1.高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)

近年來(lái),隨著公路交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展,公路收費(fèi)系統(tǒng)開(kāi)始由人工向自動(dòng)化方向發(fā)展,有效地降低了公路、橋梁等收費(fèi)處的車(chē)輛阻塞率。但目前各種收費(fèi)系統(tǒng)仍有不盡如人意的地方,有的磁卡或接觸式IC卡系統(tǒng)要求車(chē)輛必須停車(chē)才能進(jìn)行收費(fèi)作業(yè)。通過(guò)紅外方式傳輸智能卡內(nèi)數(shù)據(jù)的自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)是解決高速公路自動(dòng)收費(fèi)問(wèn)題的一種有效可行的方法,實(shí)現(xiàn)了高速公路不停車(chē)就能收費(fèi)的目的,如圖3.23所示。該系統(tǒng)能有效解決高速公路收費(fèi)處車(chē)輛堵塞問(wèn)題,具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

紅外智能卡收費(fèi)系統(tǒng)包括:車(chē)輛的紅外收發(fā)裝置、收費(fèi)站的紅外收發(fā)裝置、管理部門(mén)的管理系統(tǒng)。車(chē)輛的紅外收發(fā)裝置由智能卡接口電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、單片機(jī)控制電路組成;收費(fèi)站的紅外收發(fā)裝置由紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、微機(jī)接口電路、微機(jī)組成;管理部門(mén)的管理系統(tǒng)由微機(jī)、IC卡讀寫(xiě)器和一套相應(yīng)的管理軟件構(gòu)成。車(chē)輛的紅外收發(fā)裝置安裝在司機(jī)駕駛室內(nèi),車(chē)輛要通過(guò)收費(fèi)站時(shí),司機(jī)將預(yù)先在管理部門(mén)購(gòu)得的存有一定金額、并附有車(chē)輛信息的智能卡插入車(chē)輛的智能卡適配器內(nèi),按下開(kāi)關(guān)鍵,系統(tǒng)讀取IC卡內(nèi)金額后處于接收狀態(tài)。車(chē)輛內(nèi)的紅外接收電路接收到收費(fèi)站發(fā)來(lái)的請(qǐng)求信號(hào)后,將IC卡內(nèi)的金額和信息經(jīng)紅外發(fā)射電路發(fā)射出去后,又處于等待接收狀態(tài),接收后,將收到的收費(fèi)站發(fā)來(lái)的余額信息存入IC卡內(nèi)。而收費(fèi)站的收費(fèi)系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)處于發(fā)送請(qǐng)求狀態(tài),當(dāng)接收電路接收到車(chē)輛發(fā)來(lái)的紅外信息后,經(jīng)解調(diào)送入微機(jī)內(nèi),再通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢出該車(chē)輛的信息。扣取通行費(fèi)后將余額經(jīng)發(fā)射電路發(fā)給車(chē)輛,并修改數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù),如發(fā)現(xiàn)余額不足以支付通行費(fèi)(余額為負(fù)數(shù))時(shí),通知報(bào)警。整個(gè)通信系統(tǒng)是在半雙工狀態(tài)下進(jìn)行的。管理部門(mén)的管理系統(tǒng)主要完成發(fā)卡、售卡、查詢、統(tǒng)計(jì)、匯總等功能,也可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行功能增減。

圖3.23　高速公路不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)

紅外發(fā)射接收裝置通過(guò)控制發(fā)射功率使接收距離達(dá)10 m以上,可根據(jù)收費(fèi)站的具體情況進(jìn)行調(diào)整。在整個(gè)工作系統(tǒng)中,只有寫(xiě)卡過(guò)程費(fèi)時(shí)較多,但寫(xiě)卡過(guò)程可在車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)點(diǎn)(超出紅外發(fā)射管發(fā)射范圍)后進(jìn)行,故對(duì)車(chē)速影響不大。由此可見(jiàn),這種自動(dòng)收費(fèi)方案,可以極大地解決高速公路中的收費(fèi)問(wèn)題。

2.路橋不停車(chē)電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,橋梁收費(fèi)管理方法的改革已提上議事日程。提高車(chē)輛通過(guò)速度、減少車(chē)輛滯留時(shí)間,降低過(guò)往車(chē)輛油料、輪胎、機(jī)件損耗,提高收費(fèi)效率,是現(xiàn)代都市對(duì)公路交通的急迫要求,也是環(huán)境污染治理的重要方面。電子自動(dòng)不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)是公路交通現(xiàn)代化的組成部分,也是解決橋梁收費(fèi)問(wèn)題的有力措施,且可以杜絕手工收費(fèi)、現(xiàn)金交易而產(chǎn)生少收、漏收、不收、亂收和貪污票款的現(xiàn)象。

