JP2010015454A - 自動料金収受システム - Google Patents

Abstract

【課題】有料道路本線上の出口において車載無線装置の移動方向ならびに台数を検知することができる、自動料金収受システムを提供する。
【解決手段】有料道路本線からの出路に設置した、第１及び第２の移動体通信用基地局アンテナ１０、２０と、第１及び第２アンテナ１０、２０の制御及びデータの蓄積を行う処理部３２を備えた路側無線装置３０と、第１及び第２アンテナ１０、２０の無線通信領域４０、５０を通過する車両６０に搭載した車載無線装置７０との間で無線通信を行い、第１アンテナ１０にて車載無線装置の同時通信台数および車両進入方向を検知し、その検知結果をもとに課金対象有無を判断し、第２アンテナ２０に指示することによって、車載無線装置７０と無線通信し課金処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路ＩＴＳ（Intelligent Transport Systems）分野における自動料金収受システムに係り、特に、有料道路出口ガントリ上に設置されるフリーフロー自動料金収受システムあるいはブースレス自動料金収受システムに関する。

有料道路における料金所、あるいは本線出路における通行料金支払い、あるいは払い戻しを自動的に行う手段として、自動料金収受システム（ＥＴＣ：Electronic Toll Collection System）が実用技術として利用されている。ＥＴＣでは、短距離・小ゾーンの双方向移動通信として位置づけられる狭帯域通信（ＤＳＲＣ：Dedicated Short-Range Communication）が採用されている。ＥＴＣシステムで使用される移動体通信用の基地局アンテナは、ビーム／スポット通信領域を形成し、その領域に進入した車両に搭載された車載無線装置と通信するという方式を採用している。この方式により、通信対象とする車載無線装置を特定し、隣接車線に存在する車両に搭載された車載無線装置などへの誤通信を防止している。

またＤＳＲＣでは、車載無線装置から車載無線装置固有識別情報（ＷＣＮ：Wireless Call Number）を取得でき、当該識別情報を用いて通信対象となる車載無線装置を識別することができる。この情報を用いることにより、ＤＳＲＣでは、基地局アンテナが形成する無線通信領域内に存在する複数台の車載無線装置と通信可能である。このため、無線通信領域内に１台の車両が存在し、かつ当該車両に複数台の車載無線装置が搭載されている場合においても、各々の車載無線装置と無線交信が可能になってしまうという問題がある。更に、隣接する車線を逆方向に走行する車両に搭載されている車載無線装置とも、無線交信が可能な場合もある。ＤＳＲＣにおけるこの問題を利用し、故意に車載無線装置の載せ替えを行い、１台の車両に複数台の車載無線装置を搭載することで、通行料金の不正支払いが行われるという問題が発生している。

この問題の対策として、料金所においてセンサ等を採用することにより、レーン内における車両および車載無線装置各々の台数を把握し、車両台数に対応した車載無線装置との通信を実施し、不正課金を防止している。

特許文献１には、料金所において、縦列設置された第１及び第２アンテナと車載器との通信により課金車種を判定し、料金収受を行う自動料金収受システムにおいて、ドライバが車載器または車載器に挿入されたＩＣカードに不正操作を行うことによる不正課金や課金漏れを防ぐ自動料金収受システムについての開示がある。
特開２００３−２２３６６０号公報

特許文献１に記載されている自動料金収受システムでは、第１アンテナ通過後、第２アンテナの通信前に不正操作を行うことで、第２アンテナとの通信が異常になり、正常に課金できなくなる問題を防ぐため、第１アンテナで収集した情報を基に課金処理を行う。ところが、この処理では、上記、１台の車両に複数台の車載無線装置を搭載することによる不正は検知できない。

