WO2008056017A1 - Sistema y método de detección, registro e identificación simultánea de vehículos para peaje electrónico sin barrera en vías de carriles múltiples - Google Patents

Sistema y método de detección, registro e identificación simultánea de vehículos para peaje electrónico sin barrera en vías de carriles múltiples Download PDF

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Alberto Roquero Arambarri
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Telvent Trafico & Transporte, S.A.
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    • G07B15/00—Arrangements or apparatus for collecting fares, tolls or entrance fees at one or more control points
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    • G08G1/017—Detecting movement of traffic to be counted or controlled identifying vehicles

Definitions

  • the present invention falls within the industrial sector of intelligent systems applied to transport (ITS) and more specifically, to the electronic toll sector. Specifically, it describes the system and method necessary to perform the electronic payment 10 and the supervision of the toll collection on multi-lane roads.
  • the system performs the toll collection or the verification that it has been previously carried out, in a non-channeled environment, which allows the free movement of vehicles without stopping.
  • the toll systems consisted of lanes physically bounded by curbs in which a collector received the cash amount of the tariff and proceeded to open a barrier.
  • non-channeled toll systems are currently being developed as an alternative to beaches with multiple lanes separated by islets.
  • vehicles pass under a porch or porch system without speed or path limitations and of course, without barriers.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) users who circulated correctly or authorize the passage without charge to users who were not correctly identified and up to date in their payments.
  • the system can also be used to verify that the OBE has previously made the payment by an alternative method, for example a toll system based on GNSS (Global Navigation Satellite System).
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the system detects vehicles that do not carry OBE or that are not being used properly and proceeds to the toll claim treatment through identification by registration.
  • the present invention describes the device and method necessary to integrate all the information involved in the payment of tolls, or supervision of the previous payment of the tolls, precisely. It is mainly composed of: Vehicle detector subsystem (3)
  • Embedded unit reader subsystem via wireless communication (4), capable of reading and writing data in the internal memory of the OBE - Image and license plate capture subsystem (5)
  • the OBE reader subsystem (4) communicates with the on-board unit or OBE (7) on board the vehicles (6) that circulate on the road (1).
  • the front part of a vehicle (6) is located by the detector subsystem (3), which notifies the event to the control subsystem.
  • the control subsystem orders to capture one or several images of the license plate (8) of the vehicle (6) to the image and license plate capture subsystem (5).
  • the communication zone of the wireless OBEs reading subsystem (4) begins at approximately the same point where the front of the vehicles is detected and has an approximate dimension of about 5 m in the direction of circulation, so that they do not fit inside two vehicles circulating one after another. See figure 3. Therefore, the identifying data from the OBE (7) is received while the vehicle (6) is passing through the detection zone. See figure 4.
  • the OBEs reader subsystem (4) is made up of a battery of antennas, each of which covers a sub-zone of communication. Thus, depending on which antenna receives the signal from an OBE, it is possible to locate the position of the read OBE. If the OBE is read by a given antenna, said OBE is in the sub-zone covered by said antenna. If the OBE is read simultaneously by 2 adjacent antennas, the OBE is in the intersection zone of the two sub-zones corresponding to those two antennas.
