一种高速公路收费装置、方法及系统与流程

1.本发明涉及智能交通领域，尤其涉及一种高速公路收费装置、方法及系统。


背景技术：

2.随着我国经济和社会综合实力的发展，作为全世界人口最多的国家，高速时我国交通方面的主要项目，中国的车辆数量也越来越庞大，随着科技的发展及便利，智能信息化设备引进已是一种趋势。目前高速公路出口车道通行的方式就有多种，例如采用的是单人工模式、单etc模式、etc/人工混合模式进行服务。并且新兴了高速公路发卡机器人、高速公路收费机器人方案及类似功能的设备；
3.经过调研现有高速公路机器人试点，其目前采用工作的模式为双工位模式，即上下工位，通行车辆类型有局限，部分车型在使用设备时，存在需要扬手或是俯手，设备屏幕同样会使车主存在仰视或是俯视的情况，停车时车距太远需下车插卡，造成客户的体验感会大打折扣，进而开发一款能够满足我国高速公路通行的各类车型的机器人，便利高速公路服务的前提下，更能加快高速公路智能化发展，便民生活。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种高速公路收费装置、方法及系统，能够根据车型信息和车距自动调整收费操作面板的高度和水平距离，使司机操作缴费更加便捷。
5.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
6.一方面，本发明提供一种高速公路收费装置，包括：
7.操作部，具有收费操作面板；
8.环形架，具有纵向传动机构，所述纵向传动机构包括第一电机、第一同步轮、第二同步轮、以及缠绕于所述第一同步轮与所述第二同步轮之间的第一同步带；所述第一同步轮与所述第一电机的转轴传动连接，随第一电机的转轴的转动而转动；所述第一同步轮与第二同步轮分别装设在环形架上所述操作部的可移动行程的最高点位和最低点位；所述操作部装设在所述第一同步带上，随所述第一同步带的转动纵向移动；
9.控制部，与所述第一电机电连接，用于响应于接收到的第一驱动指令，驱动所述第一电机转动，进而将所述操作部移动到对应车辆的车窗位置的目标高度位置；以使司机通过操作所述收费操作面板完成缴费操作。
10.进一步的，所述的高速公路收费装置，所述纵向传动机构还包括与所述第一同步轮同轴装设的第三同步轮、与所述第三同步轮对应装设的第四同步轮、与所述第四同步轮同轴装设的第五同步轮、与所述第二同步轮对应装设的第六同步轮、缠绕于所述第三同步轮与所述第四同步轮之间的第二同步带、缠绕于所述第五同步轮与所述第六同步轮之间的第三同步带；
11.所述操作部的两端分别装设在所述第一同步带与所述第三同步带的同向转动侧，
随所述第一同步带和所述第三同步的转动纵向移动。
12.进一步的，所述的高速公路收费装置，所述操作部包括底座和推出组件；所述收费操作面板装设在所述推出组件上；所述推出组件内套在所述底座中，相对于所述底座水平滑动装设；所述底座接设在所述纵向传动机构上；所述推出组件通过滑轨组件与所述底座水平滑动装设；所述滑轨组件包括固定在底座上的导轨滑块和固定在所述推出组件的导轨；
13.所述底座具有丝杆以及与所述控制部电连接的第二电机，所述推出组件铰接在所述丝杆上；所述第二电机与所述丝杆通过第四同步带传动连接；
14.所述控制部还用于响应于第二驱动指令，驱动所述第二电机转动，带动所述丝杆转动，进而使所述推出组件在水平方向上前后移动。
15.进一步的，所述的高速公路收费装置，所述收费操作面板装设在所述推出组件上，包括第一通行卡入卡口、扫码口、开票按钮、显示屏、求助按钮、麦克风、摄像头。
16.进一步的，所述的高速公路收费装置，所述操作部还包括分别与所述控制部连接的用于检测所述推出组件与车辆之间的距离数据的车距传感器、用于检测所述推出组件初始位置数据的初始位置传感器、用于检测所述推出组件的设定位置数据的推出到位检测传感器；
17.所述控制部还用于基于所述距离数据确定所述设定位置数据，进而通过所述初始位置数据与所述设定位置数据驱动所述第二电机，以使所述推出组件移动到设定位置。
18.进一步的，所述的高速公路收费装置，所述操作部还包括用于检测环境温度的第一测温模块和加热模块；所述加热模块用于当所述环境温度低于第一温度阈值时对执行加热操作。