また、他の既存のＥＴＣシステムでは、料金所内にセンサを設置して車両台数及び車両に搭載された車載無線装置の台数を検知し、課金処理を行うことで、不正課金を防止している。しかし、有料道路本線上の出口においては、有料道路から一般道路へ通じる道路が設けてあるが、その間に料金所が設けられていない場合がある。その場合、道路上にセンサ等を設置するためのスペースを確保することは困難である。更に、料金所とは異なり、無人設備であるため、機器故障などの不測の事態に迅速に対応することが困難であるという問題があった。

更に、センサ等の設備は価格が高いため、有料道路の料金所あるいは本線出路などの全ての箇所に設置して運用すると、コストが非常に高くなってしまうという問題もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高価なセンサ等を用いることなく、有料道路本線上の出口において、車載無線装置の移動方向ならびに台数を検知することで不正課金を防止できる、自動料金収受システムを提供することを目的とする。

本発明は、有料道路本線からの出路に、第１及び第２の移動体通信用基地局アンテナと、第１及び第２の基地局アンテナの制御及びデータの蓄積を行う処理部を備えた路側無線装置を設置する。そして、第１及び第２基地局アンテナが形成する無線通信領域を通過する車両に搭載した車載無線装置との間で無線通信を行い、第１基地局アンテナにて車載無線装置の同時通信台数および車両進入方向を検知する。その検知結果を基に課金対象有無を判断し、第２基地局アンテナに指示することによって、車載無線装置と無線通信し、課金するようにしたものである。

更に、本発明は、第１及び第２基地局アンテナの重複無線通信領域内に進入した車両の車載無線装置との無線通信を基に、前記車載無線装置の台数が２台以上検知された場合、課金不可能と判断し、不適合車載無線装置としてデータを蓄積する。

本発明によると、有料道路本線からの出路に２台の基地局アンテナを設置し、その重複無線通信領域において車載無線装置の移動方向および台数を検知し、課金対象を特定することができる。更に、特定した課金対象に対しては、第２基地局アンテナが通常のシーケンスにて無線交信を実施し、課金処理を行う。これにより、安価なアンテナを２個設置し、アンテナ冗長系構成をとることで、課金対象を容易に特定できる自動料金収受システムを構築することができる。

更に、本発明によれば、１台の車両に複数台の車載無線装置を搭載したと判断した場合、当該車載無線装置を不適合車載無線装置としてデータを蓄積することができるため、その情報を基に、不正課金を防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

図１に、本発明の一実施の形態例として、有料道路本線からの出路に設置された自動料金収受システム全体の概略構成例を示す。なお、以降の説明では、基地局アンテナを単にアンテナと呼ぶ。

本例による自動料金収受システムは、車両進入方向に対して縦列に設置した第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０と、第１及び第２アンテナと、車両６０に搭載された車載無線装置７０（図示せず）との間の無線通信により収集された情報を基に課金処理などの情報処理を行う路側無線装置３０を備える。

第１アンテナ１０は、車両の進入方向前方側ガントリ８０上設置し、第２アンテナ２０は、車両の進入方向後方側ガントリ９０上に設置する。なお路側無線装置３０については、第１アンテナ１０または第２アンテナ２０の設置されているいずれかのガントリ上に設置する。また、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０は、ガントリ下の道路上に無線通信領域を形成し、第１アンテナ１０の無線通信領域４０および第２アンテナ２０の無線通信領域５０は、第１アンテナ１０の直下にて一部重複させるように形成する。

本例による自動料金収受システムにおいては、第１アンテナ１０および第２アンテナ２０が、各々の形成する無線通信領域を通過する車両６０に搭載された車載無線装置７０と無線通信を実施することで、課金処理を行うものとする。

図２は、本例における路側装置の内部構成例を示すブロック図である。

図２に示す通り、路側装置は、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０が路側無線装置３０と伝送路を介して接続する構成としている。本例では、まず、進入してきた車両に搭載された車載無線装置と第１アンテナ１０との間で、無線通信による路車間通信を開始し、その通信により受信した情報は路側無線装置３０に伝送され、処理される。続いて、第２アンテナ２０と車載無線装置との間で、無線通信による路車間通信を開始し、その情報も路側無線装置３０に伝送され、それらの情報を基に課金などの処理を行う。

