KR101845311B1 - Wim을 활용한 통행료 징수시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에는 톨게이트 겐트리를 통과하는 화물차량을 WIM 장치에 의하여 주행중에 차량의 무게, 윤거, 윤폭 등을 검출하고, 이를 차량에 탑재된 차량 내 장치 정보가 비교하여 위반차량을 판별하고, 정상차량인 경우 탑재된 화물의 무게에 의하여 차량의 통행료를 과금하도록 하는 장치 및 방법이 개시된다.

Description

WIM을 활용한 통행료 징수시스템 및 방법{Toll collection system using WIM}

본 발명은 톨게이트에서 WIM(Weigh In Motion)에 의하여 생성되는 화물차의 무게를 비롯한 다양한 정보를 기반으로 통행료를 징수하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

과적차량은 도로를 심각하게 손상시킬 뿐만 아니라 교통사고를 유발시키기 때문에 화물차가 적법한 화물 무게로 운행하도록 규제되어지면서 위반여부를 판가름하기 위하여 차량을 정지시킨 상태에서 차량의 무게를 측정하였다. 그러나 이와 같은 정지된 상태에서 차량의 무게를 측정하는 시스템은 운전자에게 많은 불편을 초래하게 되기 때문에 WIM 시스템이 개발되게 되었으며, 특허 10-0985734(발며의 명칭: 주행 차량 자동 계중 시스템)(이하, ‘종래기술’이라 함) 또한 화물차의 주행 중에 차량의 무게를 측정할 수 있는 시스템으로 개발된 것이다. 종래기술의 WIM 시스템을 이용하여 차량의 중량을 감지하기 위한 시스템은 차량의 운행 중에 축중량 감지센서, 차륜 접지위치 감지센서 등 다양한 센서들로부터 검출되는 데이터에 의하여 차량에 대한 정보를 획득하고, 과적차량을 검출하도록 구성으로 이루어져 종래의 정지상태에서 차량 무게를 측정하는 시스템보다는 진일보하였다 할 수 있으나, 이러한 WIM시스템이 통행료징수시스템과 분리된 시스템으로 독립적으로 구성되어 있어 효율적으로 운영되지 못하고 있으며, 다차로에 종래기술의 WIM 시스템이 설치되는 경우에 차량의 무게 측정을 회피하고자 하는 차량을 검출하는 구성이 결여되어 있어 WIM 시스템과 연계된 통행료징수시스템을 구성할 수 없는 문제점을 갖는다.

본 발명은 이러한 종래기술이 갖는 문제점을 감안하여 개발된 것으로, WIM 장치에서 생성되는 차량정보에 의하여 통행료를 징수하도록 하는 WIM 정보 기반의 통행료 징수시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 차량 내에 구비된 차량 내 장치(차량의 정보를 관리하고 기지국과 통신이 가능한 장치 등)의 전송정보와 WIM 생성정보를 비교하여 위반차량을 적출하는 시스템을 구축함으로써 적법한 통행료를 징수하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 다차로 중에 하나 또는 그 이상의 차로에 WIM 장치가 설치될 때 계중을 회피하는 위반차량을 적출할 수 있는 시스템을 구축함으로써 적법한 통행료를 징수하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 해결과제들은 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 설명하기로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 해결수단은 적어도 하나 이상의 차선들 위에 설치되고, 무선신호를 송출하고, 수신하는 톨링 안테나가 설치되는 겐트리; 톨링 안테나로부터 발신되는 무선신호가 기설정된 세기 이상으로 수신되는 톨링 존에 설치되어 통과하는 화물차량의 대한 무게정보를 포함한 차량정보를 생성하는 WIM 장치; 상기 화물차량에 탑재된 차량 내 장치; 상기 WIM 장치의 정보와 상기 차량 내 장치 정보를 수신받아 비교하여 일치하는 경우 상기 화물차량의 무게에 따라서 과금하는 과금 콘트롤러를 포함하고, 상기 겐트리에는 카메라와 상기 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 차량번호를 식별하는 차량번호 식별부가 설치되며, 상기 과금 콘트롤러는 상기 WIM 장치를 통과하지 않은 차량이 상기 WIM 장치가 설치된 차선의 톨링 안테나가 설치된 위치를 통과하는 경우에 상기 과금 콘트롤러는 상기 WIM 장치가 설치된 차선의 톨링 안테나가 설치된 위치를 통과하는 차량을 위반차량으로 판정하고, 상기 위반차량을 상기 카메라로 촬영하도록 하고 상기 차량번호 식별부가 차량번호를 식별하도록 하는 것이다.

