KR101558710B1 - 전자식 통행요금 징수를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

유료 도로를 통행하는 차량에 대하여 통행요금을 자동으로 징수함에 있어서 더욱 정확하게 매칭 작업을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 더욱 단순한 구성을 통해 구현될 수 있는 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 전자식 통행요금 징수 시스템은 차종 분류 영역을 통과하는 차량의 차종 정보가 생성될 때까지 상기 차량으로부터 통신 시작 신호를 수신하지 못할 경우 상기 차량을 위반 차량으로 처리할 수 있다.

Description

전자식 통행요금 징수를 위한 시스템 및 방법{System and Method for Electronic Toll Collection}
본 발명은 전자식 통행요금 징수를 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 유료 도로를 통행하는 차량에 대하여 통행요금을 자동으로 징수함에 있어서 더욱 정확하게 매칭 작업을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 더욱 단순한 구성을 통해 구현될 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근에 산업사회의 고도화와 경제성장에 따른 차량의 급증으로 유료 도로를 이용하는 차량의 대수도 증가하였다. 전자식 통행요금 징수 시스템(ETCS, Electronic Toll Collecting System)은 유료 도로를 이용하는 차량의 대수 증가에 따른 교통 정체를 해소하기 위한 것으로 주행하는 차량에 탑재된 차량 단말기를 통해 통행요금 징수에 필요한 정보를 획득함으로써 차량이 톨게이트에서 정지하지 않고 통행요금이 정산되도록 한다.
전자식 통행요금 징수 시스템에 의하면, 차량에 탑재된 차량 단말기(On Board Unit: OBU)와 통행 요금 자동 징수를 위해 도로변에 설치된 노변장치(Road Side Unit: RSU)가 서로 연동함으로써 통행요금이 자동으로 과금된다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래의 전자식 통행요금 징수 시스템을 설명한다.
종래의 전자식 통행요금 징수 시스템(100)은 차종 분류부(110), 통신부(120), 차로 제어부(130), 차량 검지부(140), 차량 촬영부(150), 및 운전자 표시부(160)를 포함한다.
차종 분류부(110)는 차로(10)를 통해 통행요금소에 진입하는 차량(20)의 차종을 판별하고 차종 정보를 차로 제어부(130)에 송신한다.
2개의 겐트리들(gantries)(170)에 각각 지지되어 있는 통신부들(120)은 차량(20)에 탑재된 차량 단말기(21)로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신하여 차로 제어부(130)로 전달하고, 상기 차로 제어부(130)로부터 과금 결과를 수신하여 상기 차량 단말기(21)에 전달하며, 상기 차량 단말기(21)로부터 통신 완료 신호를 수신하여 상기 차로 제어부(130)로 전달한다. 상기 통신부(120)는 IR 통신부(121)와 RF 통신부(122)로 구성된다.
전자식 통행요금 징수 시스템(100)의 통신 가능 영역(TA)은 차로(10)와 평행한 방향으로 나란히 위치한 상기 통신부들(120) 각각의 통신 범위 중 적어도 하나에 의해 커버되는 영역이다.
차로 제어부(130)는 상기 통신 정보에 기초하여 과금을 하고, 과금 결과를 상기 통신부(120)를 통해 상기 차량 단말기(21)로 제공한다. 또한, 상기 차로 제어부(130)는 차종 분류부(110)로부터 제공받은 차종 정보와 통신부(120)를 통해 제공받은 통신 정보를 기초로 매칭 작업을 수행한다. 상기 매칭 작업은 아래에서 더욱 자세히 설명된다.
차량 검지부(140)는 통행요금소로부터 진출(exit)하는 차량(20)을 감지하기 위한 것으로서 제1 검지부(141) 및 제2 검지부(142)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 검지부들(141, 142)이 차량(20)을 모두 센싱하는 순간(즉, 제1 및 제2 검지부들이 off:off 상태에서 on:off 상태를 거쳐 on:on 상태로 되는 순간) 제1 검지신호를 상기 차로 제어부(130)로 송신한다. 이어서, 상기 차량(20)이 상기 제1 및 제2 검지부들(141, 142)의 센싱 범위를 모두 벗어나는 순간(즉, 제1 및 제2 검지부들이 on:on 상태에서 off:on 상태를 거쳐 off:off 상태로 되는 순간) 제2 검지신호를 상기 차로 제어부(130) 및 차량 촬영부(150)로 각각 송신한다.
차량 촬영부(150)는 상기 제2 검지신호를 수신함으로써 트리거되어 상기 차량(20)의 사진을 생성하고, 상기 차로 제어부(130)에 매칭 작업의 결과를 요청하여 수신하며, 상기 차량(20)의 사진과 매칭 작업의 결과를 매핑하여 그 결과를 영상 서버(미도시)에 제공한다.
운전자 표시부(160)는 차로 제어부(130)로부터 매칭 작업의 결과 및/또는 과금 결과를 수신하여 디스플레이한다.
종래의 전자식 통행요금 징수 시스템(100)은 위반 차량으로 처리된 차량(20)이 통행요금소를 빠져나가는 것을 막기 위한 차단기(미도시)를 더 포함하기도 한다.
