车作为后续车辆进入该车道，则经过进行上述S801的判定，在驾驶员(用户)将IC卡举在空闲天线单元上时，开始该处理过程。

此外，如果收费员对车辆宽度窄的摩托车进行收费处理，则在将IC卡举在天线单元20或天线单元21之上时，可以对该IC卡进行处理。

将天线单元20、21和30a的状态显示在表单处理器24上，与此同时，天线单元20和21的处理状态表示它们是在进行收费处理，还是等待进行处理，它们显示在显示器37上(S806)。

在完成收费员所做的收费处理时(S807)，根据预定顺序，例如时间顺序等，行车道控制器29的控制模块28选择执行下一个处理的天线单元，或者自动选择天线部分36(S808)。

将参考图16所示的流程图说明摩托车以及后续车辆的开始控制过程。图16是示出对摩托车和后续车辆进行的开始控制过程的流程图。

在这种情况下，该系统具有这样的结构，即，位于收费亭5外部的天线单元20和21安装在行车道的两侧，而起动控制器27具有长度为车辆宽度的一半、安装在行车道的两侧的阻挡杆27a和27b。

在上述描述结构的出口车道，在对例如摩托车进行收费处理期间或者在完成收费处理后处于等待起动控制器27打开期间，在车辆类型鉴别器检测到进入行车道的后续车辆时，或者在新近进行另一个收费处理时(S901)，行车道控制器29的控制模块28判定变成新近收费处理的对象的车辆的类型(S902)。

如果经过进行车辆类型判定，新近进行收费处理的车辆类型是例如摩托车(S902的是)(在对该系统设置例如ETC车道时，包括新近进行的ETC过程)，即使先前处理的车辆是摩托车，仍进行正常处理，因为发生相撞的风险小(S903)。正常处理是图15或图14所示的处理。

此外，如果作为新近收费处理对象的车辆类型是例如非摩托车车辆(S902的否)，则在对后续车辆进行收费处理时，检验先前摩托车的处理状态(S904)。

然后，在完成对先前摩托车进行收费处理时(S905的是)，行车道控制器29的控制模块28仅打开位于处理该摩托车的天线单元所在一侧的阻挡杆(在天线单元20处理该摩托车时，就是位于收费亭5一侧的阻挡杆27a)(S906)。此外，处理该摩托车的天线单元指出车道的左侧或右侧是车辆的行使方向，而在由收费员进行新近收费处理时，该侧通常为收费亭侧。

此外，即使在完成了后续车辆的收费处理，但是还未完成先前车辆的处理时(S905的否)，只要起动检测器26未检测到先前摩托车起动(S907)，行车道控制器29的控制模块28就不打开阻挡杆27a和27b，并使它们保持关闭(S908)，而仅在起动检测器26检测到先前摩托车起动时(S909)，打开位于两侧的阻挡杆27a和27b。即使在对后续车辆完成收费处理时，起动控制器27的阻挡杆27a和27b仍不打开，直到起动控制器26检测到该摩托车起动并通过。

即，在处理的车辆是双轮车辆，而进入行车道的后续车辆是非双轮车辆时，在允许被处理的双轮车辆首先离开行车道之后，行车道控制器29的控制模块28允许被处理的后续车辆离开行车道，因此，不会发生后续车辆首先完成处理而与先前双轮车辆相撞的事故，或者在经过双轮车辆时，发生相碰事故。

此外，在该系统中，对于经过收费处理判定的每种车辆类型，在经过预定时间之后，打开/关闭起动控制器27的阻挡杆。具体地说，在车辆是摩托车时，起动通常需要非常长的时间，在完成收费处理之后，在等待比其他车辆(四轮车辆)长得多的时间之后，行车道控制器29的控制模块28开始打开/关闭起动控制器27。

换句话说，行车道控制器29的控制模块28对离开出口车道的车辆的许可通过时间进行控制。在完成IC卡处理的车辆是双轮车辆时，要离开出口车道进行起动所需时间非常长，而且许可车辆通过的时间也比四轮车辆长。因此，使得双轮车辆的驾驶员(用户)不突然起动车辆。

因此，根据该实施例的收费系统，至少将天线单元10和11设置在收费公路的入口车道，从而通过使无线预付IC卡接近(举起)或者接触它们进行无线通信，来进行卡处理，而且至少将天线单元20和21设置在收费公路的出口车道，从而通过接近或者接触IC卡进行无线通信，来进行卡处理。与此同时，将天线单元30a设置在出口车道的收费亭5内，用于对天线单元20和21产生的差错进行处理。因此，通过将位于出口车道的收费员的处理工作减少到最少、缩短处理时间、使得能够甚至在收费亭5内进行IC卡处理以及确定无疑地进行收费处理，结果可以实现增强了用户的便利性的收费系统。