  • the OBE reader subsystem (4) detects that there is an OBE (7) located in the sub-zone that corresponds to the position occupied by the vehicle (6), while not detecting any signal OBE in the sub-zones corresponding to the position of the vehicle (9) that does not carry OBE. With this method you get the match between the detected vehicle and the OBE read
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) expensive tracking systems that require a lot of precision to work properly, which makes the system not work properly with all types of vehicles, especially in very dense traffic situations with vehicles in stop and start position ("stop &go") .
  • the gantry (2) that constitutes the physical system for the support of the devices on the track (1) consists of a main structure in inverted U, to which some cantilever arms (10) are added so that equipment can be installed about 5 m away in either direction to get the proper geometry.
  • Each cantilever arm (10) of the gantry (2) is equipped with a mobile platform (11) that allows the device installed at the end of it to be brought closer to the main structure of the gantry (2) for repair or replacement and then return to position the platform at the end of the cantilever arm (10). See figure 6
  • Figure 1 shows a perspective of the complete system mounted on a three-lane track (1) and a vehicle (6) equipped with an OBE (7) approaching the system along the central lane.
  • the aspect of the gantry (2) that constitutes the physical system for the support of the subsystems that make up the device is shown: the detection subsystem (3), the OBEs reader subsystem (4) and the image and license plate capture subsystem (5).
  • the control subsystem has not been reflected, which can be housed in an enclosure near the porch (2).
  • FIG 2 the profile of a vehicle (6) is shown in elevation at the time of being detected by the detection subsystem (3). At that moment, the image capture subsystem (5) takes an image of the front license plate (8).
  • FIG. 3 shows the same situation but represented in plan., Where the communication zone of the wireless OBES reading subsystem (4) is also drawn in a broken line, consisting of a series of communication sub-zones of each One of the receiving antennas.
  • Figure 4 shows in profile two vehicles (6 and 9) that are in the field of the OBEs reader subsystem (4) while still being detected by the vehicle detector subsystem (3). This figure shows that a vehicle (6) carries an OBE (7) and the other vehicle (9) does not carry it.
  • Figure 5 shows the same scene represented in plan. This figure shows only the communication sub-zone of the wireless subsystem of the OBE reader (4) that detects the only OBE (7) that is currently in the communication zone. This division of the communication zone into sub-zones serves to locate the position of the OBE (7).
  • Figure 6 shows the structure of the cantilever arm (10) with the mobile platform (11) and its drive (12) for carrying out maintenance operations.
  • the system presents a configuration of devices located in three lines transverse to the track (1) separated from each other a typical distance of 5m. Instead of installing three porches, it is preferred to install a single gantry (2) with six cantilever arms (10) on which the equipment is installed in the appropriate positions.
  • a zenith laser scanning detector equipment is installed covering a two-lane field. If more lanes need to be covered, more detectors are installed whose fields overlap the width of a lane. These devices are installed about 5 or ahead of the central beam of the porch and at an approximate height of 7m.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) About 10 m away behind the detection subsystem (3) and at a height of about 5.5m a battery of video cameras is installed, which constitute the image capture subsystem and front license plates (5).
  • the wireless OBEs reader subsystem (4) consisting of a battery of antennas, is installed so that each of the antennas covers a narrow strip: its communication sub-zone Depending on the antenna that the OBE reads (7), the position of the OBE on track (1) is defined.