19.进一步的，所述的高速公路收费装置，还包括机箱；
20.所述机箱具有收卡箱；所述收卡箱通过滑轨滑动接设在机箱中，具有第二通行卡入卡口；
21.所述操作部还包括卡输出口；
22.所述控制部还用于驱动所述纵向传动机构以带动所述操作部移动到指定位置，使所述卡输出口对准所述第二通行卡入卡口，将所述操作部接收到的通信卡通过所述第二通行卡入卡口输送到所述收卡箱中。
23.进一步的，所述的高速公路收费装置，所述机箱还包括用于检测机箱温度的第二测温模块和空调模块；
24.所述空调模块用于当所述机箱温度大于第二温度阈值时执行冷却操作。
25.另一方面，本发明提供一种应用于前述任一所述的高速公路收费装置的高速公路收费方法，包括：
26.接收到的第一驱动指令；
27.驱动所述纵向传动机构执行传动操作，将操作部移动到对应车辆的车窗位置的目标高度位置；以使司机通过操作收费操作面板完成缴费操作。
28.进一步的，所述的高速公路收费方法，所述第一驱动指令为车辆的车型信息或目标高度位置；
29.所述第一驱动指令为车型信息时，所述目标高度位置的获取步骤为：
30.根据所述车型信息得到车窗高度信息；
31.基于所述车窗高度信息得到所述目标高度位置。
32.进一步的，所述的高速公路收费方法，还包括：
33.响应于第二驱动指令，将收费操作面板水平移动到设定位置。
34.另一方面，本发明提供一种高速公路收费系统，使用前述任一所述的高速公路收费装置。
35.相较于现有技术，本发明提供的一种高速公路收费装置、方法及系统，具有以下有益效果：
36.使用本发明提供的高速公路收费装置，当车辆行驶到收费装置附近时，控制部基于接收到的第一驱动指令，驱动所述第一电机转动，使所述第一同步带同步转动，进而带动所述操作部纵向移动到目标高度位置，此时司机可以操作所述收费操作面板完成缴费操作，不需要俯下或扬起身子方便操作；同时，纵向传动机构的简单，仅需要第一电机、第一/二同步轮、第一同步带之间进行简单传动即可，方便快捷。
37.使用本发明提供的可实现动态定位方法的高速公路收费装置，有效的节省了车子在还卡缴费过程中的停留时间，加快车辆通过，较大程度上较少了拥堵现象，提高了该车道的效率，并提高了车主使用的舒适感。
附图说明
38.图1是本发明提供的高速公路收费装置的立体示意图。
39.图2是本发明提供的环形架的结构示意图。
40.图3是本发明提供的纵向传动机构的正面示意图。
41.图4是本发明提供的操作部的立体结构示意图。
42.图5是本发明提供的操作部的内部结构示意图。
43.图6是本发明提供的高速公路收费装置正面示意图。
44.图7是本发明提供的机箱内部结构示意图。
45.图8是本发明提供的机箱背面示意图。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
47.本领域技术人员应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述是本发明的示例性和说明性的具体实施例，不意图限制本发明。
48.本文中术语“包括”，“包含”或其任何其他变体旨在覆盖非排他性包括，使得包括步骤列表的过程或方法不仅包括那些步骤，而且可以包括未明确列出或此类过程或方法固有的其他步骤。同样，在没有更多限制的情况下，以“包含...一个”开头的一个或多个设备或子系统，元素或结构或组件也不会没有更多限制，排除存在其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件或其他设备或其他子系统或其他元素或其他结构或其他组件。在整个说明书中，短语“在一个实施例中”，“在另一个实施例中”的出现和类似的语言可
以但不一定都指相同的实施例。
49.除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。
50.本发明提供一种高速公路收费装置，应用于高速路口的收费系统中，收费系统中包括主控装置、摄像头等装置，所述主控装置接收摄像头发送的车辆图片，基于图像识别算法获取车型信息，进而向高速公路收费装置发送第一驱动指令。具体的，识别通过摄像数据得到车辆的车型数据的方法不做具体限定。