此外，可以根据车辆类型选择位于行车道的左侧和右侧的天线单元20和21。不仅如此，对于天线单元20，还可以选择性地使用位于上部、中部和下部的天线部分36。因此，可以将IC卡举在位于适合用户使用的高度的天线部分36上。因此，可以实现既缩短了处理时间又进一步方便了用户的收费系统。

由于天线单元20和21设置在出口车道的左侧和右侧，所以消除了在出口车道，在用户与收费员之间正常交接IC卡、现金等，因此可以缩短处理时间。此外，由于天线单元30a设置在收费亭5内，所以在进行出口处理期间，在预付余额不足或者发生异常时，可以使收费亭5内的收费员迅速、确定无疑地进行收费处理。

如果在利用IC卡支付收费时，预付余额不足，则可以利用其他支付手段支付IC卡余额的不足部分，因此确保与磁性预付卡同样的使用性能。

此外，在将IC卡举在安装在收费亭5外部的天线单元20或21上，而读取过程发生异常时，则利用安装在收费亭5内的卡处理器的天线单元30a读取该IC卡。根据两个天线单元的读取结果，卡处理器30进行收费相减处理。因此，例如，在天线单元可以正确读取固定数据，但是不能读取诸如入口数据、预付余额等的可变数据时，将其他天线单元的卡数据读取结果中的数据用作辅助数据进行收费相减处理。因此，即使在不能正确读取卡数据时，仍可以有效进行收费处理。

由于天线单元20和21设置在出口车道的两侧，所以可以在出口车道对当前要求最长时间的摩托车有效进行收费处理。

此外，在车辆连续进入出口车道或入口车道时，根据先前车辆类型或后续车辆类型，这样对天线单元10和11以及天线单元20和21的处理过程进行控制，以等待或者开始进行处理。因此，可以有效进行收费处理，同时确保安全。

例如，在先前车辆是摩托车，而后续车辆是四轮车辆时，四轮车辆的处理保持等待状态，直到完成摩托车的处理。因此，可以防止发生在摩托车之前完成处理的四轮车辆在通过摩托车时碰撞摩托车的事故。此外，后续车辆是摩托车时，空闲天线单元(天线单元20、21或30a)可以进行处理，而不考虑位于出口车道内的先前车辆的类型，因此，可以对车辆有效进行收费处理。

也就是说，可以将无线预付IC卡系统引入收费公路。该系统可以对并排行使的摩托车进行收费处理，从而将可以避免因为四轮车辆超过摩托车发生危险的安全性与处理效率结合在一起。

此外，将天线单元30a设置在收费亭5内，而将两个天线单元20和21设置在收费亭5的外部。如果在收费员正在对先前车辆进行收费处理时，两个摩托车并排进入车道，则可以并行进行收费处理，因此可以通过处理效率。

起动控制器安装在出口车道，它具有向左侧外部和右侧外部开启的阻挡杆27a和27b。只有位于对摩托车进行处理的天线单元的阻挡杆是打开的/关闭的。因此，通过防止首先被处理的后续摩托车与摩托车相撞，并使各摩托车能并排通过，可以有效进行收费处理，而且确保摩托车起动和行使的安全性。

在完成收费处理的车辆是双轮车辆时，在使起动控制器27的阻挡杆27a和27b的打开/关闭时间比四轮车辆的打开/关闭时间慢时该车辆的驾驶员将准备好进行起动，而不会变得急躁，而且可以提高行车道的安全性。

也就是说，根据该实施例的收费系统，在通过取代采用匿名、没有限制的以及可处理IC卡系统可以改善安全性的非接触(无线型)预付IC卡系统可以用作收费公路收费系统的收费装置，而不妨碍当前收费系统的运行时，可以改进对用户服务。

此外，本发明并不局限于上述实施例。

在上述实施例中，举例说明了向左侧和右侧开启的阻挡杆27a和27b，但是，如果仅在行车道路边的一侧设置两个起动控制器单元同样可以实现上述实施例中的开启控制，用于宽体车辆的较长阻挡杆安装到一个单元，而用于宽度为行车道的一半的双轮车辆的阻挡杆安装到另一个单元，而且根据车辆类型，可以打开/关闭起动控制器的两个阻挡杆中的任何一个阻挡杆。

此外，在上述实施例中，只要对仅利用无线IC卡进行支付以及组合利用IC卡和现金等进行支付进行了说明，但是可以混合使用ETC系统的IC卡或可以通用。

接着，将说明本发明的第二实施例。

入口系统101包括：天线单元110、天线单元111、车辆类型鉴别器112、通行票出票机113、左侧驾驶车辆通行票出票机114(以下简称：左侧驾驶车辆出票机)、路边显示器115、起动检测器116、起动控制器117以及行车道控制器119，如图17所示。