이하에서는, 도 4를 참조하여 차로 제어부(130)에 의해 수행되는 매칭 작업에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 차로 제어부(130)는 차종 분류부(110)로부터 차량(20)의 차종 정보를 수신한다(S401). 이어서, 차로 제어부(130)는 차량(20)이 차량 검지부(140)를 통과할 때 발생하는 제1 검지신호를 차량 검지부(140)로부터 제공받는다(S402).
제1 검지신호를 수신한 차로 제어부(130)는 제1 검지신호를 수신하기 전까지 통신부(120)로부터 통신 시작 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(S403).
통신 시작 신호를 수신하지 않았다면, 매칭 작업을 종료하고 차량 단말기(21)를 탑재하지 않은 위반 차량으로 처리한다(S404). 반면, 통신 시작 신호를 수신하였다면, 제1 검지신호를 수신하기 전까지 통신부(120)로부터 통신 완료 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(S405).
통신 완료 신호를 수신하였다면, 차종 정보와 통신 정보가 매칭되는 지의 여부를 판단하고(S406), 그 결과에 따라 정상 차량 또는 위반 차량으로 처리하고 매칭 작업을 종료한다(S407, S408). 반면, 통신 완료 신호를 수신하지 못하였다면, 차량 검지부(140)로부터 제2 검지신호를 수신할 때까지 기다린다.
상기 제2 검지신호를 수신한(S409) 후, 차로 제어부(130)는 상기 제2 검지신호를 수신하기 전까지 통신부(120)로부터 통신 완료 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(S410).
통신 완료 신호를 수신하지 않았다면, 매칭 작업을 종료하고 위반 차량으로 처리한다(S411). 반면, 통신 완료 신호를 수신하였다면, 차종 정보와 통신 정보가 매칭되는 지의 여부를 판단하고(S412) 그 결과에 따라 정상 차량 또는 위반 차량으로 처리하고 매칭 작업을 종료한다(S413, S414).
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 전자식 통행요금 징수 시스템(100)은 2개의 겐트리들에 의해 각각 지지되는 2개의 통신부들(120)을 포함하기 때문에 상당히 긴 통신 가능 영역(TA)을 갖는다. 즉, 차종 분류부(110)를 통과한 차량(20)이 통신 가능 영역(TA)을 미처 빠져나가지 못한 상태에서 다른 차량이 상기 통신 가능 영역(TA)에 진입할 수 있다.
이론적으로는 통신 가능 영역(TA)에 먼저 진입한 차량(20)이 뒤늦게 진입한 차량보다 먼저 통신이 완료되지만, 현실적으로는 먼저 진입한 차량(20)과의 통신이 다양한 요인들로 인해 지연됨으로서 통신 완료 순서가 역전될 수 있다. 이와 같은 통신 완료 순서의 역전은 차종 분류부(110)를 통해 획득한 차종 정보와 차량 단말기(21)로부터 수신한 통신 정보의 미스매치(mismatch)를 유발한다. 그 결과, 정상 차량이 위반 차량으로 취급되어 고지서가 발행되는 행정적 오류가 초래되며, 더욱 심각하게는, 정상 차량에 대하여 차단기가 작동함으로써 사고가 발생하기도 한다.
또한, 긴 통신 가능 영역(TA)을 확보하기 위하여, 종래의 전자식 통행요금 징수 시스템(100)은 소정 간격으로 떨어져 있는 2개의 겐트리들(170) 상에 통신부들(120)이 각각 설치될 것을 요구할 뿐만 아니라, 차량(20)이 통신 가능 영역(TA)을 벗어나고 있음을 차로 제어부(130)에 알려주기 위한 제1 및 제2 검지부들(141, 142)이 두 번째 겐트리(170) 부근에 설치될 것을 요구한다.