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
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Abstract

El sistema consta de: -subsistema de detección y clasificación de vehículos (3) - subsistema inalámbrico lector de OBEs (4) - subsistema de captura de imágenes y matrículas (5) - subsistema de control que gestiona los elementos anteriores El método de asignación de la matrícula y del identificativo del OBE (7) al vehículo (6) detectado está caracterizada por la simultaneidad de la captura de la matrícula, la lectura del OBE (7) y la detección física del vehículo. Las tres operaciones son realizadas simultáneamente en un espacio menor que el área de un turismo. El equipamiento electrónico se instala sobre un pórtico (2) que proporciona las distancias adecuadas entre los dispositivos y el vehículo en el momento de su procesamiento. Esta estructura incluye un sistema móvil para el desplazamiento de los dispositivos.

Description

Sistema y método de detección, registro e identificación simultánea de vehículos para peaje electrónico sin barrera en vías de carriles múltiples
5 SECTOR DE LA TECNICA
La presente invención se encuadra dentro del sector industrial de sistemas inteligentes aplicados al transporte (ITS) y más concretamente, al sector de peaje electrónico. Específicamente, describe el sistema y el método necesarios para realizar el cobro 10 electrónico y la supervisión del cobro de peaje en vías multicarril. El sistema realiza el cobro de peaje o bien la comprobación de que éste ha sido previamente realizado, en un entorno no canalizado, que permite la libre circulación de vehículos sin necesidad de detención.
15
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Inicialmente los sistemas de peaje consistían en carriles delimitados físicamente por bordillos en los que un cobrador recibía el importe en metálico de la tarifa y procedía a 20 la apertura de una barrera.
Posteriormente estos sistemas se automatizaron con el empleo de postes lectores de tarjetas magnéticas que hacían innecesaria la presencia del cobrador.
25 Los sistemas más actuales de peaje permiten el cobro de la tarifa mediante la comunicación inalámbrica de un pequeño dispositivo instalado en el vehículo -OBE- con una baliza instalada en el carril -RSE-. Estos sistemas permiten el pago sin detención. Normalmente operan con barreras, de manera que si el vehículo no porta un OBE o bien este no es válido, la barrera no se abre. Pero estos sistemas también pueden
30 operar sin barreras. En este caso, si el vehículo no porta un OBE o bien este no es
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) válido, el cobro de la tarifa del peaje se reclama posteriormente al usuario mediante la identificación automática de la matrícula del vehículo.
Finalmente, se están desarrollando actualmente sistemas de peaje no canalizados como alternativa a las playas con múltiples carriles separados por isletas. En estos sistemas, los vehículos pasan bajo un pórtico o sistema de pórticos sin limitaciones de velocidad o trayectoria y por supuesto, sin barreras.
Existen numerosas configuraciones y patentes en torno al cobro de peaje en entornos no canalizados. Hasta el momento, existen sistemas que:
(a) Detectan e identifican al vehículo mediante el uso de comunicación inalámbrica, realizan un seguimiento de su posición mediante video cámaras y pueden tomar imágenes de la matrícula del vehículo (i.e. Patente WO 94/28516 y Patente WO 98/14925); (b) Detectan el vehículo a gran distancia y siguen su trayectoria mediante un haz láser prediciendo en qué momento llegará a las zonas de identificación del OBE y a la zona de captura de matrícula.
Las necesidades funcionales son comunes a todos los sistemas conocidos: Es necesario detectar el vehículo y determinar su posición. Es necesario identificar el OBE mediante comunicación inalámbrica y determinar su posición. Finalmente es necesario capturar la matrícula del vehículo para poder reclamar posteriormente el cobro del peaje a los vehículos que no portan un OBE válido. El sistema debe ser capaz de identificar qué vehículos portan OBE válido para procesar el cobro de la tarifa y separarlos de los que no llevan OBE, con objeto de reclamar el pago posterior identificando al usuario a partir de la matrícula del vehículo.
La correcta asignación del OBE al vehículo que lo porta, detectado en un entorno en el que puede haber varios vehículos simultáneamente con distintos estados de OBE (válido, caducado, ausente,...) es esencial para no hacer reclamaciones injustas a
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) usuarios que circulaban correctamente ni autorizar el paso sin cobro a usuarios que no estaban correctamente identificados y al día en sus pagos.
El sistema también puede ser utilizado para la comprobación de que el OBE ha realizado el pago previamente por un método alternativo, por ejemplo un sistema de peaje basado en GNSS (Global Navigation Satellite System). El sistema detecta los vehículos que no portan OBE o bien que no están siendo utilizados adecuadamente y procede al tratamiento de reclamación del peaje mediante la identificación por la matrícula.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención describe el dispositivo y el método necesarios para integrar toda la Información involucrada en el pago de peaje, o supervisión del pago previo del peaje, de manera precisa. Está compuesto principalmente por: Subsistema detector de vehículos (3)