第１アンテナ１０は、アンテナ１１と、送受信部１２と、変復調部１３と、電界強度測定部１４と、機器インタフェース部１５とを具備する。本例では、アンテナ１１が受信した車載無線装置から送信された無線通信の電波を、送受信部１２で受信し、変復調部１３で変換した信号は機器インタフェース部１５を介して路側無線装置３０へ送信する。更に、電界強度測定部１４は、送受信部１２で受信した車載無線装置からの無線通信電波を入力し、電界強度を測定する。測定データは機器インタフェース部１５を介して路側無線装置３０へ送信する。

第２アンテナ２０は、従来の路側アンテナと同様の構成であり、アンテナ２１と、送受信部２２と、変復調部２３と、機器インタフェース部２５とを具備する。各部の動作は第１アンテナ１０と同等である。

路側無線装置３０は、機器インタフェース部３１と、制御処理部３２と、指示情報蓄積部３３と、一時情報記憶部３４と、情報記憶部３５とを具備する。路側無線装置３０は、機器インタフェース部３１を介して第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０から入力された車載無線装置との通信情報を、一時情報記憶部３４に格納する。制御処理部３２は、一時情報記憶部３４に格納された情報を基に、車両の台数及び車載無線装置の台数を判定して課金適合か不適合かを判断し、課金適合と判断した場合は、課金処理を行う。課金処理の結果作成された課金データは、情報記憶部３５に格納される。また、指示情報蓄積部３３には、車載無線装置の車種種別および課金可否情報、あるいは無線通信時に参照する電界強度の閾値等の情報を格納する。制御処理部３２は、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０と車載無線装置との無線通信情報を基に、課金対象可否を判断する処理の実行時に指示情報蓄積部３３を参照する。

図３は、本例における車載無線装置７０の内部構成例を示すブロック図である。図３に示すとおり、車載無線装置７０は、アンテナ７１と、送受信部７２と、変復調部７３と、データ処理部７４と、固有情報蓄積部７５とを具備する。固有情報蓄積部７５には、路車間通信において車載無線装置７０の固体識別情報であるＷＣＮ（Wireless Call Number：ＥＴＣ車載器のＩＤ番号、無線呼び出し符号）や車種情報などを格納する。また、データ処理部７４は、路車間通信において路側装置からの要求に応じて、固有情報蓄積部７５に格納された情報を送信するなどの処理を行う。なお、本実施の形態例における車載器は、市販のＥＴＣ車載器をそのまま用いることもできる。

図４は、本例による路側無線装置３０の制御処理部３２の処理例を表すフローチャートである。図４を参照し、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０から入力された車載無線装置７０との通信情報を基に行う処理の内容について説明する。

まず、車両６０が第１アンテナ１０の形成する無線通信領域４０に進入すると、第１アンテナ１０と車載無線装置７０間にて路車間無線通信を開始する（ステップＳ４０１）。次に、第１アンテナ１０から車載無線装置７０に識別情報を要求し、車載無線装置７０は固有情報蓄積部７５に保持された識別情報を送信する。第１アンテナ１０は、車載無線装置７０から送信された識別情報を受信し、取得する（ステップＳ４０２）。次に、第１アンテナ１０において正常に無線通信が完了し、識別情報が取得できたかを判定する（ステップＳ４０３）。判定の結果、識別情報が取得できた場合は、取得した車載無線装置７０の識別情報を、第１アンテナ１０から路側無線装置３０へ送信し、一時情報記憶部３４内に一時記憶する（ステップＳ４０４）。なお、これまでの第１アンテナ１０における無線通信において、複数台の車載無線装置と通信した場合は、路車間通信にて取得したすべての車載無線装置の識別情報を一時情報記憶部３４内に格納する。ステップＳ４０３の判定の結果、識別情報が取得できなかった場合は、一時情報記憶部３４内に識別情報個数を０として格納する（ステップＳ４０５）。