天线单元110设置在一旦进入行车道停车后，车辆驾驶员从车窗伸出手可以够得着的路边位置(在车辆行使方向的右侧)。在为无线预付IC卡的非接触型IC预付卡(以下简称：IC卡)接近天线部分146的规定范围(接触或者在举在其上)时，通过无线通信，可以从IC卡获得卡数据，而且在卡数据正常时，通过无线通信(非接触)将车辆数据、车辆类型数据以及入口数据记录到IC卡上，该天线部分146是设置在如图18所示的上部、中部和下部的第一天线单元。上面所指的规定范围不同于车载单元上的ETC的通信范围，它在例如几十厘米范围内。举起IC卡包括使IC卡接触天线单元，或者将IC卡举在天线单元上。

IC卡将诸如卡ID号的卡专用数据(固定数据)以及诸如预付额(余额)数据、使用历史数据等的可变数据存储在内置IC芯片内作为卡数据。在使用历史数据中，含有车辆数据，车辆数据包括规定的车辆车牌号、被鉴别的车辆类型数据和入口处理过程中的入口数据。此外，在卡表面上，印刷卡ID号，以便可视地表示该IC卡。

天线单元111设置在通过行车道、几乎与天线单元110相对的路边位置(车辆行使方向的左侧)。通过进行无线通信，从举在作为所设置的第二天线单元的天线部分146之上的IC卡获得卡数据，而且在卡数据正常时，通过无线通信(非接触)将车辆数据、车辆类型数据以及入口数据记录到IC卡上。车辆类型鉴别器12检测进入行车道的车辆，并获取例如进入车辆的车轴数量、高度、长度、车牌等的车辆数据，并根据获取的车辆数据鉴别车辆类型。在此所指的车辆类型是收费公路管理方为了收费分类的车辆种类，例如，大型、特大型、中型、小型、轻型车辆。在IC卡入口处理过程中，在正常完成入口处理产生错误时，根据进入车辆的类型，通行票出票机113出通行票。左侧驾驶车辆通行票出票机114设置在通过行车道、几乎与通行票出票机113相对的路边位置，并对左侧驾驶车辆的驾驶员出通行票。路边显示器115显示处理状态和导引内容，并将导引内容通知车辆驾驶员。在驾驶员接收通行票，或者IC卡完成入口处理后，起动检测器116检测已起动并离开该行车道的车辆。起动控制器117用于根据入口处理的结果许可或拒绝车辆通过。通过通信电路，行车道控制器119连接到包括天线单元110和111的各设备，从需要设备获得数据、对与使用收费公路有关的各种处理过程进行控制(入口处理)并控制路边设备(进行控制以使天线单元110和111的卡处理功能有效/无效，控制打开/关闭起动控制器117等)。

如图18A所示，在垂直方向(在不同高度)，对通行票出票机113设置多个出票单元145。将通行票出票机113的多个出票单元145称为第一通行票单元。在行车道控制器119的控制下，每个出票单元145均能够出通行票，而且在偶尔需要时，临时排出出据的票，此后完全存储或重新出票。“在偶尔需要时”指将IC卡举在天线部分146上时，或者指举在天线部分146上的IC卡处理未正常完成时。

天线单元110具有安装在行车道的右侧的棒形主体141。在主体141中，分别在上部、中部和下部设置天线部分146和显示器147。位于上部的天线部分146和显示器147用于具有较高座位的车辆，例如，大型车辆、公共汽车等。位于中部的天线部分146和显示器147用于具有房车高度的车辆等。位于下部的天线部分146和显示器147用于具有较低座位的车辆，例如，客车、轻型车、摩托车等。在由行车道控制器119选择天线部分146的卡处理功能(无线通信功能)时，显示器147亮起、闪烁或者显示消息。所显示的消息是例如“请将你的IC卡举在该位置”，或者“请稍侯，直到先前车辆处理完成”。

在与位于通行票出票机113的下部的出票单元145同样高度，对左侧驾驶车辆通行票出票机114设置出票单元145，如图18B所示。将左侧驾驶车辆通行票出票机的出票单元145称为第二通行票出票机。在行车道控制器119的控制下，每个出票单元145均能够出通行票，临时排出(evacuate)出据的票，而且此后在偶尔需要时，完全存储或重新出票。天线单元111具有安装在行车道的左侧的棒形主体141。在与天线单元110的下部同样高的位置，对主体141设置天线部分146和显示器147。将天线部分146和显示器147设置在左侧驾驶车辆的驾驶员通过车窗伸出手可以够得着的位置。在天线部分146的卡处理功能(无线通信功能)有效时，显示器147亮起、闪烁或者显示消息。

也就是说，通行票出票机113的出票单元145与天线单元110的天线部分146互相对应，而且被设置在接近位置，左侧驾驶车辆通行票出票机的出票单元145与天线部分146互相对应，并设置在接近位置。

