交通自动收费系统

1.高速公路自动收费系统

近年来,随着公路交通事业的蓬勃发展,公路收费系统开始由人工向自动化方向发展,有效地降低了公路、桥梁等收费处的车辆阻塞率。但目前各种收费系统仍有不尽如人意的地方,有的磁卡或接触式IC卡系统要求车辆必须停车才能进行收费作业。通过红外方式传输智能卡内数据的自动收费系统是解决高速公路自动收费问题的一种有效可行的方法,实现了高速公路不停车就能收费的目的,如图3.23所示。该系统能有效解决高速公路收费处车辆堵塞问题,具有较强的实用性。

红外智能卡收费系统包括:车辆的红外收发装置、收费站的红外收发装置、管理部门的管理系统。车辆的红外收发装置由智能卡接口电路、红外发射电路、红外接收电路、单片机控制电路组成;收费站的红外收发装置由红外发射电路、红外接收电路、微机接口电路、微机组成;管理部门的管理系统由微机、IC卡读写器和一套相应的管理软件构成。车辆的红外收发装置安装在司机驾驶室内,车辆要通过收费站时,司机将预先在管理部门购得的存有一定金额、并附有车辆信息的智能卡插入车辆的智能卡适配器内,按下开关键,系统读取IC卡内金额后处于接收状态。车辆内的红外接收电路接收到收费站发来的请求信号后,将IC卡内的金额和信息经红外发射电路发射出去后,又处于等待接收状态,接收后,将收到的收费站发来的余额信息存入IC卡内。而收费站的收费系统在开始时处于发送请求状态,当接收电路接收到车辆发来的红外信息后,经解调送入微机内,再通过数据库查询出该车辆的信息。扣取通行费后将余额经发射电路发给车辆,并修改数据库数据,如发现余额不足以支付通行费(余额为负数)时,通知报警。整个通信系统是在半双工状态下进行的。管理部门的管理系统主要完成发卡、售卡、查询、统计、汇总等功能,也可根据实际需要进行功能增减。

图3.23　高速公路不停车收费系统

红外发射接收装置通过控制发射功率使接收距离达10 m以上,可根据收费站的具体情况进行调整。在整个工作系统中,只有写卡过程费时较多,但写卡过程可在车辆通过收费点(超出红外发射管发射范围)后进行,故对车速影响不大。由此可见,这种自动收费方案,可以极大地解决高速公路中的收费问题。

2.路桥不停车电子自动收费系统

随着国民经济的迅速发展,桥梁收费管理方法的改革已提上议事日程。提高车辆通过速度、减少车辆滞留时间,降低过往车辆油料、轮胎、机件损耗,提高收费效率,是现代都市对公路交通的急迫要求,也是环境污染治理的重要方面。电子自动不停车收费系统是公路交通现代化的组成部分,也是解决桥梁收费问题的有力措施,且可以杜绝手工收费、现金交易而产生少收、漏收、不收、乱收和贪污票款的现象。

一种可实现路、桥不停车的电子自动收费系统原型在进行模拟演示后得到了肯定,建议投入实际应用中。这种路、桥电子自动不停车收费计算机系统主要由两部分组成:路口车辆检测系统(多个)、收费管理系统。路口车辆检测系统的作用是当车辆通过收费站车道时,由红外墙检测到来车,然后启动激励天线发出电磁波,车辆上的无源应答器以所激励的电磁波能源产生应答信号,被接收天线捕获后送收发阅读器,产生该车辆的信息码,然后送入收费管理系统。收费管理系统实时收集各个路口检测站的工作信息,对每个路口检测站的信息进行处理,根据各路口车辆检测站送来的车辆的信息码,查阅收费计算机中相应的用户信息,并从该车辆用户预先交纳的过路(桥)费中按预先规定的车型扣除本次费用,从而在车辆不停车的状况下完成自动收费操作,如图3.24所示。对法定免费通行的特种车辆,记录通行信息,但不进行扣费操作。未安装车辆应答器的车辆(也包括费用用完的车辆),应驶入专门的停车收费道停车,用传统现金或IC卡付费。当未安装应答器的车辆驶过收费站路道,系统会自动启动摄像机,将车辆的牌号摄录下来存入计算机,同时给值班人员通报信息,信号灯停车告警,驾驶人员靠边停车付费。收费管理系统还将处理室外大型通行显示屏和发声系统,告知车辆费用情况。

图3.24　路桥不停车收费系统结构图

路口车辆检测系统由车载应答器(其内储蓄车辆型号、吨位和牌照号等)、红外线检测、激励、无线收发天线、代码阅读器及辅助设备等几部分构成,如图3.25所示。其工作原理是利用车载应答器与装置在路口车辆检测站的无线收发器之间通过无线电波实现的数据交换来识别通过车辆所属用户,根据车载应答器、阅读器的技术指标和实际实验,系统通过车辆在低于65 km/h时,其信息可被准确捕捉。

图3.25　车辆检测系统组成图

车载应答器在通信中,使用低频传输,拥有强大的空透力。读取距离可达0.5~3 m(由不同型号的应答器而定),且可读取高速移动物体(车辆)上应答器中的数据信息。应答器是一个由微功耗集成电路、信息存储ROM、发射电路构成的超小型发信设备,其使用的电力由道路上安装的激励天线发射供给(类似传统矿石收音机),因此不需要安装电池。玻璃封装的应答器,长3.4 mm,直径4 mm,使用寿命可达20年以上。收发阅读器安装在各个收费车道上,通过收发阅读器读取应答器的数据资料,如车辆的牌照号码信息、车辆类型、单位标识等信息。特点是可直接与微机及小型机连接,最远传送距离可达1 500 m,并具有CRC校验功能,可防止其他频率干扰,脉冲式发射电波,提升读取率可达2× 10-6(每百万次最多两次失误)。

城市机动车辆以每年20%的数量上升,行路难已成为大中城市的普遍现象,不停车路桥收费系统可消除收费处的停车拥堵、效率低等现象,提高路面通行能力。但这种新技术的使用必须由城区政府立法,公安部门、交通部门、大学、研究所大力协作,才能得到推广和应用,并将产生显著的社会效益和经济效益。