이와 같은 이유로, 종래의 전자식 통행요금 징수 시스템(100)은 복잡한 구성을 가지며, 넓은 설치 공간이 확보될 것을 요구한다. 이와 같은 이유들로 인해, 전자식 통행요금 징수 시스템의 설치가 필요함에도 불구하고 공간상의 제약으로 인해 그 설치가 불가능한 장소가 다수 존재하였다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 전자식 통행요금 징수를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 더욱 정확하게 매칭 작업을 수행할 수 있을 뿐만 아니라 더욱 간단한 구조를 가짐으로써 더욱 다양한 장소에 설치될 수 있는 전자식 통행요금 징수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 단순한 시스템 구성에 적합한 매칭 작업을 수행할 수 있는 전자식 통행요금 징수 방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 차종 분류 영역을 통과하는 차량의 차종 정보를 생성할 수 있는 차종 분류부; 통신 가능 영역을 통과하는 상기 차량으로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신할 수 있는 통신부; 및 상기 차종 분류부로부터 상기 차종 정보를 수신할 수 있고, 상기 통신부로부터 상기 통신 시작 신호를 수신할 수 있으며, 상기 차종 정보와 상기 통신 정보의 매칭 작업을 수행할 수 있는 차로 제어부를 포함하되, 상기 차종 분류부는 상기 차량이 상기 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출(exit)하는 순간 상기 차종 정보를 생성하여 상기 차로 제어부로 송신할 수 있고, 상기 차로 제어부는, 상기 차종 분류부로부터 상기 차종 정보를 수신할 때까지 상기 통신 시작 신호를 상기 통신부를 통해 수신하지 못할 경우, 상기 차량을 위반 차량으로 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 차량의 차종 정보를 생성하는 단계; 및 상기 차종 정보가 생성될 때까지 상기 차량으로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신하지 못하였을 경우 상기 차량을 위반 차량으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라, 통행요금 징수를 위해, 차량 분류 영역으로부터 차량이 진출(exit)하면 발생되는 신호를 이용하여 상기 차량으로부터 제공된 통신 데이터의 정확성 검증을 위한 매칭 작업을 수행하는 단계; 및 상기 매칭 작업의 결과에 따라 상기 차량의 위반 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 방법이 제공된다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 전자식 통행요금 징수를 위한 시스템 및 방법은 복수의 차량들이 통신 가능 영역에 함께 존재할 수 있는 가능성을 최소화함으로써, 차종 분류부를 통해 획득한 차종 정보와 차량 단말기로부터 수신한 통신 정보의 미스매치(mismatch)에 따른 행정적 오류 및/또는 사고 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전자식 통행요금 징수를 위한 시스템이 더욱 단순하게 구성됨으로써 공간상의 제약으로 인해 종래 시스템이 설치될 수 없었던 장소에도 설치될 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 구체적 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 종래의 전자식 통행요금 징수 시스템의 블록도이고,
도 2는 종래의 전자식 통행요금 징수 시스템의 측면을 개략적으로 보여주고,
도 3은 종래의 전자식 통행요금 징수 시스템의 평면을 개략적으로 보여주고,
도 4는 종래의 전자식 통행요금 징수 시스템의 매칭 작업의 순서도이고,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템의 블록도이고,
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템의 측면을 개략적으로 보여주고,
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템의 평면을 개략적으로 보여주고,
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템의 매칭 작업의 순서도이고,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템의 블록도이고,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템의 측면을 개략적으로 보여주고,
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 다른 전자식 통행요금 징수 시스템의 평면을 개략적으로 보여주며,
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템의 매칭 작업의 순서도이다.
이하의 내용은 본 발명의 원리를 예시할 뿐이다. 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지는 않았지만 본 발명의 원리를 구현하는(즉, 본 발명의 범위에 포함되는) 다양한 실시예들이 당업자에 의해 발명될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 열거된 모든 실시예들은 오직 본 발명의 이해를 돕기 위한 목적으로 제시된 것이며, 본 발명이 이들 실시예들로 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략된다.
본 명세서에서 사용되는 "차종 분류 영역"이라는 용어는 주행하는 차량이 차종 분류부에 의해 처음으로 인지되는 지점부터 상기 차종 분류부에 의해 마지막으로 인지되는 지점까지의 영역을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "차종 분류 영역을 통과할 때"라는 문구는 차종 분류 영역에 차량의 적어도 일부가 최초로 진입한 때부터 상기 차량의 모든 부분이 상기 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출할(즉, 벗어날) 때까지를 의미한다.
본 발명에 의하면, 차종 분류부를 통해 획득한 차종 정보와 차량 단말기로부터 수신한 통신 정보의 미스매치(mismatch)에 따른 행정적 오류 및/또는 사고 발생을 방지하기 위하여, 복수의 차량들이 통신 가능 영역에 함께 존재할 수 있는 가능성이 제로(zero)가 되거나 최소화된다.
한편, 차량 단말기 미탑재로 인한 위반 차량으로 어떤 차량을 처리한 후에 비로소 해당 차량의 차량 단말기와 통신이 성사되어 자동으로 과금 처리되는 것이 철저히 방지되어야 한다. 그렇지 않으면, 해당 차량에 대한 과금 처리가 완료되었음에도 불구하고 차량 단말기 미탑재로 인한 위반 차량으로 처리되어 그에 따른 청구서가 발급되는 문제가 발생하기 때문이다.
따라서, 본 발명에 의하면, 차량과의 통신 완료가 불가능하게 되는 시점 또는 그 후에 해당 차량의 부정 통행 여부가 결정된다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템(200a)을 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템(200a)은 차종 분류부(210), 통신부(220), 차로 제어부(230), 차량 촬영부(250), 및 운전자 표시부(260)를 포함한다.
차종 분류부(210)는 차종 분류 영역을 통과하는 차량(20)의 차종을 판별하고 차종 정보를 차로 제어부(230) 및 차량 촬영부(250)로 각각 송신한다.
상기 차종 분류부(210)는 차종 분류 센서(211) 및 광센서(212)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 차종 분류 센서(211)는 차로(10)에 매설되어 차량(20)의 바퀴 압력에 의한 저항 변화를 측정함으로써 축수, 윤거, 및 윤폭을 파악하고 이들에 기초하여 차종을 분류하는 저항 접점식 답판 센서이다. 대안적으로, 상기 차종 분류 센서(211)는 차량의 차폭, 차고, 및/또는 차장을 측정하고 이들에 기초하여 차종을 분류하는 비접촉식 방식의 센서, 예를 들어 광센서, 카메라, 또는 레이저 센서일 수 있다.