또한 본 발명에서 상기 WIM 장치는 상기 톨링존의 선단부에 설치되는 것이 바람직하다.

삭제

또한 본 발명의 다른 해결수단은 WIM 장치에 의하여 화물차량의 무게 및 윤거, 윤폭을 포함하는 차량정보를 획득하는 화물차량 정보 감지단계; 상기 화물차량 정보 감지단계에서 감지된 화물차량정보와 상기 화물차량에 탑재된 차량 내 장치로부터 정보를 수신하는 정보수신단계; 상기 정보수신단계에서 감지된 화물차량정보와 차량 내 장치로부터 수신된 정보가 일치하는 경우 상기 화물차량정보의 무게에 비례하여 통행료를 과금하는 과금단계; 상기 정보수신단계에서 수신된 상기 화물차량정보와 상기 차량 내 장치 정보가 일치하지 않은 경우에 위반차량으로 판정하는 위반차량 판정단계; 상기 위반차량을 촬영하고, 촬영된 영상으로부터 차량번호를 식별하는 차량번호식별단계를 포함하는 것이다.

삭제

상기 해결과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 차량이 겐트리를 통과하는 동안에 멈추지 않고 차량무게, 화물무게를 측정하고, 측정된 무게를 반영하여 과금하도록 함으로써 운전자에게 편리성을 제공하면서도 합리적인 과금체계를 구축할 수 있다.

또한 WIM 장치를 이용하여 차량의 정확한 정보를 획득하도록 함으로써 위법적으로 겐트리를 통과하고자 하는 위법차량을 미연에 방지할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 WIM 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 전체적인 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명에서 위반차량을 예시하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 방법적인 측면을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 문형식의 구조물인 겐트리(gantry)는 2개의 차선 위에 설치된 것으로 예시하고 있으나, 이에 국한되지 않고 2개 차선 이상의 다차선에 설치될 수 있다.

또한 겐트리에는 무선 송수신 안테나, 바람직하게는 근거리에 있는 무선기기를 자동으로 인식하여 필요한 데이터를 전송할 수 있는 무선 통신 장치인 비콘(beacon) 신호를 송수신 하는 톨링 안테나가 설치된다. 또한 겐트리에는 카메라가 설치되어 통과차량을 촬영하고, 촬영된 영상으로부터 차량번호를 인식할 수 있도록 차량번호 식별부가 설치된다. 톨링 존은 톨링 안테나로부터 무선신호가 전송되어 기설정된 세기 이상으로 유지되어 안전하게 복호될 수 있는 영역을 의미하고, 겐트리를 기준으로 차량이 진입하는 쪽이 진출하는 쪽 보다 넓게 분포된다. 즉 톨링 존의 시점은 도 1에 도시된 바와 같이 겐트리로부터 차량이 진입하는 쪽으로 일정거리 이격되어 형성되고, 톨링 존의 종점은 겐트리로부터 차량이 진출하는 쪽으로 톨링 존의 시점 거리보다 짧은 위치에 형성되게 된다.

또한 톨링 존의 시점인 톨링 존의 선단부에는 WIM 장치가 설치된다. WIM 장치는 차량의 속도, 차량 길이, 차종, 차축거리, 차축 무게, 총 무게 등을 감지할 수 있는 다양한 센서들과 연산장치들로 이루어진다. WIM 장치는 비용절감을 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 다차선 중 일부 차선에만 설치될 수 있으나, 이에 국한되지 않고 전차선에 설치될 수 있다.

도 2는 본 발명에 적용되는 WIM 장치의 블록도이다.