对于LAN通信，利用地址控制表管理各出票单元145与天线部分146之间的对应关系。此外，还可以通过分路通信电路系统并利用物理布线，管理对应关系。

出口系统102包括：天线单元120和121；车辆类型鉴别器122；用户显示器，用于显示IC卡处理状态(余额不足，减去后的余额等)，促使插入作为处理对象的卡；表单处理器124，用于处理通行票等、为收费员进行显示、收费员进行输入操作；收据出票机125；起动检测器126；起动控制器127；卡处理器130，包含诸如天线单元130a等的无线通信装置；以及行车道控制器129，具有内置控制模块128，通过利用该卡处理器130的天线单元130a获取IC卡信息，内置控制模块128进行收费处理并对路边设备进行控制，如图19所示。车辆类型鉴别器22检测通过收费公路并进入出口车道的车辆(离开收费公路的处理)，获得诸如进入车辆的车轴数量、高度、长度、车牌等的车辆数据，并根据获得的车辆数据鉴别车辆类型。在此所指的车辆类型是收费公路管理方为了收费对车辆划分的种类，例如，大型、特大型、中型、小型、轻型等。对卡处理器130设置天线单元130a，在使IC卡接触该天线单元130a或者举在该天线单元130a之上时，天线单元130a读取IC卡数据，并将处理结果写入IC卡。此外，天线单元130a与以上描述的天线部分136和146具有同样规格，而且利用发送的无线电波的谐振和IC卡端的天线，对IC芯片的IC卡数据进行数据读取、写入以及验证处理。行车道控制器129的控制模块128是存储器，它存储控制程序，该控制程序用于执行与IC卡和车辆有关的处理过程并对收费亭105内的各设备或路边设备进行控制。此外，控制模块128本身可以是软件。行车道控制器129执行控制模块128的处理过程，并执行与使用收费公路和上述设备有关的处理过程(出口处理等)。控制模块128事先存储出口数据(收费处号、车道号、其他收费处的收费数据等)。根据离开收费公路的车辆的IC卡或者存储(记录)在通行票上的入口数据和出口数据，控制模块128(或表单处理器124等)计算收费并收取收费(使用费)。

天线单元120和121包括：包括与通信电路相连的主体131a和131b的主体、控制器133、电源134、天线部分136以及显示器137。如图20所示，该主体通过控制器133连接到行车道控制器129(与行车道控制器129接口)。主体131a容纳控制器133和电源134。主体131b容纳天线部分136和显示器137。控制器133控制整个设备。此外，控制器133还连接到行车道控制器129的控制模块128，并通过与控制模块128进行通信，对作为处理对象的IC卡进行处理。电源34对所有单元供电。

天线单元120具有安装在行车道的右侧的棒形主体131b，如图21A所示。在主体131b中，将天线部分136和显示器137分别设置在上、中和下部。位于上部的天线部分136和显示器137用于具有较高座位的车辆，例如，大型车辆、公共汽车等。位于中部的天线部分136和显示器137用于具有房车高度的车辆。位于下部的天线部分136和显示器137用于具有较低座位的车辆，例如，客车、轻型车、摩托车等。在行车道控制器选择的天线部分136的卡处理功能(无线通信功能)有效时，每个显示器137亮起、闪烁或者显示消息。在此所指的消息是例如“请将你的IC卡举在该位置”，或者“请稍侯，直到先前车辆处理完成”。

天线单元121具有安装在行车道的左侧的棒形主体131b，如图21B所示。在与天线单元120下部同样高的位置设置了天线部分136和显示器137。将天线部分136和显示器137设置在左侧驾驶车辆的驾驶员通过车窗伸出手臂可以够得着的位置。在天线部分136的卡处理功能有效时，显示器137亮起、闪烁或者显示消息。

此外，为了使天线部分136的卡处理功能(无线通信功能)有效或者无效，存在这样一种方法，即，所有天线部分136通常保持停止，而且在车辆类型鉴别器122鉴别车辆时，或者通过事先运行所有天线部分136，可以仅使位于对应于该车辆类型位置的天线部分136工作，可以使位于对应于该车辆类型位置的天线部分之外的所有天线部分136断开(断开无线通信功能)。

此外，可以对用于该收费系统的IC卡，即，可以利用卡处理器130的天线单元130a以及天线单元110和111处理的无线通信类型的非接触预付IC卡设置被称为无线标记的IC芯片和通过在内部衬底上图形化(铜箔印刷布线)导体形成的天线。此外，以无线通信型非接触预付IC卡为例说明该实施例，但是同样适用于在表面上设置了金属接点的接触型IC卡。

以下将参考图22所示的流程图说明在出口进行的收费处理过程。图22是示出在正常完成入口处理时，出口处理过程的流程图

在执行与车辆使用收费公路有关的处理(例如，通过从IC卡中读取包括入口数据的卡数据进行的收费处理)的收费处的出口车道，不断将天线单元120和121的处理状态(等待状态、卡处理等待状态、在处理状态以及处理结果等)通知行车道控制器129，然后，控制模块28将它们通知表单处理器124(S1001)。