次に、第１アンテナ１０では、車載無線装置７０から送信されてくる無線通信情報を受信し、電界強度測定部１４にてその電界強度を測定し、路側無線装置３０の一時情報記憶部３４内に記憶する（ステップＳ４０６）。路側無線装置３０では、第１アンテナ１０で取得した電界強度を監視し、指示情報蓄積部３３に保存された電界強度の閾値を参照して閾値以上かを判定し、電界強度のピーク点を検知する（ステップＳ４０７）。ここで、電界強度がピーク点に達した状態は、進入してきた車両６０が第１アンテナ１０の直下に到達したことを表しており、更に、第１アンテナ１０の直下にて重複している第２アンテナ２０の無線通信領域５０に進入したと判断できる。ステップＳ４０７の判定の結果、電界強度のピーク点を検知した場合は、第２アンテナ２０に通信開始を指示する（ステップＳ４０８）。第２アンテナ２０と車載無線装置７０との路車間通信が開始された後、第１アンテナ１０の路車間通信を終了する（ステップＳ４０９）。

第２アンテナ２０は、路側無線装置３０の指示を受け、第２アンテナ通信領域５０に進入した当該車両６０の車載無線装置７０との間で路車間通信を実施し、識別情報をすべて取得する（ステップＳ４１０）。そして、路側無線装置３０内の一時情報記憶部３４を参照し、保存されている識別情報の格納数と第２アンテナ２０で取得した識別情報の個数が一致し、かつ車載無線装置７０の台数が１台かを判定する（ステップＳ４１１）。判定の結果、格納数が２以上であれば１台の車両に複数台の車載無線装置７０が搭載されていると判断し、第２アンテナ２０における路車間通信を打ち切る（ステップＳ４１５）。更に、路側無線装置３０の情報記憶部３５に、当該車載無線装置に関する情報を課金不適合車載無線装置データとして格納する（ステップＳ４１６）。

ステップＳ４１１の判定の結果、第１アンテナ通信領域４０および第２アンテナ通信領域５０に存在する車載無線装置７０が１台であると判断できた場合は、第２アンテナ２０の路車間通信処理を実行する（ステップＳ４１２）。ここで、第２アンテナ２０における路車間通信処理は、従来実施していた課金処理と同様の内容である。まず、路側無線装置３０の指示情報蓄積部３３を参照し、当該車載無線装置が課金対象であるか否かを検索し、課金対象であれば当該車載無線装置７０を搭載した車両６０に対する課金処理を行う。課金処理の終了後、第２アンテナ２０の路車間通信を終了し（ステップＳ４１３）、当該車両６０との通信結果を課金データとして路側無線装置３０の情報記憶部３５に格納する（ステップＳ４１４）。

すなわち、本例によると、第１アンテナ通信領域４０および第２アンテナ通信領域５０の重複する無線通信領域内に存在する車載無線装置７０の台数を検知することにより、１台の車両６０に複数台の車載無線装置７０が搭載されているか否かを判断する。そして、複数台の車載無線装置７０が搭載されている場合は、課金不適合車載無線装置としてそのデータを格納する。これにより、格納された情報を基に、不正課金が行われたか否か、更に不正が行われた車載無線装置を特定することができる。

図５は、第１アンテナ１０と車載無線装置７０との間で行う路車間無線通信の通信手順例を示す図である。車両６０が第１アンテナ通信領域４０に進入すると、車載無線装置７０は第１アンテナ１０からの制御情報ＦＣＭＣ（Frame Control Message Channel）を受信し（ステップＳ５０１）、その応答として、ＡＣＴＳ（Activation Slot）に通信要求信号ＡＣＴＣ（Activation Control Channel）を設定し、第１アンテナ１０に向け送信する（ステップＳ５０２）。