상기 광센서(212)는 차량(20)이 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출(exit)하는 순간을 포착한다.
겐트리(270) 상에 장착되어 있는 통신부(220)는 차량(20)[더욱 구체적으로는, 상기 차량(20)에 탑재된 차량 단말기(21)]으로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신하여 차로 제어부(230)로 전달하고, 상기 차로 제어부(230)로부터 과금 결과를 수신하여 상기 차량 단말기(21)에 전달하며, 상기 차량 단말기(21)로부터 통신 완료 신호를 수신하여 상기 차로 제어부(230)로 전달한다.
상기 통신 정보는 차량 등록 정보 및 결제 정보를 포함할 수 있다.
상기 통신부(220)는 IR 통신용 차량 단말기와 RF 통신용 차량 단말기를 모두 커버하기 위하여 IR 통신부(221)와 RF 통신부(222)를 포함한다. 상기 RF 통신부(222)는 단거리 전용 통신(Dedicated Short Range Communication: DSRC)용 안테나 및 차량 이동 환경에서의 무선 통신(Wireless Access in Vehicular Environment: WAVE)용 안테나를 포함할 수 있다.
차로 제어부(230)는 상기 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)[더욱 구체적으로는 상기 차량 단말기(21)]로부터 제공받은 통신 정보에 기초하여 과금을 하고, 과금 결과를 상기 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)으로 제공한다.
또한, 상기 차로 제어부(230)는 차종 분류부(210)로부터 제공받은 차종 정보와 통신부(220)를 통해 제공받은 통신 정보를 기초로 매칭 작업을 수행한다.
상기 차로 제어부(230)는, 차종 분류부(210)로부터 차종 정보를 수신할 때까지 통신부(220)를 통해 통신 시작 신호를 수신하지 못하였을 경우 및 차종 분류부(210)로부터 차종 정보를 수신할 때까지 통신부(220)를 통해 통신 시작 신호는 수신하였으나 통신 완료 신호를 수신하지 못하였을 경우, 상기 차량(20)을 위반 차량으로 처리한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 매칭 작업은 아래에서 더욱 자세히 설명된다.
차량 촬영부(250)는 상기 차종 분류부(210)로부터 차종 정보를 수신함으로써 트리거되어 상기 차량(20)의 사진을 생성하고, 상기 차로 제어부(230)에 매칭 작업의 결과를 요청하여 수신하며, 상기 차량(20)의 사진과 매칭 작업의 결과를 매핑하여 그 결과를 영상 서버(미도시)에 제공한다.
운전자 표시부(260)는 차로 제어부(230)로부터 매칭 작업의 결과 및/또는 과금 결과를 수신하여 디스플레이한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템(200a)의 통신 가능 영역(TA)은 상기 통신부(220)의 위치 및 그 통신 범위에 의해 결정된다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 차종 분류 영역로부터 차량(20)이 완전히 진출(exit)하는 순간 또는 그 직전에 상기 차량(20)[더욱 구체적으로는, 차량 단말기(21)]이 통신 가능 영역(TA)을 벗어날 수 있도록 상기 통신 가능 영역(TA)이 충분히 짧게, 예를 들어 현존하는 최단 차량의 길이인 350cm로 설정된다. 즉, 차종 분류 영역으로부터 차량(20)의 주행 방향으로 350cm 이내의 지역만 통신 가능 영역(TA)이 되도록 상기 통신부(220)의 통신 범위 및/또는 상기 차종 분류부(210)와 겐트리(270) 사이의 간격이 조절될 수 있다.
통신부(220)가 차량 단말기(21)로부터 통신 시작 신호 및 통신 완료 신호를 모두 수신하는데 걸리는 시간, 즉 통신 완료까지 걸리는 시간이 평균적으로 약 170msec임을 감안할 때, 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이, 차종 분류 영역으로부터 차량(20)의 주행 방향으로 350cm 이내의 지역만 통신 가능 영역(TA)으로 설정할 경우 차량(20)의 통신 가능 최대 속도는 산술적으로는 70km/h이다.
통신 가능 영역(TA) 길이(cm) 차량 속도(km/h) 통신 가능 시간(msec)
350 10 1260
350 20 630
350 30 420
350 40 315
350 50 252
350 60 210
350 70 180
350 80 158
350 90 140
350 100 126
350 110 115
350 120 105
350 130 97
350 140 90
350 150 84
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 모든 종류의 차량(20)이 차종 분류 영역로부터 완전히 진출(exit)하는 순간 또는 그 직전에 통신 가능 영역(TA)을 벗어나도록 상기 통신 가능 영역(TA)을 충분히 짧게 설정함으로써, 차종 분류부(210)로부터 차종 정보가 생성되면 해당 차량(20)이 통신 가능 영역(TA)을 벗어난 것이므로 차로 제어부(230)가 매칭 작업을 수행할 수 있다.