在车辆离开收费公路进入出口车道时，在这种情况下，检测进入的车辆，鉴别车辆类型(S1002)，然后，行车道控制器129开始出口处理。

在车辆类型鉴别器122检测车辆时，通过运行用于进行卡处理的天线单元120和121，行车道控制器129使卡处理功能有效。

在进入行车道的车辆的驾驶员使车辆停止在天线单元120和121的位置，从车窗伸出手臂，将至少一张IC卡举在最近的天线部分136上时，该天线部分136开始与手举的第一IC卡进行无线通信并接收卡数据(S1002)。然后，天线单元120读取诸如IC卡的专用数据以及诸如包括车辆类型数据、预付余额数据等的入口数据的可变数据(S1003)，检验待处理的IC卡的数量(S1004)。也就是说，检验必须要进行处理的IC卡有多少张。在检验了要处理的IC卡数量后，天线单元120读取所有IC卡的固定数据和可变数据(S1005)，并通过行车道控制器129的控制模块128，将检验结果(读取数据)发送到表单处理器124(S1006)。此外，如果在另一个天线单元，通过处理IC卡或者递交通行票，已经进行了收费处理，则该系统变成处理等待状态。

此时，在从天线单元120接收所有IC卡的诸如固定数据和可变数据(车辆类型数据、入口数据)的读取数据时，控制模块128将根据读取结果(读取数据)计算的收费与对该控制模块本身设置的费率表以及用于识别在处理天线单元(天线单元120和121)的数据一起发送到表单处理器124(S1006)。

在收到IC卡读取结果(读取数据)时，表单处理器124将读取结果(读取数据)、待收取的收费以及天线单元识别数据显示在显示单元上(S1007)。

此外，在存在多个IC卡要处理，并经过顺序读取记录在各IC卡上的数据，将入口数据仅记录到一张IC卡上时，控制模块128根据记录在IC卡上的入口数据计算要收取的收费。

此外，通过将记录在IC卡内的车辆数据与在出口进行的车辆类型鉴别的鉴别结果进行比较，控制模块128检验它们的一致性(S1008)。此外，在经过进行读取，发现入口数据记录在多个IC卡上时，或者在经过对两种数据进行比较，识别不一致时，进行异常处理，因为，可能从事非法行为，例如在不同车辆之间互换IC卡(S1009)。异常处理是将不一致的IC卡的专用数据显示在显示器上，或者通过话音消息通知收费员的处理过程。

在完成将读取结果和要收取的收费显示在表单处理器124上时，收费员利用适当天线单元检验在处理车辆的车辆类型和显示内容(S1010)。

然后，通过输入天线单元的变化，在表单处理器重新计算收费或者改变天线单元，以校正车辆类型以及必要的校正。

例如，在校正车辆类型等时，行车道控制器129重新计算要收取的收费，并将新收费显示在表单处理器124上。此外，在改变了进行处理的天线单元时，行车道控制器129中断在处理的天线单元120的处理，并使选择的天线单元开始进行读取处理。

然后，收费员检验表单处理器124的显示器上的显示内容，判定并输入收费(S1011)。在确定收费时，控制模块128指示适当天线单元120记录减去收费之后的数据和收费处理历史数据。根据该指示，天线单元120开始该处理以从记录了入口数据的IC卡上减去收费。如果即使在减去第一IC卡上的全部金额后，第一IC卡上的金额对于收费仍不足时，对不足余额第二以及后续卡进行收费相减处理，直到完成收费。

在收费相减处理过程中，将要求的数据(减去收费之后的余额数据以及收费处理历史数据)记录到记录了包括入口数据的卡数据的IC卡上(S1012)。此外，在进行一系列收费处理时，将在处理指示显示在天线单元120的显示器137上。

例如，如果在第一IC卡的相减处理过程中发生余额不足(S1013)，而且存在第二IC卡，则控制模块128指示天线单元120对不足余额进行相减处理(S1014)。

此外，在不存在余额不足(S1015)而且正常完成收费(S1016)时，将正常完成收费、有效收费以及余额显示在靠近天线部分136的显示器137上，或者显示在用户显示器123上(S1017)。

在正常完成收费处理后，行车道控制器129打开阻挡杆127a和127b，并许可车辆通过出口。在起动检测器126检测到车辆起动以及车辆通过时，起动控制器127的阻挡杆127a和127b关闭(S1018)。

如果在上述步骤S1004、1005、1012以及S1014(S1019)中的任何一个处理过程中发生差错，则将发生差错显示在适当显示器上(S1020)，并执行差错处理(S1021)。