次に、第１アンテナ１０から車載無線装置７０にＢＳＴ（Beacon Service Table）を送信する（ステップＳ５０３）。その返答として、車載無線装置７０から第１アンテナ１０に対してＶＳＴ（Vehicle Service Table）を送信する（ステップＳ５０４）ことにより、車載無線装置７０および第１アンテナ１０間のシーケンスが確立する。

次シーケンスでは、第１アンテナ１０から車載無線装置７０に識別情報（ＷＣＮ:Wireless Call Number）を要求する（ステップＳ５０５）。ＷＣＮとは、車載無線装置７０内の固有情報蓄積部７５に保持された車載無線装置固有のＩＤ番号である。車載無線装置７０は、ＷＣＮ要求に対し、識別情報（ＷＣＮ）を第１アンテナ１０に送信する（ステップＳ５０６）。第１アンテナ１０において正常に無線通信が完了し、車載無線装置７０の識別情報（ＷＣＮ）を取得できた場合は、識別情報(ＷＣＮ)を、路側無線装置３０の一時情報記憶部３４に一時記憶する。

なお、第１アンテナ１０が複数台の車載無線装置７０と通信した場合は、以上説明した通信手順をそれぞれの車載無線装置７０との間で実施し、取得したすべての車載無線装置７０の識別情報(ＷＣＮ)を路側無線装置３０内の一時情報記憶部３４に格納する。

また、図示しないが、第２アンテナと車載無線装置７０との間で行う路車間無線通信の通信手順は、従来の通信手順と同等であるため、説明を省略する。

図６は、車両が連続して進入し、正常課金処理を行う場合の正常走行例を示す図である。図６（Ａ）に、２台の車両Ａ６０Ａ及び車両Ｂ６０Ｂが第１アンテナ通信領域４０及び第２アンテナ通信領域５０に進入する状態を表す概略図を示す。また、図６（Ｂ）に、車両Ａ６０Ａの車載無線装置７０Ａ及び車両Ｂ６０Ｂの車載無線装置７０Ｂと第１アンテナ１０との路車間通信における電界強度の測定結果を表すグラフを示す。

図６（Ａ）に示すように、第１アンテナ通信領域４０に進入してきた車両Ａ６０Ａには、１台の車載無線装置７０Ａが搭載されているものとする。この場合、第１アンテナ１０と車載無線装置７０Ａの間の路車間無線通信における電界強度は、図６（Ｂ）のグラフｌａに示すように、第１アンテナ１０の直下に近づくにつれて大きくなっていく。そして、第１アンテナ通信領域４０及び第２アンテナ通信領域５０の重複通信領域ｒ１に進入すると、電界強度は、予め設定されていた閾値ｍを超過する。これは、図６（Ａ）に示す車両Ａ６０Ａの位置に相当し、車両Ａ６０Ａが第１アンテナ１０の直下にあることを示している。その後、車両Ａ６０Ａが第１アンテナ通信領域４０を通過するのに伴い、電界強度は急激に減少していき、第１アンテナ１０との路車間通信を終了する。

このように、図６（Ｂ）のグラフｌａのように、電界強度のピーク点、すなわち重複通信領域ｒ１において、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０との間で路車間通信を行う車載無線装置が１台の場合は、正常走行と判断され、正常に課金処理が実施される。また、図６（Ａ）において、車両Ａ６０Ａの後方から進入する車両Ｂ６０Ｂにも、１台の車載無線装置７０Ｂが搭載されているとすると、その電界強度は、図６（Ｂ）のグラフｌｂに示すようになる。この場合も、正常に課金処理が実施される。

図７は、１台の車両６０に複数台の車載無線装置を搭載した場合の異常走行例を示す図であり、ここでは車載無線装置Ｃ７０Ｃ及び車載無線装置Ｄ７０Ｄの２台を１台の車両６０に搭載して進入した場合を示している。図７（Ｂ）のグラフｌｃは第１アンテナ１０と車載無線装置Ｃ７０Ｃの間の路車間無線通信における電界強度を、グラフｌｄは第１アンテナ１０と車載無線装置Ｄ７０Ｄの間の路車間無線通信における電界強度を表している。

