本發(fā)明涉及一種可智能調(diào)距的高速路收費發(fā)卡機，特別是一種借助導(dǎo)軌精確移動的高速路發(fā)卡機及其控制方法。

背景技術(shù)：

高速公路收費站的設(shè)置能在一定程度上保證高速公路的正常運營，對收回公路建設(shè)成本、提高交通管理等有著重要作用，但在收費過程中，車輛的減速、加速過程，不僅會造成出行延誤、油耗排放的增加，嚴重時會造成大范圍堵車問題。目前etc(不停車收費)的運用能在一定程度上緩解以上問題，但就目前全國高速路etc的運營情況來看，其使用率極低。使用情況較好的北京利用etc完成繳費的車輛只占所有收費車輛的0.5％左右，這不僅達不到最初建設(shè)etc的目的，還會占用人工收費車道，浪費了有限的道路資源，這使得傳統(tǒng)的發(fā)卡機發(fā)卡、人工收費的方式占據(jù)主導(dǎo)地位。

然而車輛車停取卡時，受駕駛技術(shù)、視力、外部環(huán)境等多方面因素影響，駕駛員往往不能正確?？浚沟萌】〞r需要將上半身探出窗外，更有甚者需要解開安全帶再探身，這一過程極大的降低了收費效率，高峰時段極易造成擁堵。故本發(fā)明提供一種借助導(dǎo)軌精確移動的高速路發(fā)卡機及其控制方法，使得車輛到達發(fā)卡機前，發(fā)卡機根據(jù)終端指示，依靠導(dǎo)軌調(diào)整與車輛的距離，使得駕駛員伸手就能拿到通行卡，極大的提高收費效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種借助導(dǎo)軌精確移動的高速路發(fā)卡機，該發(fā)明可以保證駕駛員伸手就可以取卡，無需解開安全帶或上身探出窗外，實現(xiàn)收費站高效有序運行。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種借助導(dǎo)軌精確移動的高速路發(fā)卡機，包括計算機中心、計算機終端以及沿車輪行車方向依次設(shè)置在收費站處的第一環(huán)形線圈、紅外感應(yīng)裝置、軸數(shù)檢測儀、稱重儀、第二環(huán)形線圈、視頻檢測器、可移動發(fā)卡機、擋車桿、第三環(huán)形線圈，所述的第一環(huán)形線圈鋪設(shè)于車道下，用于啟動其他裝置進入工作狀態(tài)；所述紅外感應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置于道路兩側(cè)，用于計算車長和速度；所述軸數(shù)檢測儀和稱重儀用于測量車輛整車軸數(shù)、輪胎數(shù)量及載重；所述的第二環(huán)形線圈鋪設(shè)于車道下，用于激活視頻檢測器對車輛進行記錄工作；所述的視頻檢測器用于將檢測記錄的車輛信息及時傳至自動發(fā)卡機的計算機中心進行存儲；所述的計算機中心用于根據(jù)車輛的實時的車輛信息，分析短時間內(nèi)車輛運行軌跡，并預(yù)測到達可移動發(fā)卡機時，可移動發(fā)卡機與車輛在垂直車輛前進方向上的距離；所述的計算機終端用于根據(jù)計算機中心的分析結(jié)果控制可移動發(fā)卡機在垂直車輛前進方向上靠近或者背離車輛一定距離；所述擋車桿用于在取卡后抬起，在車輛經(jīng)過第三環(huán)形線圈時落下。

進一步地，所述的紅外感應(yīng)裝置包括在道路一側(cè)相隔l距離設(shè)置的兩個紅外線發(fā)射器、相對地設(shè)置在道路另一側(cè)的兩個紅外線接收器，兩個紅外線接收器通過接收到信號的時間差計算車長、速度。

進一步地，所述的軸數(shù)識別器包括壓力式傳感器、傳感器密封膠、中心處理器，當車輛通過該識別器時，壓力傳感器感知輪軸作用在上面的力，并將力的大小通過中心處理器轉(zhuǎn)化為電壓的脈沖值，脈沖的數(shù)量則代表此車的輪軸數(shù)，此輪軸數(shù)經(jīng)過處理器處理計算后通過通訊口輸出給響應(yīng)的設(shè)備。