WIM 장치는 도로에 매설되어 차량이 통과할 때 차륜(차량의 바퀴)의 위치를 감지하는 제1센서부(101),도로에 매설되어 차량의 무게를 측정하는 WIM 센서 (102), 제1센서부(101)와 동일한 구성 및 기능을 수행하는 제2센서부(103)와, 제1, 2센서부로부터 입력되는 신호와 WIM 센서(102)로부터 입력되는 신호들에 의하여 축수, 윤폭, 윤거, 차량 무게 등을 산출하고, 산출된 데이터에 의하여 차종을 결정하고, 산출된 데이터 및 차종을 외부로 전송하는 제어부(110)로 구성된다.

제1, 2 센서부(101), (103)는 차량의 주행방향에 수직으로 일렬로 배치되는 다수개의 압력센서편들로 이루어져, 차량의 바퀴가 특정한 압력센서편들을 가압하게 되면 특정한 압력센서편들은 전압을 발생시키고, 발생된 전압에 의하여 전기신호를 WIM 제어부(110)에 공급하게 된다. 차량이 통과하게 되면 제1, 제2 센서부(101), (103)의 특정한 압력센서편들은 전기신호를 발생시켜 WIM 제어부(110)에 출력시키고, WIM 제어부(110)는 특정한 압력센서편들의 위치정보에 의하여 윤폭을 산출하게 된다.

또한 WIM 제어부(110)는 동일 차량의 바퀴가 제1, 2 센서부(101), (103)를 통과하는 시간과, 제1, 2 센서부(101), (103)의 이격 거리에 의하여 차량의 통과속도를 산출하며, 동일차량의 앞바퀴와 뒷바퀴가 제1 센서부(101)를 통과하는 데 걸리는 시간과 통과속도를 곱하여 윤거를 산출한다.

또한 WIM 센서(102)는 차량 무게에 의한 압력을 전기신호로 변환하는 압력센서를 구비하여 발생된 전기신호를 WIM 제어부(110)로 출력한다.

또한 WIM 제어부(110)는 동일한 윤폭을 갖는 바퀴들이 제1, 2 센서부를 센서부를 통과하는 횟수에 따라서 차축수를 산출한다.

이와 같이 WIM 제어부(110)는 통과차량의 무게, 속도, 윤거, 윤폭, 차축수를 검출하여 기저장된 차종 데이터와 비교하여 통과차량의 차종을 검출하고, 통과차량의 무게에서 통과차량의 차종의 차량 무게를 감산함으로써 적재된 화물의 무게를 산출한다.

도 3은 본 발명의 전체적인 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

겐트리 또는 겐트리 인접장소에 과금 콘트롤러(210)가 설치되고, 과금 콘트롤러(210)는 톨링 안테나(204)에서 주기적으로 비콘신호를 송출하도록 하고, 비콘신호에 반응하여 수신되는 데이터를 입력받도록 제어하고, 카메라(203) 및 차량번호식별부(201)를 제어하며, 내부의 각각의 모듈을 제어하는 제어부(211)와, 각 차종별 주행거리에 따른 통행료, 화물 무게에 따라 산출되는 통행료의 데이터가 저장되는 저장부(212)와, 차량이 정상적으로 통과하는 차량인지 위반차량인지를 판정하는 위반차량판정부(215)와, 톨링 안테나(204)로부터 수신되는 데이터를 변환하여 각 모듈에 분배하는 인터페이스부(216)를 구비한다.

또한 톨링 안테나(204)에는 WIM 제어부(110)로부터 데이터를 수신하고, 통과차량에 탑재된 차량 내 장치(차량의 정보를 관리하고 기지국과 통신이 가능한 장치 등)로부터 데이터를 수신하고 수신된 정보를 과금 콘트롤러(210)의 인터페이스부(216)에 입력되며, 위반차량판정부(215)는 WIM 제어부(110)로부터 수신되는 데이터 정보와 차량 내 장치(220)로부터 수신되는 데이터 정보가 일치하는 경우에는 정상적인 차량으로 판정하고, 이들의 데이터가 일치하지 않는 경우에는 위반차량으로 판정한다. 예를 들면 차량 내 장치(220)의 정보는 차종 3종으로서 2축 대형화물차이나, 실제로 WIM 제어부(110)에서 수신된 정보는 3축 대형화물차인 경우 차량 내 장치(220)는 실제 차량의 차량 내 장치가 아니고 다른 차량의 차량 내 장치로서 적법하지 않은 위법 차량에 해당한다. 또한 위반 차량판정부(215)는 각 화물차종에서 통과가 허가되지 않는 최대 화물무게값이 설정되어 있어 최대 화물무게값을 초과하는 차량에 대해서는 위반차량으로 판정한다.