Subsistema lector de unidades embarcadas (OBEs) mediante comunicación inalámbrica (4), capaz de leer y escribir datos en la memoria interna del OBE - Subsistema capturador de imágenes y de matrículas (5)
- Subsistema de control, que gestiona los tres elementos anteriores El subsistema lector de OBEs (4) se comunica con la unidad embarcada u OBE (7) a bordo de los vehículos (6) que circulan por la carretera (1).
El funcionamiento del sistema es el siguiente:
La parte frontal de un vehículo (6) es localizada por el subsistema detector (3), que notifica el suceso al subsistema de control. Inmediatamente, el subsistema de control ordena capturar una o varias imágenes de la matrícula (8) del vehículo (6) al subsistema capturador de imágenes y de matrículas (5). Con este método, se asegura la
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) concordancia entre el vehículo detectado (6) y la imagen de su matrícula (8). Ver figura
2.
Desde el momento en que se inicia la detección del frontal del vehículo hasta que la parte trasera del vehículo abandona el punto de detección de vehículos, se espera recibir del subsistema lector de OBEs (4) la lectura del OBE (7) que debe estar a bordo del vehículo (6). La zona de comunicación del subsistema inalámbrico de lectura de OBEs (4) comienza aproximadamente en el mismo punto en donde se detecta la frontal de los vehículos y tiene una dimensión aproximada de unos 5 m en el sentido de la circulación, de manera que no quepan en su interior dos vehículos circulando uno tras otro. Ver figura 3. Por tanto, el dato identificativo procedente del OBE (7) se recibe mientras el vehículo (6) está pasando por la zona de detección. Ver figura 4.
El subsistema lector de OBEs (4) está formado por una batería de antenas, cada una de las cuales da cobertura a una sub-zona de comunicación. Así, en función de qué antena recibe la señal de un OBE, es posible localizar la posición del OBE leído. Si el OBE es leído por una antena determinada, dicho OBE se encuentra en la sub-zona cubierta por dicha antena. Si el OBE es leído simultáneamente por 2 antenas adyacentes, el OBE se encuentra en la zona de intersección de las dos sub-zonas correspondientes a esas dos antenas.
Así, en la figura 5, el subsistema lector de OBEs (4) detecta que hay un OBE (7) situado en la sub-zona que se corresponde con la posición ocupada por el vehículo (6), mientras que no detecta ningún OBE señal en las sub-zonas correspondiente a la posición del vehículo (9) que no lleva OBE. Con este método consigue la concordancia entre el vehículo detectado y el OBE leído
La ventaja de este método es que se realiza la asignación de atributos -localización física, identificación del OBE y matrícula- a la entidad "vehículo" de manera simultánea en un área muy limitada. Otros sistemas tienen sus zonas de detección, identificación de OBE y de captura de matrículas completamente separadas, que implican complejos y
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) caros sistemas de seguimiento y que requieren mucha precisión para funcionar correctamente, lo que hace que el sistema no funcione correctamente con todo tipo de vehículos, especialmente en situaciones de tráfico muy denso con vehículos en posición de paro y arranque ("stop & go").
El pórtico (2) que constituye el sistema físico para el soporte de los dispositivos sobre la vía (1) consiste en una estructura principal en U invertida, a la que se le agregan unos brazos voladizos (10) de manera que se pueden instalar equipos a unos 5 m de distancia en uno y otro sentido para conseguir la geometría adecuada.
Cada brazo voladizo (10) del pórtico (2) está equipado con una plataforma móvil (11) que permite acercar el dispositivo instalado en el extremo del mismo a la estructura principal del pórtico (2) para su reparación o sustitución y posteriormente, volver a situar la plataforma en el extremo del brazo voladizo (10). Ver figura 6
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
En la figura 1 se muestra una perspectiva del sistema completo montado sobre una vía (1) de tres carriles y un vehículo (6) equipado con un OBE (7) aproximándose al sistema por el carril central. Se muestra el aspecto del pórtico (2) que constituye el sistema físico para el soporte de los subsistemas que conforman el dispositivo: el subsistema de detección (3), el subsistema lector de OBEs (4) y el subsistema de captura de imágenes y matrículas (5). No se ha reflejado el subsistema de control, que puede ir alojado en un recinto cercano al pórtico (2).
En la figura 2 se muestra en alzado el perfil de un vehículo (6) en el momento de ser detectado por el subsistema de detección (3). En ese instante, el subsistema de captura de imágenes (5) toma una imagen de la matrícula delantera (8).
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) En la figura 3 se muestra la misma situación pero representado en planta., donde está además dibujada en trazo discontinuo la zona de comunicación del subsistema inalámbrico de lectura de OBEs (4), compuesta por de una serie de sub-zonas de comunicación de cada una de las antenas receptoras.