進一步地，所述的視頻檢測器包括高清視頻攝像機、高清視頻處理機、光端機、通訊設(shè)備、視頻檢測處理器、交通數(shù)據(jù)處理機、視頻矩陣、監(jiān)視器墻，所述的高清視頻攝像機用于實時拍攝車輛圖像；所述高清視頻處理機用于將攝像機拍攝到的圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；光端機用于接收從光纖傳來的光信號，并把光信號轉(zhuǎn)換回模擬信號；通訊設(shè)備用于將獲取的所有信息實時傳遞給后端管理中心；視頻檢測處理器用于把圖像顯示在計算機顯示器上，并按需設(shè)置檢測方法；交通數(shù)據(jù)處理機用于接收視頻檢測處理器信息，并經(jīng)處理輸送至計算機中心；視頻矩陣用于把輸入的圖象任意切換到任意輸出端上，同時可以控制云臺的上下、左右，鏡頭的遠近、長短以及攝像機的開關(guān)，保證最佳角度觀測對象；監(jiān)視器墻用于顯示車輛圖像。

進一步地，所述的視頻檢測器還包括高清視頻存儲與點播系統(tǒng)，所述高清視頻存儲與點播系統(tǒng)用于存儲和點播拍攝的車輛圖像。

進一步地，所述的可移動發(fā)卡機包括移動導(dǎo)軌、設(shè)置在所述移動導(dǎo)軌上的發(fā)卡機。

進一步地，所述高清視頻處理機每分鐘可處理至少30幀ntsc視頻圖像。

一種如所述高速路發(fā)卡機的控制方法，包括如下步驟：

步驟1、當車輛行駛進入自動發(fā)卡機車道時，鋪設(shè)于車道下的第一環(huán)形線圈1的電感量發(fā)生波動，以啟動其他裝置進入工作狀態(tài)；

步驟2、紅外感應(yīng)裝置通過兩個紅外線接收器接收到信號的時間差t，計算車長、速度；

步驟3、當車輛駛過軸數(shù)檢測儀和稱重儀時，測量車輛整車軸數(shù)及輪胎數(shù)量、確定整車數(shù)，同時測量車輛的載重；

步驟4、當車輛經(jīng)過第二環(huán)形線圈時，激活視頻檢測器對交通數(shù)據(jù)進行記錄，并將所檢測收錄的交通數(shù)據(jù)及時傳至自動發(fā)卡機的計算機中心存儲；

步驟5、計算機中心根據(jù)視頻檢測器對車輛的實時檢測結(jié)果，分析短時間內(nèi)車輛運行軌跡，并預(yù)測到達可移動發(fā)卡機時，可移動發(fā)卡機與車輛在垂直車輛前進方向上的距離；

步驟6、可移動發(fā)卡機根據(jù)計算機終端的指令，借助于導(dǎo)軌在垂直車輛前進方向上移動，靠近或者背離車輛一定距離，以方便駕駛員取卡；

步驟7：取卡后，擋車桿自動起桿；

步驟8：當車輛經(jīng)過第三環(huán)形線圈時，擋車桿自動落桿，完成發(fā)卡過程。

進一步地，所述步驟2具體包括：

步驟21、兩個紅外線發(fā)射器的信號被阻斷時刻依次分別設(shè)為t1(s)、t3(s)，兩個紅外線接收器2接收到信號的時刻依次分別設(shè)為t2(s)、t4(s)，車長為l1，l>l1；

步驟22、車輛在經(jīng)過紅外線發(fā)射器信號被阻斷至紅外線接收器2重新接受信號的時間段內(nèi)可視為勻速運動，速度為v：

v(t3-t1)＝l

v(t2-t1)＝v(t4-t3)＝l1

式中：v—同一輛車經(jīng)過紅外線發(fā)射器信號被阻斷至紅外線接收器重新接受信號的時間段內(nèi)勻速行駛的速度，單位m/s；

l—兩個紅外線發(fā)射器間的距離，單位m；

l1—車長距離，單位m；

進一步地，步驟4中，所述視頻車輛檢測器通過高清視頻攝像機采集視頻圖像，同時在視頻圖像上按車道設(shè)置虛擬車道檢測器，當車輛通過虛擬檢測器時，就會產(chǎn)生一個檢測信號，經(jīng)過處理得到所需的交通數(shù)據(jù)，包括車輛車牌、駛?cè)霑r間、車型、車流量、車速、加減速度、車距、、行駛軌跡、占有率。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過提供借助導(dǎo)軌精確移動的高速路發(fā)卡機及其配套設(shè)備解決了車輛車停取卡時，受駕駛技術(shù)、視力、外部環(huán)境等多方面因素影響，不能正確?？?，使得取卡不便、極大的降低收費效率且極易造成擁堵的問題，使得車輛到達發(fā)卡機前，發(fā)卡機根據(jù)終端指示，依靠導(dǎo)軌調(diào)整與車輛的距離，方便駕駛員伸手就能拿到通行卡，極大的提高收費效率。