此外，在车辆类型鉴别器122检测到后续车辆进入时，行车道控制器129开始接受对后续车辆进行IC卡处理。

此外，该收费系统可以检测在收费公路互换IC卡的非法行为。

也就是说，在入口执行的对通过收费公路的车辆的进行入口处理过程中以及在出口执行的出口处理过程中，在车辆类型鉴别器112检测到进入收费公路的入口的车辆时，设置在收费公路入口处的天线部分146从举在天线部分146之上的IC卡读取卡数据，而且在卡数据正常时，将车辆类型鉴别器112检测的车辆数据写入IC卡。

另一方面，在出口，任何天线部分136从举在其是或者与其接触的IC卡读取入口数据时，行车道控制器129的控制模块128判定入口处的同一个车辆是否使用同一个ID卡，并根据包含在入口数据(车牌号)内的、被天线部分136读取的车辆数据以及车辆类型鉴别器122检测的车辆数据进行出口处理。在判定在入口使用的IC卡与在出口使用的IC卡不同时，行车道控制器129的控制模块128显示可疑非法行为，并将此报告表单处理器124。

因此，可以检测车辆互换IC卡的非法行为，并防止这种非法行为。

接着，将参考图23所示的流程图说明统一费率收费系统中的处理过程。图23是示出统一费率收费系统中的处理过程的流程图。

如果在出口，统一费率收费系统收取固定金额的收费，而不在收费公路的入口设置收费处，则所设置的天线单元与按距离记帐系统的现有系统设置的天线单元相同。与在入口处相同，将天线单元120安装在位于出口车道的车辆行使方向的右侧的收费亭105的位置。将天线部分136设置在多个部位(例如，3个部位：上部、中部和下部，或者2个部位：上部和下部)，与在入口处相同，将天线单元121设置在对着右侧天线单元120、位于出口车道的车辆行使方向的左侧位置，而将天线部分136设置在天线单元121的垂直方向(高度方向)上的一个部位(下部位置)。此外，将收费终端设置在收费亭105内。对收费系统设置：显示器，用于显示包括从IC卡读取的卡数据和车辆类型数据的车辆数据；以及输入装置，例如车辆类型指定按钮、确认按钮、车辆类型改变按钮等。

也就是说，对该统一费率系统设置：收费终端显示器，用于判定，是否可以将通过收费终端的车辆类型指定按钮输入的车辆数据确定为用于进行处理的数据；以及控制模块128，用于使天线部分136将采用判定的处理数据的卡处理结果写入IC卡。

在根据统一费率收费系统的收费处理过程中，在车辆类型鉴别器122检测到进入出口车道的车辆后(S1101)，用户将IC卡举在天线部分136之上(S1102)。

然后，天线部分136进行包括帐户余额的、IC卡的专用数据读取过程(S1103)。将读取结果显示在安装在收费亭5内的收费终端上，然后，在收费员输入车辆类型、收费额、余额等时，确认该输入数据，而且如果没有错误内容，确定要收取的收费，并进行相减处理(S1104)。

在收费相减处理过程中，通过天线部分136，将减去收费之后的余额等写入IC卡。此外，如果在统一费率处理过程中，正常完成卡处理，则由收费员处理IC卡。

在收费员进行的处理中，在作为车辆驾驶员的用户将IC卡递交给收费员时，收费员利用安装在收费亭5内、其内插入了天线单元130a的卡处理器130处理该卡。

在正常完成卡处理时，车辆驾驶员起动车辆，而且起动检测器26检测到该起动(S1106)。

此外，在作为进入出口车道的车辆的驾驶员的用户将IC卡举在任何一个天线部分136上之前或之后，在输入车辆类型以对要处理的车辆计算收费时，不存在问题。

因此，在完成先前车辆的收费处理并被起动检测器126检测到该车辆起动(S1107)之后，在收费员利用收费终端的车辆类型指定按钮输入车辆类型时(S1108)，认为输入的车辆类型有效，而且收费终端对输入的车辆类型判定要收取的收费(S1108)。

如果在这种情况下进入出口车道的后续车辆利用IC卡支付收费(S1101至S1104)，则如果后续车辆与先前车辆的类型相同，在将IC卡举在天线部分136上时，将包含在从IC卡读取的卡数据中的余额数据以及在S1108的处理过程中判定的车辆类型数据显示到收费终端，并提示输入进行收费相减处理的最终判定。因此，仅在收费员按下收费终端的判定按钮时，收费终端才进行收费处理，并简化了此时需要的操作。在同样类型的车辆顺序进入行车道的情况下，可以提高处理效率。此外，在收费终端上显示的车辆类型不同于实际车辆类型时，收费员通过按下收费终端的车辆类型改变按钮可以改变车辆类型。