51.当所述高速公路收费装置接收到所述第一驱动指令后，将操作部移动到指定的目标高度，实现根据车辆的高度动态调整操作部的高度，方便司机通过所述操作部进行收费操作。所述第一驱动指令包括目标高度位置的信息。
52.请参阅图1-3，所述高速公路收费装置包括：
53.操作部100，具有收费操作面板；具体的，所述收费操作面板具有普通收费装置的基础功能，例如收卡口、显示屏等，能够辅助司机完成缴费操作。
54.环形架200，具有纵向传动机构，所述纵向传动机构包括第一电机201、第一同步轮205、第二同步轮207、以及缠绕于所述第一同步轮205与所述第二同步轮207之间的第一同步带209；所述第一同步轮205与所述第一电机201的转轴传动连接，随第一电机201的转轴的转动而转动；所述第一同步轮205与第二同步轮207分别装设在环形架200上所述操作部100的可移动行程的最高点位和最低点位；所述操作部100装设在所述第一同步带209上，随所述第一同步带209的转动纵向移动；具体的，所述环形架200为收费装置的支架，优选为上下两端为半圆状、中段分别为直线型的空心支架，所述操作部100于所述环形架200的中空部分内纵向移动，相比于现有的装置支架节省了生产资源，同时可以很好的保护位于中空部分的操作部100。所述传动连接可以使用同步带连接，还可以使用齿轮传动连接，还可以是同轴传动。
55.进一步的，在一些实施例中，所述纵向传动机构内置在所述环形架200单侧本体中，当然此时另一侧也需要对应轨道，用于标定纵向线路，使操作部100在纵向移动过程中不会歪斜。
56.控制部(未视图)，与所述第一电机201电连接，用于响应于接收到的第一驱动指令，驱动所述第一电机201转动，进而将所述操作部100移动到对应车辆的车窗位置的目标高度位置；以使司机通过操作所述收费操作面板完成缴费操作。具体的，所述第一驱动指令来源于上位机，所述上位机优选为前述中的主控装置，例如手机、pc、服务器等智能设备。
57.进一步的，在一些实施例中，可以将所述环形架200的中间位置设定为操作部100的初始位置，即每次执行一次收费操作，就自动移动到环形架200的中间位置，这样无论向上还是向下都可以快速的移动到，同时设定所述第一电机201的工作模式为匀速移动模式，即保证操作部100匀速的纵向移动，每次确定了目标高度后，可以根据目标高度位置与初始位置之间的高度差，得到每次操作部100的移动时间长，进而控制实际高度，方便快捷。
58.进一步的，作为优选方案，所述第一驱动指令为车辆的车型信息或目标高度位置；
59.所述第一驱动指令为车型信息时，所述目标高度位置的获取步骤为：
60.根据所述车型信息得到车窗高度信息；
61.基于所述车窗高度信息得到所述目标高度位置。此时，上位机只要将车型信息输
入即可，所述控制部会根据所述车型信息自动确定所述目标高度位置。
62.使用本发明提供的高速公路收费装置，当车辆行驶到收费装置附近时，控制部基于接收到的第一驱动指令，驱动所述第一电机201转动，使所述第一同步带209同步转动，进而带动所述操作部100纵向移动到目标高度位置，此时司机可以操作所述收费操作面板完成缴费操作，不需要俯下或扬起身子方便操作；同时，纵向传动机构的简单，仅需要第一电机201、第一/二同步轮、第一同步带209之间进行简单传动即可，方便快捷。
63.使用本发明提供的可实现动态定位方法的高速公路收费装置，有效的节省了车子在还卡缴费过程中的停留时间，加快车辆通过，较大程度上较少了拥堵现象，提高了该车道的效率，并提高了车主使用的舒适感。
64.进一步的，请参阅图3，作为优选方案，在本实施例中，所述纵向传动机构还包括与所述第一同步轮205同轴装设的第三同步轮202、与所述第三同步轮202对应装设的第四同步轮203、与所述第四同步轮203同轴装设的第五同步轮204、与所述第二同步轮207对应装设的第六同步轮206、缠绕于所述第三同步轮202与所述第四同步轮203之间的第二同步带208、缠绕于所述第五同步轮204与所述第六同步轮206之间的第三同步带210；具体的，所述纵向传动装置包括两组纵向传动结构，一组由第一同步轮205、第二同步轮207、第三同步轮202、以及缠绕于所述第一同步轮205与所述第二同步轮207之间的第一同步带209构成；另一组由第四同步轮203、与所述第四同步轮203同轴装设的第五同步轮204、与所述第二同步轮207对应装设的第六同步轮206、缠绕于所述第五同步轮204与所述第六同步轮206之间的第三同步带210构成。两组所述纵向传动结构分别内置在所述环形架200的两侧，通过缠绕于所述第三同步轮202与所述第四同步轮203之间的第二同步带208传动，实现同步转动。