図７（Ｂ）のグラフｌｃ及びグラフｌｄに示すように、電界強度のピーク点、すなわち重複通信領域ｒ１において、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０との間で路車間通信を行う車載無線装置が２台検知された場合は、異常走行と判断され、課金処理は行わない。

このように、本発明によれば、アンテナ冗長系構成をとることにより、第１アンテナにて路車間通信対象となる車載無線装置を特定し、２台のアンテナの重複通信領域において１台の車両に複数台の車載無線装置が搭載されていることを検出することができる。これにより、第２アンテナによる課金処理の対象車両を判別することができるとともに、課金非対象となった車両情報を蓄積することで、不正課金防止の効果を得ることができる。

本発明の一実施の形態による全体構成例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による路側装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による車載無線装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による制御処理例を表すフローチャートである。 本発明の一実施の形態による通信手順例を表す説明図である。 本発明の一実施の形態による正常走行例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態による異常走行例を示す説明図である。

符号の説明

１０…第１アンテナ、１１…アンテナ、１２…送受信部、１３…変復調部、１４…電界強度測定部、１５…機器インタフェース部、２０…第２アンテナ、２１…アンテナ、２２…送受信部、２３…変復調部、２５…機器インタフェース部、３０…路側無線装置、３１…機器インタフェース部、３２…制御処理部、３３…指示情報蓄積部、３４…一時情報記憶部、３５…情報記憶部、４０…第１アンテナ通信領域、５０…第２アンテナ通信領域、６０、６０Ａ、６０Ｂ…車両、７０、７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ…車載無線装置、７１…アンテナ、７２…送受信部、７３…変復調部、７４…データ処理部、７５…固有情報蓄積部、８０…進入方向前方側ガントリ、９０…進入方向後方側ガントリ

Claims (5)

1. 第１及び第２の移動体通信用基地局アンテナと、前記第１及び第２基地局アンテナの制御及びデータの蓄積を行う処理部を備えた路側無線装置とを備え、
   前記第１及び第２基地局アンテナが形成する無線通信領域を通過する車両に搭載した車載無線装置との間で無線通信を行い、
   前記第１基地局アンテナにて前記車載無線装置の同時通信台数および車両進入方向を検知し、その検知結果を基に課金対象有無を判断し、前記第２基地局アンテナに指示することによって、前記第２基地局アンテナが前記車載無線装置と無線通信し、課金することを特徴とする自動料金収受システム。
2. 請求項１記載の自動料金収受システムにおいて、
   前記第１及び第２基地局アンテナは、単一指向性を持ち、第１及び第２基地局アンテナの無線通信領域を重複させることにより、第１基地局アンテナおよび第２基地局アンテナで通信対象とする前記車載無線装置の同時通信台数を検知することを特徴とする自動料金収受システム。
3. 請求項１記載の自動料金収受システムにおいて、
   前記第１基地局アンテナにて前記車載無線装置との無線通信の電界強度を測定し、測定した電界強度を基に前記車載無線装置の位置を判断することにより、前記第２基地局アンテナとの重複無線通信領域内に位置することを検知し、前記第２基地局アンテナに無線通信指示することを特徴とする自動料金収受システム。
4. 請求項１記載の自動料金収受システムにおいて、
   前記第１及び第２基地局アンテナの重複無線通信領域内に進入した車両の車載無線装置との無線通信を基に、前記車載無線装置の台数が１台と検知された場合、課金可能と判断し、第２基地局アンテナにおいて課金処理を行うことを特徴とする自動料金収受システム。
5. 請求項１記載の自動料金収受システムにおいて、
   前記第１及び第２基地局アンテナの重複無線通信領域内に進入した車両の車載無線装置との無線通信を基に、前記車載無線装置の台数が２台以上検知された場合、課金不可能と判断し、前記路側無線装置に不適合車載無線装置としてデータを蓄積することを特徴とする自動料金収受システム。

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