在此，例如，在未正常完成IC卡处理而非正常完成了IC卡处理时(S1110)，由收费员处理该IC卡(S1111)。

在收费员进行处理时，用户将IC卡递交该收费员。收费员利用安装在收费亭105内的卡处理器130进行读/写处理(R/W处理)。

在将本发明引入统一费率收费系统时，由于以这样的方式设计本发明，即，在检测到先前车辆通过后，事先输入下一个车辆类型，所以在同样的车辆顺序进入车道时，可以提高处理效率。

此外，在上述实施例的系统中，对象在日本那样，方向盘设置在右侧并在公路的右侧行使的车辆进行了说明。然而，例如，在将本发明应用于车辆的方向盘设置在左侧的U.S.A时，将图3所示的车辆类型鉴别器12、路边显示器15、行车道控制器19、通行票出票机13以及起动控制器17设置在公路的左侧，而将右侧方向盘车辆通行票出票机设置在公路的右侧。

如上所述，根据本发明，将通过与IC卡进行无线通信进行卡处理的天线单元设置在收费亭内，该收费亭安装在行车道用于执行与行使在该收费公路上的车辆使用收费公路有关的处理。此外，至少将一个天线单元设置在位于收费亭之外的行车道路边。在根据该多个天线单元中的至少一个天线单元在进行卡处理时获得的卡数据，进行与使用收费公路有关的处理时，可以引入一种在行使安全情况下，具有增强安全性、同时保持了匿名和可处理磁性预付卡的便利性的IC型预付卡系统作为收费公路的收费系统。

此外，根据本发明，鉴别进入收费公路的行车道的车辆的类型，并由设置在对应于鉴别的车辆类型的高度的通行票出票机出通行票。在由安装在通行票出票机附近位置的多个天线单元之一进行IC卡处理时，存储所出的票，因此，可以分别执行入口处理的出通行票和天线单元的卡处理过程。

此外，如果在天线单元进行IC卡处理过程中，发生差错，则由安装在天线单元附近位置的通行票出票机出通行票。因此，用户几乎可以在在处理IC卡时的同样位置获得通行票。

此外，在用户将多个IC卡举在天线单元之上时，天线单元从多个ID卡从包含在卡数据中的余额数据中减去收费，卡数据包括入口数据。因此，用户可以从多个与磁卡类似的IC卡支付收费。

此外，指定进入收费公路的入口的车辆，并将包含指定的车辆数据的入口数据写入IC卡。在该出口，位于出口的天线单元从IC卡读取入口数据，并在出口，根据包含在入口数据中的车辆数据和指定的车辆数据，判定在入口与在出口使用的IC卡是否是同一个IC卡。如果在车辆处理过程中，判定在入口与在出口使用的IC卡不同，报告可疑的非法行为。因此，可以检测到通过互换不同车辆的IC卡的非法行为，因此，可以防止非法行为。

Claims (18)

1、一种卡处理系统，包括用于在收费公路的入口对通过收费公路的车辆进行入口处理的入口系统和用于对使用该收费公路的车辆进行出口处理的出口系统，其中：

入口系统包括：

天线单元，设置在入口路边，该天线单元具有靠近或者接触IC卡进行无线通信的天线部分，以及

入口卡处理器，用于在天线单元的天线部分通过与IC卡进行无线通信从IC卡读取数据并且所获得的数据正常时，将入口数据写入IC卡，以及

出口系统包括：

第一天线单元，设置在出口路边的收费亭内，第一天线单元具有靠近或者接触IC卡进行无线通信的天线部分；

第二天线，设置在收费亭，第二天线具有靠近或接触IC卡进行无线通信的天线部分；以及

出口卡处理器，用于根据第一或第二天线单元的天线部分通过与IC卡进行无线通信从IC卡读取的预先设定出口数据和入口数据，将与使用收费公路有关的处理结果写入IC卡。

2、根据权利要求1所述的卡处理系统，其中IC卡存储含有专用数据的固定数据和含有车辆数据、入口数据、余额数据以及使用历史数据的可变数据，第二天线单元读取这些数据，并根据读取的固定数据和可变数据，将收取的收费数据的结果写入IC卡。

3、根据权利要求2所述的卡处理系统，该卡处理系统进一步包括：

导引，用于通过第二天线单元，将在IC卡数据处理过程中发现余额不足通知车辆驾驶员，车辆驾驶员咨询收费员以处理余额不足。

4、根据权利要求3所述的卡处理系统，其中根据从指示余额不足的IC卡读取的固定数据和可变数据，第一天线单元从包含在可变数据的余额数据中减去必要金额，并将其结果写入IC卡。