이와 같이 위반차량판정부(215)에서 위반차량으로 판정하는 경우 제어부(211)는 카메라(203)를 작동시켜 차량의 영상을 획득하도록 하고, 차량번호 식별부(201)에 의하여 차량영상으로부터 차량번호를 식별하도록 하고, 인식된 차량번호와 위반종류를 외부서버에 전송하도록 한다.

또한 과금 콘트롤러(210)는 통과차량이 화물차가 아닌 일반차량인 경우에 저장부(212)에 저장된 해당차종의 적법한 요금을 부과하는 일반차량 과금부(213)와, 화물차인 경우 WIM 제어부(110)에서 입력된 화물차종과, 화물무게 또는 차 전체 무게에 따라 부과되는 요금 데이터를 저장부(212)로부터 독출하여 부과하는 화물차량 과금부(214)를 구비한다.

일반차량 과금부(213)와 화물차량 과금부(214)에서 발생되는 과금정보는 톨링 안테나(204)를 통하여 차량 내 장치(220)에 전송 되어 운전자가 과금 정보를 알 수 있도록 하며, 겐트리에 미도시된 디스플레이 판넬에 표출되도록 한다.

이때 일반차량 과금부(213)와 화물차량 과금부(214)를 구분하여 모듈화시킨 것은 설명의 편의를 위한 것으로 이들이 합쳐져 하나의 과금부를 구성하여도 동일한 효과를 갖게 된다. 또한 일반차량 과금부(213)와 화물차량 과금부(214)는 겐트리를 통과하는 차량하는 차량에 대하여 주행거리에 관계없이 일률적으로 과금한 것이나 경부고속도로 등과 같이 주행시작 톨게이트 별로 과금이 다른 경우는 차량 내 장치(220)로부터 입력되는 주행시작 톨게이트 정보를 입력받고, 저장부(212)에 저장된 주행시작 톨게이트 정보, 화물 무게(또는 차량 전체무게), 차종 정보에 따르는 요금을 독출하여 과금하게 된다.

도 4는 본 발명에서 위반차량을 예시하기 위한 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 B 차량은 WIM 센서를 통과하여 겐트리에 진입하지만 A 차량은 WIM 센서를 통과하지 않고 차선을 변경한 후 겐트리에 진입하게 된다. 만일 A 차량이 화물을 적재한 화물차인 경우 화물운임요금을 회피하기 위하여 WIM 센서를 우회하여 겐트리에 진입한 것으로 판단하게 된다. 따라서 화물 차량인 경우 WIM 센서를 통과한 차량의 차량 내 장치 정보가 과금 콘트롤러에 입력되어야 정확한 과금이 이루어지기 때문에 WIM 센서는 톨링 존의 시작점과 겐트리 사이에 설치되어야 하며, 바람직하게는 시작점 인근에 설치되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 방법적인 측면을 설명하기 위한 순서도이다.

화물을 적재한 화물차량이 톨링 존에 들어오게 되면 톨링 존의 선두부에 설치된 WIM 장치를 통과하게 되고, WIM 장치의 WIM 제어부(110)는 차량의 윤폭, 윤거, 차종, 차량 총무게(또는 적재 화물무게) 등의 화물차량 정보를 발생시키고, 톨링 안테나(204)에 수신되고, 톨링 안테나(204)에 수신된 화물차량 정보는 과금 과금 콘트롤러(210)에 입력된다(S10).