附圖說明

圖1是設(shè)有自動發(fā)卡機通道的收費站概況圖。

圖2是本發(fā)明實施例的高速路發(fā)卡機整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例的視頻檢測器系統(tǒng)構(gòu)成圖。

圖4是本發(fā)明實施例的高速路發(fā)卡機控制方法流程圖。

圖5是輸入計算機中心的檢測數(shù)據(jù)以及由計算機終端輸出的指令系統(tǒng)圖。

圖中：1-第一環(huán)形線圈；2-紅外接收器；3-軸數(shù)檢測儀；4-可移動發(fā)卡機；5-第三環(huán)形線圈；6-擋車桿；7-視頻檢測器；8-第二環(huán)形線圈；9-稱重儀；10-紅外發(fā)射器。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明的目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實施方式并不因此限定于以下實施例。

實施例一

如圖1和圖2所示，一種借助導(dǎo)軌精確移動的高速路發(fā)卡機，包括計算機中心、計算機終端以及沿車輪行車方向依次設(shè)置在收費站處的第一環(huán)形線圈1、紅外感應(yīng)裝置、軸數(shù)檢測儀3、稱重儀9、第二環(huán)形線圈8、視頻檢測器7、可移動發(fā)卡機4、擋車桿6、第三環(huán)形線圈5，所述的第一環(huán)形線圈1鋪設(shè)于車道下，用于啟動其他裝置進入工作狀態(tài)；所述紅外感應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置于道路兩側(cè)，用于計算車長和速度；所述軸數(shù)檢測儀3和稱重儀9用于測量車輛整車軸數(shù)、輪胎數(shù)量及載重；所述的第二環(huán)形線圈8鋪設(shè)于車道下，用于激活視頻檢測器對車輛進行記錄工作；所述的視頻檢測器7用于將檢測記錄的車輛信息及時傳至自動發(fā)卡機的計算機中心進行存儲；所述的計算機中心用于根據(jù)車輛的實時的車輛信息，分析短時間內(nèi)車輛運行軌跡，并預(yù)測到達可移動發(fā)卡機4時，可移動發(fā)卡機4與車輛在垂直車輛前進方向上的距離；所述的計算機終端用于根據(jù)計算機中心的分析結(jié)果控制可移動發(fā)卡機在垂直車輛前進方向上靠近或者背離車輛一定距離，所述的可移動發(fā)卡機4包括移動導(dǎo)軌、設(shè)置在所述移動導(dǎo)軌上的發(fā)卡機；所述擋車桿6用于在取卡后抬起，在車輛經(jīng)過第三環(huán)形線圈5時落下。

具體而言，所述的紅外感應(yīng)裝置包括在道路一側(cè)相隔l距離設(shè)置的兩個紅外線發(fā)射器10、相對地設(shè)置在道路另一側(cè)的兩個紅外線接收器2，兩個紅外線接收器通過接收到信號的時間差t(s)計算車長、速度。

具體而言，所述的軸數(shù)識別器包括壓力式傳感器、傳感器密封膠、中心處理器，當車輛通過該識別器時，壓力傳感器感知輪軸作用在上面的力，并將力的大小通過中心處理器轉(zhuǎn)化為電壓的脈沖值，脈沖的數(shù)量則代表此車的輪軸數(shù)，此輪軸數(shù)經(jīng)過處理器處理計算后通過通訊口輸出給響應(yīng)的設(shè)備。