즉, 차종 분류부(210)에 의해 생성되는 차종 정보가 해당 차량이 통신 가능 영역(TA)을 벗어난 시점을 알려주는 신호로 사용되고, 차로 제어부(230)는 차량 단말기(21)와 통신부(220) 사이의 통신 완료가 불가능하게 된 후에(즉, 상기 차종 정보를 수신한 후에) 비로소 해당 차량(20)의 부정 통행 여부를 판단하게 된다. 그 결과, 어떤 차량(20)이 위반 차량으로 처리된 후에 비로소 해당 차량(20)과 통신부(220) 사이의 통신이 완료되어 통행요금이 이중으로 부과되는 것이 방지될 수 있다.
이하에서는, 도 8을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 매칭 작업에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 차종 분류부(210)는 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출하는 차량(20)의 차종 정보를 생성하고, 차로 제어부(230)는 차종 분류부(210)로부터 상기 차종 정보를 수신한다(S801).
상기 차종 정보를 수신한 차로 제어부(230)는 상기 차종 정보가 생성될 때까지 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)으로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(S802).
통신 시작 신호를 수신하지 못하였다면, 매칭 작업을 종료하고 차량 단말기(21)를 탑재하지 않은 위반 차량으로 상기 차량(20)을 처리한다(S803). 반면, 통신 시작 신호를 수신하였다면, 상기 차종 정보가 생성될 때까지 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)으로부터 통신 완료 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(S804).
통신 완료 신호를 수신하지 않았다면, 매칭 작업을 종료하고 상기 차량(20)을 위반 차량으로 처리한다(S805). 반면, 통신 완료 신호를 수신하였다면, 차종 정보와 통신 정보가 매칭되는 지의 여부를 판단하고(S806) 그 결과에 따라 정상 차량 또는 위반 차량으로 처리하고 매칭 작업을 종료한다(S413, S414).
이하에서는 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템(200b)을 상세하게 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템(200b)은 차종 분류부(210), 통신부(220), 차로 제어부(230), 속도 센싱부(240), 차량 촬영부(250), 및 운전자 표시부(260)를 포함한다.
차종 분류부(210)는 차종 분류 영역을 통과하는 차량(20)의 차종을 판별하고 차종 정보를 차로 제어부(230) 및 차량 촬영부(250)로 각각 송신한다.
상기 차종 분류부(210)는 차종 분류 센서(211) 및 광센서(212)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차종 분류 센서(211)는 차로(10)에 매설되어 차량(20)의 바퀴 압력에 의한 저항 변화를 측정함으로써 축수, 윤거, 및 윤폭을 파악하고 이들에 기초하여 차종을 분류하는 저항 접점식 답판 센서이다. 대안적으로, 상기 차종 분류 센서(211)는 차량의 차폭, 차고, 및/또는 차장을 측정하고 이들에 기초하여 차종을 분류하는 비접촉식 방식의 센서, 예를 들어 광센서, 카메라, 또는 레이저 센서일 수 있다.
상기 광센서(212)는 차량(20)이 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출(exit)하는 순간을 포착한다.
속도 센싱부(240)는 차종 분류 영역을 통과하는 차량(20)의 차량 속도 정보를 획득하고, 상기 차량 속도 정보를 차로 제어부(230)로 송신한다.
도 10 및 도 11에 예시된 바와 같이, 상기 속도 센싱부(240)는 차로(10)에 매설된 한 쌍의 루프들(loops)(241, 242)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 하나의 루프(241 또는 242)와 상기 광센서(212)에 의해 차량 속도 정보가 획득될 수도 있다.
겐트리(270) 상에 장착되어 있는 통신부(220)는 차량(20)[더욱 구체적으로는, 상기 차량(20)에 탑재된 차량 단말기(21)]으로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신하여 차로 제어부(230)로 전달하고, 상기 차로 제어부(230)로부터 과금 결과를 수신하여 상기 차량 단말기(21)에 전달하며, 상기 차량 단말기(21)로부터 통신 완료 신호를 수신하여 상기 차로 제어부(230)로 전달한다.
상기 통신 정보는 차량 등록 정보 및 결제 정보를 포함할 수 있다.
상기 통신부(220)는 IR 통신용 차량 단말기와 RF 통신용 차량 단말기를 모두 커버하기 위하여 IR 통신부(221)와 RF 통신부(222)를 포함한다. 상기 RF 통신부(222)는 단거리 전용 통신(DSRC)용 안테나 및 차량 이동 환경에서의 무선 통신(WAVE)용 안테나를 포함할 수 있다.
차로 제어부(230)는 상기 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)[더욱 구체적으로는 상기 차량 단말기(21)]로부터 제공받은 통신 정보에 기초하여 과금을 하고, 과금 결과를 상기 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)으로 제공한다.
또한, 상기 차로 제어부(230)는 차종 분류부(210)로부터 제공받은 차종 정보와 통신부(220)를 통해 제공받은 통신 정보를 기초로 매칭 작업을 수행한다.
상기 차로 제어부(230)는, 차종 분류부(210)로부터 차종 정보를 수신할 때까지 상기 통신 시작 신호를 통신부(220)를 통해 수신하지 못할 경우, 상기 차량(20)을 위반 차량으로 처리한다.