一種可實(shí)現(xiàn)路、橋不停車(chē)的電子自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)原型在進(jìn)行模擬演示后得到了肯定,建議投入實(shí)際應(yīng)用中。這種路、橋電子自動(dòng)不停車(chē)收費(fèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要由兩部分組成:路口車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)(多個(gè))、收費(fèi)管理系統(tǒng)。路口車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)的作用是當(dāng)車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)站車(chē)道時(shí),由紅外墻檢測(cè)到來(lái)車(chē),然后啟動(dòng)激勵(lì)天線發(fā)出電磁波,車(chē)輛上的無(wú)源應(yīng)答器以所激勵(lì)的電磁波能源產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào),被接收天線捕獲后送收發(fā)閱讀器,產(chǎn)生該車(chē)輛的信息碼,然后送入收費(fèi)管理系統(tǒng)。收費(fèi)管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集各個(gè)路口檢測(cè)站的工作信息,對(duì)每個(gè)路口檢測(cè)站的信息進(jìn)行處理,根據(jù)各路口車(chē)輛檢測(cè)站送來(lái)的車(chē)輛的信息碼,查閱收費(fèi)計(jì)算機(jī)中相應(yīng)的用戶信息,并從該車(chē)輛用戶預(yù)先交納的過(guò)路(橋)費(fèi)中按預(yù)先規(guī)定的車(chē)型扣除本次費(fèi)用,從而在車(chē)輛不停車(chē)的狀況下完成自動(dòng)收費(fèi)操作,如圖3.24所示。對(duì)法定免費(fèi)通行的特種車(chē)輛,記錄通行信息,但不進(jìn)行扣費(fèi)操作。未安裝車(chē)輛應(yīng)答器的車(chē)輛(也包括費(fèi)用用完的車(chē)輛),應(yīng)駛?cè)雽ｉT(mén)的停車(chē)收費(fèi)道停車(chē),用傳統(tǒng)現(xiàn)金或IC卡付費(fèi)。當(dāng)未安裝應(yīng)答器的車(chē)輛駛過(guò)收費(fèi)站路道,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)攝像機(jī),將車(chē)輛的牌號(hào)攝錄下來(lái)存入計(jì)算機(jī),同時(shí)給值班人員通報(bào)信息,信號(hào)燈停車(chē)告警,駕駛?cè)藛T靠邊停車(chē)付費(fèi)。收費(fèi)管理系統(tǒng)還將處理室外大型通行顯示屏和發(fā)聲系統(tǒng),告知車(chē)輛費(fèi)用情況。

圖3.24　路橋不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

路口車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)由車(chē)載應(yīng)答器(其內(nèi)儲(chǔ)蓄車(chē)輛型號(hào)、噸位和牌照號(hào)等)、紅外線檢測(cè)、激勵(lì)、無(wú)線收發(fā)天線、代碼閱讀器及輔助設(shè)備等幾部分構(gòu)成,如圖3.25所示。其工作原理是利用車(chē)載應(yīng)答器與裝置在路口車(chē)輛檢測(cè)站的無(wú)線收發(fā)器之間通過(guò)無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)交換來(lái)識(shí)別通過(guò)車(chē)輛所屬用戶,根據(jù)車(chē)載應(yīng)答器、閱讀器的技術(shù)指標(biāo)和實(shí)際實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)通過(guò)車(chē)輛在低于65 km/h時(shí),其信息可被準(zhǔn)確捕捉。

圖3.25　車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)組成圖

車(chē)載應(yīng)答器在通信中,使用低頻傳輸,擁有強(qiáng)大的空透力。讀取距離可達(dá)0.5~3 m(由不同型號(hào)的應(yīng)答器而定),且可讀取高速移動(dòng)物體(車(chē)輛)上應(yīng)答器中的數(shù)據(jù)信息。應(yīng)答器是一個(gè)由微功耗集成電路、信息存儲(chǔ)ROM、發(fā)射電路構(gòu)成的超小型發(fā)信設(shè)備,其使用的電力由道路上安裝的激勵(lì)天線發(fā)射供給(類(lèi)似傳統(tǒng)礦石收音機(jī)),因此不需要安裝電池。玻璃封裝的應(yīng)答器,長(zhǎng)3.4 mm,直徑4 mm,使用壽命可達(dá)20年以上。收發(fā)閱讀器安裝在各個(gè)收費(fèi)車(chē)道上,通過(guò)收發(fā)閱讀器讀取應(yīng)答器的數(shù)據(jù)資料,如車(chē)輛的牌照號(hào)碼信息、車(chē)輛類(lèi)型、單位標(biāo)識(shí)等信息。特點(diǎn)是可直接與微機(jī)及小型機(jī)連接,最遠(yuǎn)傳送距離可達(dá)1 500 m,并具有CRC校驗(yàn)功能,可防止其他頻率干擾,脈沖式發(fā)射電波,提升讀取率可達(dá)2× 10-6(每百萬(wàn)次最多兩次失誤)。

城市機(jī)動(dòng)車(chē)輛以每年20%的數(shù)量上升,行路難已成為大中城市的普遍現(xiàn)象,不停車(chē)路橋收費(fèi)系統(tǒng)可消除收費(fèi)處的停車(chē)擁堵、效率低等現(xiàn)象,提高路面通行能力。但這種新技術(shù)的使用必須由城區(qū)政府立法,公安部門(mén)、交通部門(mén)、大學(xué)、研究所大力協(xié)作,才能得到推廣和應(yīng)用,并將產(chǎn)生顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。