具體而言，如圖3所示，所述的視頻檢測器7包括高清視頻攝像機、高清視頻處理機、光端機、通訊設(shè)備、視頻檢測處理器、交通數(shù)據(jù)處理機、視頻矩陣、監(jiān)視器墻、高清視頻存儲與點播系統(tǒng)，所述的高清視頻攝像機用于實時拍攝車輛圖像；所述高清視頻處理機用于將攝像機拍攝到的圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；光端機用于接收從光纖傳來的光信號，并把光信號轉(zhuǎn)換回模擬信號；通訊設(shè)備用于將獲取的所有信息實時傳遞給后端管理中心；視頻檢測處理器用于把圖像顯示在計算機顯示器上，并按需設(shè)置檢測方法；交通數(shù)據(jù)處理機用于接收處理器信息，并經(jīng)處理輸送至計算機中心；視頻矩陣用于把輸入的圖象任意切換到任意輸出端上，同時可以控制云臺的上下、左右，鏡頭的遠近、長短以及攝像機的開關(guān)，保證最佳角度觀測對象；監(jiān)視器墻用于顯示車輛圖像。

所述高清視頻處理機每分鐘可處理至少30幀ntsc視頻圖像，可實現(xiàn)對車輛的實時監(jiān)控，并高速輸出計算結(jié)果。

實施例二

如圖4和圖5所示，一種如所述高速路發(fā)卡機的控制方法，包括如下步驟：

步驟1、當車輛行駛進入自動發(fā)卡機車道時，鋪設(shè)于車道下的第一環(huán)形線圈1的電感量發(fā)生波動，以啟動其他裝置進入工作狀態(tài)；

步驟2、紅外感應(yīng)裝置通過兩個紅外線接收器接收到信號的時間差t，計算車長、速度；

步驟3、當車輛駛過軸數(shù)檢測儀3和稱重儀9時，測量車輛整車軸數(shù)及輪胎數(shù)量、確定整車數(shù)，同時測量車輛的載重；

步驟4、當車輛經(jīng)過第二環(huán)形線圈8時，激活視頻檢測器7對交通數(shù)據(jù)進行記錄，并將所檢測收錄的交通數(shù)據(jù)及時傳至自動發(fā)卡機的計算機中心存儲；

步驟5、計算機中心根據(jù)視頻檢測器7對車輛的實時檢測結(jié)果，分析短時間內(nèi)車輛運行軌跡，并預(yù)測到達可移動發(fā)卡機4時，可移動發(fā)卡機4與車輛在垂直車輛前進方向上的距離；

步驟6、可移動發(fā)卡機4根據(jù)計算機終端的指令，借助于導(dǎo)軌在垂直車輛前進方向上移動，靠近或者背離車輛一定距離，以方便駕駛員取卡；

步驟7：取卡后，擋車桿6自動起桿；

步驟8：當車輛經(jīng)過第三環(huán)形線圈5時，擋車桿6自動落桿，完成發(fā)卡過程，落桿后，表明整個借助導(dǎo)軌精確移動的發(fā)卡機發(fā)卡過程結(jié)束。

具體而言，所述步驟2具體包括：

步驟21、兩個紅外線發(fā)射器10的信號被阻斷時刻依次分別設(shè)為t1(s)、t3(s)，兩個紅外線接收器2接收到信號的時刻依次分別設(shè)為t2(s)、t4(s)，車長為l1(l>l1)；

步驟22、車輛在經(jīng)過紅外線發(fā)射器10信號被阻斷至紅外線接收器2重新接受信號的時間段內(nèi)可視為勻速運動，速度為v：

v(t3-t1)＝l

v(t2-t1)＝v(t4-t3)＝l1

式中：v—同一輛車經(jīng)過紅外線發(fā)射器1信號被阻斷至紅外線接收器2重新接受信號的時間段內(nèi)勻速行駛的速度，單位m/s；

l—兩個紅外線發(fā)射器間的距離，單位m；

l1—車長距離，單位m；

具體而言，步驟4中，所述視頻車輛檢測器通過高清視頻攝像機采集視頻圖像，同時在視頻圖像上按車道設(shè)置虛擬車道檢測器，當車輛通過虛擬檢測器時，就會產(chǎn)生一個檢測信號，經(jīng)過處理得到所需的交通數(shù)據(jù)，包括車輛車牌、駛?cè)霑r間、車型、車流量、車速、加減速度、車距、、行駛軌跡、占有率。

本實施例的所述視頻車輛檢測器結(jié)合了視頻圖像與電腦化模式識別技術(shù)，高清視頻攝像機作為傳感器，根據(jù)視頻檢測器檢測到的車輛行駛速度、加減速度、行駛軌跡等數(shù)據(jù)，可預(yù)測車輛到達發(fā)卡機時，在垂直方向上與發(fā)卡機的距離，經(jīng)數(shù)據(jù)傳至計算機中心，并由終端發(fā)出指令。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。