상기 차로 제어부(230)는, 차종 분류부(210)로부터 차종 정보를 수신할 때까지 통신부(220)를 통해 통신 시작 신호는 수신하였지만 통신 완료 신호는 수신하지 못하였을 경우, 매칭 지연 시간을 계산한다. 매칭 지연 시간은 차량(20)이 상기 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출한 직후부터 상기 차량(20)과 상기 통신부(220) 사이의 통신이 더 이상 불가능하게 될 때까지 걸리는 시간이다.
상기 차로 제어부(230)는 차종 분류부(210)로부터의 상기 차종 정보, 속도 센싱부(240)로부터의 상기 차량 속도 정보, 및 통신 가능 영역(TA)의 크기에 기초하여 상기 매칭 지연 시간을 계산하며, 상기 매칭 지연 시간 중에도 통신부(220)를 통해 통신 완료 신호를 수신하지 못할 경우 상기 차량(20)을 위반 차량으로 처리한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 매칭 작업은 아래에서 더욱 자세히 설명된다.
차량 촬영부(250)는 상기 차종 분류부(210)로부터 차종 정보를 수신함으로써 트리거되어 상기 차량(20)의 사진을 생성하고, 상기 차로 제어부(230)에 매칭 작업의 결과를 요청하여 수신하며, 상기 차량(20)의 사진과 매칭 작업의 결과를 매핑하여 그 결과를 영상 서버(미도시)에 제공한다.
운전자 표시부(260)는 차로 제어부(230)로부터 매칭 작업의 결과 및/또는 과금 결과를 수신하여 디스플레이한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 전자식 통행요금 징수 시스템(200b)의 통신 가능 영역(TA)은 상기 통신부(220)의 위치 및 그 통신 범위에 의해 결정된다.
본 발명의 제2 실시예에 의하면, 대부분의 차량들이 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출하는 즉시 또는 그 직전에 통신 가능 영역(TA)을 벗어날 수 있을 정도로, 그리고 현존하는 최단 차량(차량길이: 350cm)도 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출한 후에는 통신 시작 신호, 과금 결과 신호, 및 통신 완료 신호 모두를 순차적으로 주고받을 수 없을 정도로, 상기 통신 가능 영역(TA)이 짧게, 예를 들어 600cm로 설정된다. 즉, 차종 분류 영역으로부터 차량(20)의 주행 방향으로 600cm 이내의 지역만 통신 가능 영역(TA)이 되도록 상기 통신부(220)의 통신 범위 및/또는 상기 차종 분류부(210)와 겐트리(270) 사이의 간격이 조절될 수 있다.
통신부(220)가 차량 단말기(21)로부터 통신 시작 신호 및 통신 완료 신호를 모두 수신하는데 걸리는 시간, 즉 통신 완료까지 걸리는 시간이 평균적으로 약 170msec임을 감안할 때, 아래의 표 2에 나타낸 바와 같이, 차종 분류 영역으로부터 차량(20)의 주행 방향으로 600cm 이내의 지역만 통신 가능 영역(TA)으로 설정할 경우 차량(20)의 통신 가능 최대 속도는 산술적으로는 120km/h이다.
통신 가능 영역(TA) 길이(cm) 차량 속도(km/h) 통신 가능 시간(msec)
600 10 2160
600 20 1080
600 30 720
600 40 540
600 50 432
600 60 360
600 70 309
600 80 270
600 90 240
600 100 216
600 110 196
600 120 180
600 130 166
600 140 154
600 150 144
본 발명의 제2 실시예에 의하면, 차종 분류부(210)로부터 차종 정보가 생성된 직후 또는 그로부터 소정 시간(즉, 매칭 지연 시간)이 경과된 후에 해당 차량(20)이 통신 가능 영역(TA)을 완전히 벗어나 있으므로 차로 제어부(230)가 매칭 작업을 수행할 수 있다.
즉, 차종 분류부(210)로부터 차종 정보를 수신하기 전에 통신이 완료된 차량에 대해서는 차종 정보를 수신한 직후 매칭 작업을 바로 수행하되, 차종 분류부(210)로부터 차종 정보를 수신하기 전에 통신이 완료되지 않은 차량의 경우에는 해당 차량이 통신 가능 영역(TA)을 완전히 벗어날 수 있을 정도의 시간(즉, 매칭 지연 시간)을 계산한 후 그 시간이 경과된 후 매칭 작업을 수행한다. 다만, 상기 차종 정보를 수신하기 전에 통신부(220)를 통해 통신 시작 신호도 수신하지 못한 경우에는 해당 차량과의 통신 완료가 실질적으로 불가능하므로, 차종 정보를 수신한 직후 매칭 작업을 바로 수행한다.
정리하면, 차종 분류부(210)에 의해 생성되는 차종 정보가 해당 차량이 통신 가능 영역(TA)을 벗어난 또는 벗어날 시점을 알려주는 신호로 사용되고, 차로 제어부(230)는 차량 단말기(21)와 통신부(220) 사이의 통신 완료가 불가능하게 된 후에(즉, 상기 차종 정보를 수신한 직후 또는 매칭 지연 시간 경과 직후에) 비로소 해당 차량(20)의 위반 여부를 판단한다. 그 결과, 어떤 차량(20)이 위반 차량으로 처리된 후에 비로소 해당 차량(20)과 통신부(220) 사이의 통신이 완료되어 통행요금이 이중으로 부과되는 것이 방지될 수 있다.