65.所述操作部100的两端分别装设在所述第一同步带209与所述第三同步带210的同向转动侧，随所述第一同步带209和所述第三同步的转动纵向移动。两组纵向传动结构使用同一电机传动，保证第一同步带209和第三同步带210转动的同步性，提高所述操作部100移动过程中的稳定性。
66.进一步的，所述同向转动侧选择为：
67.当所述第二同步带208的套设形状为椭圆状态，即一般缠绕形态时，则同向转动侧为同一剖面方向上的相同侧(例如均是右侧或左侧带面)。
68.当所述第二同步带208的套设形状为∞时，则同向转动侧为同一剖面方向上的相反侧，即其中一个同步带是右侧带面接设、另一个同步带是左侧带面接设。
69.进一步的，请参阅图4-图6，作为优选方案，在本实施例中，所述操作部100包括底座111和推出组件112；所述收费操作面板装设在所述推出组件112上；所述推出组件112内套在所述底座111中，相对于所述底座111水平滑动装设；所述底座111接设在所述纵向传动机构上；具体的，考虑到有时车辆停驻的位置会距离收费装置较远，此时将所述推出组件112向外推出一定的距离，使司机可以更好的操作所述收费操作面板。
70.所述推出组件112通过滑轨组件与所述底座111水平滑动装设；所述滑轨组件包括固定在底座111上的导轨滑块113和固定在所述推出组件112的导轨(未标识)；所述滑轨组件可以保证所述推出组件112在推出的过程中，不会造成乱转。
71.所述底座111具有丝杆109以及与所述控制部电连接的第二电机108，所述推出组件112铰接在所述丝杆109上；所述第二电机108与所述丝杆109通过第四同步带105传动连
接；
72.所述控制部还用于响应于第二驱动指令，驱动所述第二电机108转动，带动所述丝杆109转动，进而使所述推出组件112在水平方向上前后移动。所述第二驱动指令可以是由上位机发送，还可以是根据对应的车距后，自动生成。
73.具体的，车辆进入高速公路出口收费站，控制部得到第二驱动指令后，驱动第二电机108转动时，通过第四同步带105带动丝杆109旋转，丝杆109带动所述推出组件112前后伸缩，导轨滑块113固定在底座111上，导轨固定在推出组件112上，实现100球形机器人的前后水平伸缩移动，便于车主在合适的范围内操作。具体的控制流程与驱动第一电机201的驱动流程相似即可。
74.进一步的，请参阅图6，作为优选方案，在本实施例中，所述收费操作面板装设在所述推出组件112上，包括第一通行卡入卡口101、扫码口102、开票按钮103、显示屏104、求助按钮106、麦克风107、摄像头110。
75.具体的，所述扫码口102具有扫描付费二维码功能或etc缴费功能，司机将高速通行卡插入第一通行卡入卡口101，自动获取缴费金额，进而司机可通过显示屏104出示的二维码在扫码口102完成扫码缴费，或者在扫码口102刷etc卡缴费。
76.进一步的，缴费后，如需开发票，车主可点击开票按钮103，显示屏104可以显示开票二维码或通过缴费凭证输出口取走带有二维码的小票纸，或自动通过短信的方式，将开票链接发送到手机上。
77.进一步的，所述显示屏104还可显示车牌号码、提示语、问候语、笑脸等信息。
78.进一步的，在缴费过程中，如需帮助，司机可点击求助按钮106，即可与后台坐席工作人员语音连线，工作人员通过摄像头110观察司机现状，工作人员通过麦克风107收听车主的实时语音内容，通过扬声器播放工作人员的实时语音内容，实现具体交流。
79.车辆进入高速公路出口收费站处使用高速公路机器人设备时，本发明提供的收费装置可准确定位车辆位置，可根据车型，插卡位置，可根据车距，定位伸缩位置；具备前后伸缩、上下移动功能，便于司机操作，减少车辆停留时间，操作更舒适、快捷。