5、根据权利要求4所述的卡处理系统，该卡处理系统进一步包括：

收款机，用于在利用第一天线单元进行相减后，从其他支付介质收取不足收费。

6、根据权利要求2所述的卡处理系统，其中第二天线单元包括：

发射机，用于在正确读取固定数据，而可变数据却发生读取差错时，将包括正确读取的固定数据的卡数据发送到第一天线单元。

7、根据权利要求6所述的卡处理系统，该卡处理系统进一步包括：

导引，用于在第二天线单元发生读取差错时，将差错通知车辆驾驶员，车辆驾驶员咨询收费员以处理该差错。

8、根据权利要求7所述的卡处理系统，其中在发现读取差错时，第一天线单元利用无线通信从IC卡读取卡数据；该卡处理系统进一步包括：

检验器，用于检验通过第一天线单元从IC卡读取的卡数据是否与第二天线单元发送的卡数据一致；以及

收款机，用于在从包含在利用第一天线单元从IC卡读取的可变数据内的余额数据减去金额后，从其他支付介质收取不足收费，经过检验器进行一致性检验其专用数据互相一致。

9、根据权利要求2所述的卡处理系统，该卡处理系统进一步包括：

外部行车道处理器，在不能通过第二天线单元检验存储在IC卡内的入口数据时，在行车道的外部处理IC卡。

10、根据权利要求9所述的卡处理系统，该卡处理系统进一步包括：

第一发射机，将外部行车道处理器处理的IC卡的处理结果发送到通信信道；

第二发射机，设置在收费公路的入口，用于将入口数据发送到通信信道；以及

较高等级设备，用于从外部行车道处理器接受处理结果，从通信信道接收入口数据，将这些数据进行核对，存储到IC卡，将确认有差别的IC卡作为非法卡，将非法卡的唯一号发送到收费公路的入口系统或出口系统。

11、根据权利要求1所述的卡处理系统，其中出口系统进一步包括：

车辆起动控制器，用于在第一或第二天线单元处理了车辆的IC卡数据时使车辆通过，反之阻挡该车辆；以及

控制器，用于控制车辆起动控制器，以便在后续车辆进入行车道的时间不是在第一或者第二天线单元处理双轮车辆的IC卡数据时，在其IC卡数据被处理后，首先使双轮车辆离开，然后使后续车辆离开。

12、根据权利要求1所述的卡处理系统，其中出口系统进一步包括：

车辆起动控制器，用于在第一或第二天线单元处理了其IC卡数据时使车辆通过，反之阻挡该车辆；以及

控制器，用于控制车辆起动控制器的定时，以根据对其IC卡数据进行处理了的车辆的类型，使车辆通过。

13、一种卡处理方法，用于在收费公路的入口对通过收费公路的车辆进行入口处理并在收费公路的出口进行出口处理，该卡处理方法包括：

利用设置在入口、使IC卡靠近或者接触的天线单元的天线部分，通过进行无线通信，从IC卡读取数据，并在卡数据正常时，将入口数据写入IC卡；以及

利用设置在位于出口的收费亭的内部和外部的出口天线单元之一，通过进行无线通信，从IC卡读取卡数据，并根据入口数据和预先设定的出口数据，将与使用收费公路有关的处理数据的结果写入IC卡。

14、根据权利要求13所述的卡处理方法，其中IC卡存储含有专用数据的固定数据和含有车辆数据、入口数据、余额数据以及使用历史数据的可变数据，出口天线单元之一读取这些数据，并根据读取的固定数据和可变数据，将使用收费公路收取的收费写入IC卡。

15、根据权利要求14所述的卡处理方法，该卡处理方法进一步包括：

用于通过出口天线单元之一，将在IC卡数据处理过程中发现余额不足通知车辆驾驶员，车辆驾驶员咨询收费员以处理余额不足。

16、根据权利要求15所述的卡处理方法，其中通过与指出余额不足的IC卡进行无线通信，设置在收费亭内的天线单元读取固定数据和可变数据，并减去可以从包含在可变数据内的余额数据中减去的金额，将减去的结果写入IC卡。

17、根据权利要求16所述的卡处理方法，该方法进一步包括：

在利用位于收费亭内的天线单元从其他支付介质减去可以可以减去的金额后，收取剩余的不足余额。

18、根据权利要求14所述的卡处理方法，该方法进一步包括：

在发现余额不足时，或者在发生读取差错时，以致正确读取固定数据，但是未正确读取可变数据，发射含有正确读取的固定数据和可变数据的卡数据；

在处理IC卡数据过程中，位于收费亭外部的天线单元，将余额不足或读取差错通知车辆驾驶员，而且车辆驾驶员咨询收费员以对余额不足或读取差错进行处理；

通过与指出读取差错或余额不足的IC卡进行无线通信，设置在收费亭内的天线单元从IC卡读取固定数据和可变数据；

检验位于收费亭内的天线单元从IC卡读取的固定数据与包含在位于收费亭外部的天线单元发送的卡数据内的固定数据之间的一致性；以及

通过从包含在位于收费亭内的天线单元读取的可变数据内的余额数据中减去可以减去的金额，从其他支付介质收取不足金额。

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