이하에서는, 도 12를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 매칭 작업에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 차종 분류부(210) 및 속도 센싱부(240)는 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출하는 차량(20)의 차종 정보 및 차량 속도 정보를 각각 생성하고, 차로 제어부(230)는 상기 차종 분류부(210) 및 속도 센싱부(240)로부터 상기 차종 정보 및 차량 속도 정보를 각각 수신한다(S1201).
상기 차종 정보 및 차량 속도 정보를 수신한 차로 제어부(230)는 상기 차종 정보가 생성될 때까지 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)으로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(S1202).
통신 시작 신호를 수신하지 못하였다면, 매칭 작업을 종료하고 차량 단말기(21)를 탑재하지 않은 위반 차량으로 상기 차량(20)을 처리한다(S1203). 반면, 통신 시작 신호를 수신하였다면, 상기 차종 정보가 생성될 때까지 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)으로부터 통신 완료 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(S1204).
통신 완료 신호를 수신하였다면, 차종 정보와 통신 정보가 매칭되는 지의 여부를 판단하고(S1205) 그 결과에 따라 정상 차량 또는 위반 차량으로 처리하고 매칭 작업을 종료한다(S1206, S1207).
반면, 통신 완료 신호를 수신하지 않았다면, 차종 분류부(210)로부터의 차종 정보, 속도 센싱부(240)로부터의 차량 속도 정보, 및 통신 가능 영역(TA)의 크기를 이용하여 매칭 지연 시간(즉, 해당 차량이 상기 차종 분류 영역을 완전히 벗어난 순간부터 해당 차량과의 통신이 불가능하게 될 때까지 걸리는 시간)을 계산한다(1208).
이어서, 상기 매칭 지연 시간 내에 통신부(220)를 통해 상기 차량(20)으로부터 통신 완료 신호를 수신하였는지의 여부를 판단한다(S1209).
통신 완료 신호를 수신하지 못하였다면, 매칭 작업을 종료하고 위반 차량으로 상기 차량(20)을 처리한다(S1210). 반면, 통신 완료 신호를 수신하였다면, 차종 정보와 통신 정보가 매칭되는 지의 여부를 판단하고(S1211) 그 결과에 따라 정상 차량 또는 위반 차량으로 처리하고 매칭 작업을 종료한다(S1212, S1213).
이상에서는 차종 분류부(210)에 의해 생성되는 차종 정보가 해당 차량(20)이 통신 가능 영역(TA)을 벗어난/벗어날 시점을 알려주는 신호로 사용되는 실시예들을 통해 본 발명이 설명되었으나, 본 발명이 이들로 국한되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 겐트리(270) 전단에 한 쌍의 루프들로 구성된 차량 검지부 또는 하나의 루프와 하나의 한 쌍의 광센서들로 구성된 차량 검지부를 설치하고, 차량 검지 영역을 통과하는 차량(20)이 상기 차량 검지 영역으로부터 완전히 진출(exit)하는 순간 또는 그 직전에 상기 통신 가능 영역(TA)을 벗어나도록 상기 통신 가능 영역(TA)을 충분히 짧게 설정할 수 있다. 즉 상기 차량 검지부로부터 생성되는 신호를 상기 차량(20)이 통신 가능 영역(TA)을 벗어난/벗어날 시점을 알려주는 신호로 이용함으로써 통신 완료가 불가능하게 되는 시점 또는 그 후에 부정 통행 여부가 결정된다. 이 경우, 차종 분류부(20)는 상기 차량 검지부가 상기 신호를 생성할 때 또는 그 이전에 차종 정보를 생성할 수 있는 위치에 접촉식 형태 또는 비접촉식 형태로 제공될 수 있다. 즉, 차량 분류 영역으로부터 차량이 진출하면 차량 검지부에 의해 발생되는 신호를 이용하여 상기 차량으로부터 제공된 통신 데이터의 검증을 위한 매칭 작업이 수행되고 상기 매칭 작업의 결과에 따라 상기 차량의 위반 여부가 판단된다.