80.进一步的，请参阅图5，作为优选方案，在本实施例中，所述操作部100还包括分别与所述控制部连接的用于检测所述推出组件112与车辆之间的距离数据的车距传感器(未视图)、用于检测所述推出组件112初始位置数据的初始位置传感器114、用于检测所述推出组件112的设定位置数据的推出到位检测传感器115；
81.所述控制部还用于基于所述距离数据确定所述设定位置数据，进而通过所述初始位置数据与所述设定位置数据驱动所述第二电机108，以使所述推出组件112移动到设定位置。
82.具体的，具体的，所述车距传感器、所述初始位置传感器114、所述推出到位检测传感器115优选为红外传感器或雷达检测装置；所述通过初始位置传感器114、推出到位检测传感器115，控制部可以很快的确定推出组件112的初始位置，已经是否已经达到设定位置，方便对推出组件112的水平移动控制。
83.进一步的，作为优选方案，在本实施例中，所述操作部100还包括用于检测环境温度的第一测温模块和加热模块；所述加热模块用于当所述环境温度低于第一温度阈值时对执行加热操作。具体的，所述操作部100中的第一测温模块可探测环境的实际温度，并通过
所述加热模块升高温度，便于寒冷天气时操作部100依然正常运作。
84.进一步的，请参阅图7-8，作为优选方案，在本实施例中，还包括机箱300；优选的，所述机箱300设置在所述环形架200的后部下端，可以用于稳定环形架200(类似于装置底座)以及装设电路板等。
85.所述机箱300具有收卡箱301；所述收卡箱301通过滑轨滑动接设在机箱300中，具有第二通行卡入卡口304；所述操作部100的空间较小，可以存储的高速通行卡数量有限，因此需要收卡箱301作为通行卡的存储区。
86.所述操作部100还包括卡输出口(未视图)；
87.所述控制部还用于驱动所述纵向传动机构以带动所述操作部100移动到指定位置，使所述卡输出口对准所述第二通行卡入卡口304，将所述操作部100接收到的通信卡通过所述第二通行卡入卡口304输送到所述收卡箱301中。
88.具体的，司机将高速通行卡插入第一通行卡入卡口101之后，控制部驱动所述操作部100向下移动，使卡输出口对准机箱300的第二通行卡入卡口304，将操作部100中缓存的高速通行卡从机箱300的第二通行卡入卡口304存入收卡箱301。
89.进一步的，作为优选方案，机箱300还包括右侧电器箱305和左侧电器箱306，用于存放各种电器设备与电路板；例如，所述第一电机201以及控制部均可装设在电器箱中。
90.进一步的，机箱300内的滑轨固定于收卡箱301下方，便于收卡箱301的移动。
91.进一步的，作为优选方案，在本实施例中，所述机箱300还包括用于检测机箱温度的第二测温模块和空调模块302；
92.所述空调模块302用于当所述机箱温度大于第二温度阈值时执行冷却操作。
93.具体操作可以是空调模块302与所述第二测温模块连接，实现动态温控；还可以是所述第二测温模块与所述空调模块302分别与所述控制部连接，所述空调模块302以所述控制部的驱动指令控制为准。
94.进一步的，所述机箱300还具有扬声器303，用于对外发出声音，当司机需要与后台人员沟通时，后台人员的声音可以通过扬声器303发出。
95.本发明还提供一种应用于前述任一实施例所述的高速公路收费装置的高速公路收费方法，包括：
96.接收到的第一驱动指令；
97.驱动所述纵向传动机构执行传动操作，将操作部100移动到对应车辆的车窗位置的目标高度位置；以使司机通过操作收费操作面板完成缴费操作。
98.进一步的，作为优选方案，在本实施例中，所述第一驱动指令为车辆的车型信息或目标高度位置；
99.所述第一驱动指令为车型信息时，所述目标高度位置的获取步骤为：
100.根据所述车型信息得到车窗高度信息；
101.基于所述车窗高度信息得到所述目标高度位置。
102.进一步的，作为优选方案，在本实施例中，还包括：
103.响应于第二驱动指令，将收费操作面板水平移动到设定位置。
104.本发明还提供一种高速公路收费系统，使用前述任一实施例所述的高速公路收费装置。
105.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。