WIM 제어부(110)로부터 화물 차량정보가 톨링 안테나(204)에 입력되는 영역은 차량에 탑재된 차량 내 장치로부터 차량정보가 톨링 안테나(204)에 전송되는 영역으로 과금 콘트롤러(210)의 위반차량판정부(215)는 입력되는 WIM 제어부(110)와 차량 내 장치로부터 발신되어 입력되는 차량정보를 비교하여 일치하는 경우에는 정상차량으로 판정하고, 일치하지 않는 경우에는 위반차량으로 판정한다(S11), (S12), (S13). 이때 WIM 장치를 통과하지 않은 화물차량이 화물차량의 차선으로 차선변경하여 통과하고자 하는 경우, 화물차량의 정상적인 차량 내 장치가 아니고 다른 차량의 차량 내 장치를 탑재하는 경우 등 WIM 장치로부터 입력정보와 차량 내 장치로부터의 입력정보가 불일치하는 경우, 기설정된 값 이상의 화물차량 무게인 경우 등 위반차량인 경우에는 과금 콘트롤러(210)는 카메라(203)를 구동시키고, 촬영된 영상으로부터 차량번호를 식별하도록 하고, 식별된 차량번호를 저장하고, 외부 서버에 전송한다(S15). 또한 화물차량이 정상 차량인 경우 화물차량 과금부(212)는 차종 및 화물무게에 비례한 요금을 산출하거나, 화물무게에 매칭되는 요금이 테이블화되어 저장된 저장부(212)로부터 요금을 읽어와 통행료를 과금하게 된다(S14).

101: 제1센서부
102: WIM 센서
103: 제2센서부
110: WIM 제어부
201: 차량번호 식별부
203: 카메라
204: 톨링 안테나
210: 과금 콘트롤러
211: 제어부
212: 저장부
215: 위반차량판정부
216: 인터페이스부

Claims (5)

1. 적어도 하나 이상의 차선들 위에 설치되고, 무선신호를 송출하고, 수신하는 톨링 안테나가 설치되는 겐트리;
   톨링 안테나로부터 발신되는 무선신호가 기설정된 세기 이상으로 수신되는 톨링 존에 설치되어 통과하는 화물차량의 대한 무게정보를 포함한 차량정보를 생성하는 WIM 장치;
   상기 화물차량에 탑재된 차량 내 장치;
   상기 WIM 장치의 정보와 상기 차량 내 장치 정보를 수신받아 비교하여 일치하는 경우 상기 화물차량의 무게에 따라서 과금하는 과금 콘트롤러를 포함하고,
   상기 겐트리에는 카메라와 상기 카메라로부터 촬영된 영상으로부터 차량번호를 식별하는 차량번호 식별부가 설치되며, 상기 과금 콘트롤러는 상기 WIM 장치를 통과하지 않은 차량이 상기 WIM 장치가 설치된 차선의 톨링 안테나가 설치된 위치를 통과하는 경우에 상기 과금 콘트롤러는 상기 WIM 장치가 설치된 차선의 톨링 안테나가 설치된 위치를 통과하는 차량을 위반차량으로 판정하고, 상기 위반차량을 상기 카메라로 촬영하도록 하고 상기 차량번호 식별부가 차량번호를 식별하도록 하는 것을 특징으로 하는 WIM을 활용한 통행료 징수시스템.
2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 WIM 장치는 상기 톨링존의 선단부에 설치되는 것을 특징으로 하는 WIM을 활용한 통행료 징수시스템.
3. 삭제
4. WIM 장치에 의하여 화물차량의 무게 및 윤거, 윤폭을 포함하는 차량정보를 획득하는 화물차량 정보 감지단계;
   상기 화물차량 정보 감지단계에서 감지된 화물차량정보와 상기 화물차량에 탑재된 차량 내 장치로부터 정보를 수신하는 정보수신단계;
   상기 정보수신단계에서 감지된 화물차량정보와 차량 내 장치로부터 수신된 정보가 일치하는 경우 상기 화물차량정보의 무게에 비례하여 통행료를 과금하는 과금단계;
   상기 정보수신단계에서 수신된 상기 화물차량정보와 상기 차량 내 장치 정보가 일치하지 않은 경우에 위반차량으로 판정하는 위반차량 판정단계;
   상기 위반차량을 촬영하고, 촬영된 영상으로부터 차량번호를 식별하는 차량번호식별단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 WIM을 활용한 통행료 징수방법.
5. 삭제

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