Claims (13)

  1. 차종 분류 영역을 통과하는 차량의 차종 정보를 생성할 수 있는 차종 분류부;
    통행 요금 징수를 위한 통신 가능 영역을 통과하는 상기 차량으로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신할 수 있는 통신부; 및
    상기 차종 분류부로부터 상기 차종 정보를 수신할 수 있고, 상기 통신부로부터 상기 통신 시작 신호를 수신할 수 있으며, 상기 통신 정보에 기초하여 과금을 수행하고, 상기 차종 정보와 상기 통신 정보의 매칭 작업을 수행할 수 있는 차로 제어부를 포함하되,
    상기 차종 분류부는 상기 차량이 상기 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출(exit)하는 순간 상기 차종 정보를 생성하여 상기 차로 제어부로 송신할 수 있고,
    상기 차로 제어부는, 상기 차종 분류부로부터 상기 차종 정보를 수신할 때까지 상기 통신 시작 신호를 상기 통신부를 통해 수신하지 못할 경우, 상기 차량을 위반 차량으로 처리할 수 있고,
    상기 위반 차량 처리 이전에 과금 수행이 완료되도록 상기 통신 가능영역이 설정되며,
    상기 통신 가능 영역은 상기 차량이 상기 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출하는 순간 또는 그 직전에 상기 차량이 상기 통신 가능 영역을 벗어날 수 있도록 설정되며,
    상기 차로 제어부는, 상기 차종 정보를 수신할 때까지 상기 통신 시작 신호는 수신하고 통신 완료 신호는 수신하지 못할 경우 매칭 지연 시간(여기서, 매칭 지연 시간은 상기 차량이 상기 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출한 직후부터 상기 차량과 상기 통신부 사이의 통신이 불가능하게 될 때까지 걸리는 시간임)을 계산하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신 정보는 차량 등록 정보 및 결제 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차로 제어부는 상기 통신부로부터 상기 통신 시작 신호를 수신한 후 상기 통신 정보에 기초하여 과금할 수 있고,
    상기 통신부는 상기 차로 제어부로부터의 과금 결과를 상기 차량으로 전달한 후 상기 차량으로부터의 통신 완료 신호를 상기 차로 제어부로 전달할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차로 제어부는, 상기 차종 분류부로부터 상기 차종 정보를 수신할 때까지 상기 통신 완료 신호를 상기 통신부를 통해 수신하지 못할 경우, 상기 차량을 위반 차량으로 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차종 분류 영역을 통과하는 상기 차량의 차량 속도 정보를 획득하는 속도 센싱부를 더 포함하고,
    상기 차로 제어부는 상기 차종 분류부로부터의 상기 차종 정보, 상기 속도 센싱부로부터의 상기 차량 속도 정보, 및 상기 통신 가능 영역의 크기에 기초하여 상기 매칭 지연 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 시스템.
  8. 차종 분류부가, 통행 요금 징수를 위한 통신 가능 영역을 통과하는 차량의 차종 정보를 생성하는 단계; 및
    차로 제어부가, 상기 차종 정보가 생성될 때까지 상기 차량으로부터 통신 정보를 포함하는 통신 시작 신호를 수신하지 못하였을 경우 상기 차량을 위반 차량으로 처리하고, 상기 차종 정보가 생성될 때까지 상기 차량으로부터 상기 통신 시작 신호는 수신하였지만 과금 결과에 대한 응답으로서 통신 완료 신호를 수신하지 못하였을 경우 매칭 지연 시간(여기서, 매칭시간은 상기 차종정보가 생성된 직후부터 상기 차량과 통신부 사이의 통신이 불가능하게 될 때가지 걸리는 시간임)을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 위반 차량 처리 이전에 과금 수행이 완료되도록 상기 통신 가능 영역이 설정되며,
    상기 통신 가능 영역은 상기 차량이 상기 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출하는 순간 또는 그 직전에 상기 차량이 상기 통신 가능 영역을 벗어날 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 통신 정보는 차량 등록 정보 및 결제 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 차종 정보가 생성되기 전에 상기 차량으로부터 상기 통신 시작 신호를 수신한 경우,
    상기 차로 제어부가, 상기 통신 정보에 기초하여 과금하는 단계; 및
    통신부가, 상기 과금이 정상적으로 처리된 경우 상기 과금 결과를 상기 차량에 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 차로 제어부가, 상기 차량의 차량 속도 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 매칭 지연 시간 계산 단계는 상기 차종 정보, 상기 차량 속도 정보, 및 상기 차량과의 통신이 가능한 영역의 크기를 기초로 수행되는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 방법.
  13. 차로 제어부가, 통행요금 징수를 위한 통신 가능 영역을 통과하는 차량이 차량 분류 영역으로부터 차량이 진출(exit)하면 발생되는 신호를 이용하여 상기 차량으로부터 제공된 통신 데이터의 검증을 위한 매칭 작업을 수행하는 단계; 및
    상기 차로 제어부가, 상기 매칭 작업의 결과에 따라 상기 차량의 위반 여부를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 차량의 위반 여부 판단 이전에 과금 수행이 완료되도록 상기 통신 가능 영역이 설정되며,
    상기 통신 가능 영역은 상기 차량이 상기 차종 분류 영역으로부터 완전히 진출하는 순간 또는 그 직전에 상기 차량이 상기 통신 가능 영역을 벗어날 수 있도록 설정되고,
    상기 차로 제어부는, 상기 차량의 차종 정보가 생성될 때까지 상기 차량으로부터 통신 시작 신호는 수신하고 통신 완료 신호는 수신하지 못할 경우 매칭 지연 시간(여기서, 매칭 지연 시간은 상기 차종 정보가 생성된 직후부터 상기 차량과 통신부 사이의 통신이 불가능하게 될 때까지 걸리는 시간임)을 계산하는 것을 특징으로 하는 전자식 통행요금 징수 방법.
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