1.收费控制流程与系统功能
典型的人工收费过程可分为以下几个步骤:收费员看见车到,判断车型确定费额,驾驶员交费、收费员收费出票,收费员手动抬闸,车辆通过,收费员看见车过落闸。不难看出,当车流过大时,若收费员在为前一辆车抬闸或落闸时恰遇后一辆车驶来,则极易顾此失彼,延误时间或造成差错。较好的解决办法是,收费员只需顾及进车的收费而无须负责离车的抬闸落闸操作控制。其次,由于收费员所在位置离道闸处有一段距离,当两辆已交费车前后相随通过收费员处向道闸行驶时,抬起的道闸若因第一辆车的通过而落下,则很可能砸向紧随而来的第二辆已交费车,这种情况在车流很密时极有可能发生,因此必须解决这种追尾撞闸问题。般后,为了避免某些车辆恶意违规逃费,必须在车辆驶近时自动拍下其牌照以备后用。此外,由于道路收费系全天候长时间连续作业,因此还要考虑气候环境对系统的可靠性所提出的要求。由此可得出系统应具有的功能如下:
(1)车辆驶达收费站时能自动感知,以便上传车到信息,实现牌照抓拍功能,防止硬闯逃费;
(2)车辆交费后,能在收费员的控制下实现逍闸上抬,车辆驶离后道闸自动放下;
(3)道闸自动放下时,如遇后续车辆正欲通过道闸,则应酌情自动抬起道闸,以免追尾撞闸;
(4)收费站顶棚上能以红绿信号灯指示出相应车道的开放和禁止状态;
(5)发生违规事件时,能在收费员的控制下鸣响警笛;
(6)系统的监测和控制功能应能满足一年四季长时问连续正常工作的要求。
2.系统组成与工作方式
典型的收费站平面布局以及相关的车辆检测线圈所处位置如图1所示。
下而结合这两个图来介绍该控制系统的组成和工作方式。
由图1,图2可见,整个控制系统分为主机M和从机S两部分。主机M中有3片MCU,其中MCU1主管与上位机的通讯、控制顶灯道闸警笛等外设、检测收费亭处足否有车辆到来、以及接受从机发来的道闸处车辆到离信息和道闸抬落状态。MCU2与MCU3;经端口A,B负责与从机S的通信。从机S则以MCU4匀MCU5分别承担了道闸处两个不同位置的车辆检测与道闸抬落状态的检测以及这些信息的上传工作。具休说来,主机M与从机S的工作流程为:车到收费亭,检测线圈C经MCU1向上位机报告使之启动牌照抓拍;收费员收费后经上位机键盘向主机M下达道闸上抬命令,此时已交费车辆从收费亭向道闸处驶去,当车辆通过道闸离去时检测线圈A便经从机的MCU4向主机M报告车已离去,M中的MCU1便将道闸放下;当道闸放下过程中若遇检测线圈B经从机中的MCU5向主机报告又有车到,则主机的MCU1立即将道闸抬起,避免发生追尾撞闸;反之若检测线圈B测得车到时道闸已放至横杆位置则不予重新抬起,以便阻止追尾逃费车辆的通过。在此过程中,道闸的实际状态由从机的MCU4与MCU5经主机的MCU1传给上位机,并实时显示在上位机的显示器上供收费员观看,以免收费员频繁问头或经反射镜观看。
此外,由图2还可看到.收费站天棚上指示相应车道开放或禁止状态的红绿顶灯,以及事件警笛等外设的控制是由上位机经主机M中的MCU1来实现的;主机M和从机S中还设有对3个车辆检测环节的灵敏度调节,以及各自工作状态的指示环节。
针对道路路收费站人工操作时效率低下和易出差错等诸多不足,提出了一种能实现车辆到离检杆、道闸拦杆控制和避免追尾碰撞的自动控制系统。该系统的显着特点是以频率漂移跟踪算法实现了车辆感应检测的全天候可靠运行,以避免追尾碰撞策略解决了车流过大时的可靠通行,并以多MCU的结构模式和抗千扰性较好的KS-485通信方式确保了系统的可靠性,使其能在现场长期连续运行。
近年来,随着国民经济的高速发展 ,高速公路和高速公路上的收费站的控制手段日益由人工向自动化过渡,其中最典型的如车辆到离检测、道闸栏杆抬落等前端操作少骤已全部交由计箅机控制,大大减轻了人工劳动强度,提高了通行效率。本文所涉及的就足这样一个实用系统的设计和实现。
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