La figura 4 muestra en perfil dos vehículos (6 y 9) que están en el campo del subsistema lector de OBEs (4) mientras aún están siendo detectados por el subsistema detector de vehículos (3). En esta figura se muestra que un vehículo (6) porta un OBE (7) y el otro vehículo (9) no lo lleva.
La figura 5 muestra la misma escena representada en planta. Esta figura muestra solamente la sub-zona de comunicación del subsistema inalámbrico del lector de OBEs (4) que detecta el único OBE (7) que se encuentra en ese momento en la zona de comunicación. Esta división de la zona de comunicación en sub-zonas sirve para localizar la posición del OBE (7).
La figura 6 muestra la estructura del brazo voladizo (10) con la plataforma móvil (11) y su accionamiento (12) para la realización de operaciones de mantenimiento.
MODO DE REALIZACIÓN
El sistema presenta una configuración de dispositivos situados en tres líneas transversales a la vía (1) separadas entre sí una distancia típica de 5m. En lugar de instalar tres pórticos, se prefiere instalar un único pórtico (2) con seis brazos voladizos (10) sobre los que se instalan los equipos en las posiciones adecuadas.
Como subsistema detector (3) se instala un equipo detector de barrido láser cenital cubriendo un campo de dos carriles. Si se precisa cubrir más carriles, se instalan más detectores cuyos campos se solapan la anchura de un carril. Estos equipos se instalan a unos 5 ni por delante de la viga central del pórtico y a una altura aproximada de 7m.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) A unos 10 m de distancia por detrás del subsistema de detección (3) y a una altura de unos 5,5m se instala una batería de cámaras de video, que constituyen el subsistema de captura de imágenes y matrículas delanteras (5).
Sobre la viga central del pórtico (2) y a una altura aproximada de 5,5m se instala el subsistema inalámbrico lector de OBEs (4), formado por una batería de antenas, de manera que cada una de las antenas cubre una estrecha franja: su sub-zona de comunicación. En función de cuál sea la antena que lee el OBE (7), se define la posición del OBE en la vía (1).
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Dispositivo y método de detección, registro e identificación simultáneo de vehículos para sistemas multicarril de peaje, electrónico y de supervisión sin barreras que comprende:
- un subsistema de detección y clasificación de vehículos un subsistema lector de OBEs, formada por antenas transmisoras y receptoras, para realizar la comunicación con la unidad embarcada (OBE), necesaria para realizar el pago del peaje o Ia comprobación del status del OBE. un subsistema de toma de imágenes para posterior tratamiento de reconocimiento automático de matrículas, y como prueba del paso del vehículo.
- un subsistema de control que gestiona y coordina los tres elementos anteriores y en la que los tres primeros elementos citados (detección y clasificación, pago electrónico y toma de imagen) se realizan de forma prácticamente simultánea.
El método de asignación de la matrícula al vehículo está caracterizado por la simultaneidad de la captura de la matrícula y la detección física del vehículo, de manera que solo son aceptadas las imágenes de matrículas capturadas durante la detección del vehículo por parte del subsistema detector.
El método de asignación del OBE leído al vehículo está caracterizado por la simultaneidad de la lectura del OBE y la detección física del vehículo, de manera que solo son aceptados los OBEs leídos durante la detección del vehículo por parte del subsistema detector.
2.- Un dispositivo según la reivindicación 1 que consiste en un pórtico caracterizado por una estructura principal en forma de U invertida con brazos voladizos que permiten la instalación del equipamiento a 5 m del cuerpo central del pórtico en un sentido y otro de la circulación.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
3.- Un dispositivo según la reinvindicación 2 caracterizado por una plataforma deslizante por el brazo voladizo, que puede ser accionada manualmente o por otro medio y cuyo fin es poder mover un dispositivo entre su posición de trabajo (a 5m del cuerpo principal del pórtico) y una posición cercana a la viga que constituye dicho cuerpo principal de manera que se puedan realizar operaciones de mantenimiento.
4.- Un dispositivo de localización del OBE según la reivindicación 1. El dispositivo consta de antenas transmisoras sincronizadas que proporcionan un nivel de serial uniforme para cualquier posición del OBE en los carriles de la vía, y de una batería de antenas receptoras que proporcionan sub-zonas de comunicación limitadas y definidas, que en conjunto cubren transversalmente toda la vía. Mediante el uso de sub-zonas diferenciadas de comunicación, se determina la posición del OBE, de forma que si el OBE es leído por una antena determinada, dicho OBE se encuentra en la sub-zona cubierta por dicha antena. Cuando la señal del OBE llega a más de una antena receptora, la medida relativa de la potencia recibida por cada una de las antenas receptoras también se utiliza para la localización.
HOJA DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26)
PCT/ES2007/000638 2006-11-10 2007-11-08 Sistema y método de detección, registro e identificación simultánea de vehículos para peaje electrónico sin barrera en vías de carriles múltiples WO2008056017A1 (es)

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