王德浩廣東省電子技術(shù)研究所，廣東廣州　510630

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高速公路復(fù)合卡發(fā)卡技術(shù)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

王德浩
廣東省電子技術(shù)研究所，廣東廣州510630

摘要隨著我國(guó)高速公路的發(fā)展，對(duì)其營(yíng)運(yùn)和管理所使用的高速公路機(jī)電系統(tǒng)，也有一定的提高，從傳統(tǒng)的人工管理到半自動(dòng)化，又到自動(dòng)化設(shè)備、系統(tǒng)的管理，這一發(fā)展過(guò)程較傳統(tǒng)的管理方式有著極大的進(jìn)步。全自動(dòng)智能化是高速公路收費(fèi)的發(fā)展方向，高速公路自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)是現(xiàn)今較為智能的自動(dòng)化設(shè)備，可以有效降低收費(fèi)站管理的人力成本，提升收費(fèi)的效率。但是雖然高速公路修建的不斷延伸及片區(qū)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，普通通行卡已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀使用。

關(guān)鍵詞高速公路；自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)；復(fù)合卡機(jī)芯

1　系統(tǒng)簡(jiǎn)述

自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)是一種無(wú)人值守的自動(dòng)化設(shè)備，在高速公路的實(shí)際應(yīng)用中需要建設(shè)起專門的收費(fèi)通道，當(dāng)安裝自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)后，車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，司機(jī)只需要根據(jù)系統(tǒng)的語(yǔ)音提示進(jìn)行操作；設(shè)備上設(shè)置有“取卡”按鈕，按下即可完成一次取卡。新型復(fù)合卡自動(dòng)發(fā)卡機(jī)是在普通自動(dòng)發(fā)卡機(jī)發(fā)展起來(lái)的一種設(shè)備，主要解決聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)用后各種問(wèn)題。

1.1背景技術(shù)

高速公路所形成的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代的交通系統(tǒng)中越來(lái)越重要，機(jī)動(dòng)車在經(jīng)過(guò)收費(fèi)站時(shí)，收費(fèi)站需要從收發(fā)卡機(jī)中取出或回收所發(fā)的IC卡等卡片，高速公路入口發(fā)放已寫入車輛信息的IC卡，而高速公路出口則收卡并根據(jù)卡內(nèi)信息收取車輛過(guò)路費(fèi)用［1］。

隨著我國(guó)高速公路通車?yán)锍痰牟粩嘣黾?，車輛行駛路徑二義性問(wèn)題越來(lái)越突出（例如：假設(shè)從A點(diǎn)到B點(diǎn)有三條路徑，A-〉C-〉B，A-〉D-〉B，A-〉E-〉B，運(yùn)營(yíng)單位需要了解車輛到底走哪條路徑），為解決這個(gè)問(wèn)題，越來(lái)越多的省份開(kāi)始采用復(fù)合卡（雙頻卡），和一般射頻卡不同，復(fù)合卡因?yàn)閮?nèi)置聚合物電池，其厚度高達(dá)5mm，對(duì)卡片的存儲(chǔ)提出了新的要求。例如，原來(lái)一部卡機(jī)卡片容量是1 600張卡，能滿足某個(gè)收費(fèi)站使用一天，但換成復(fù)合卡就變成了320張左右就不能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足使用要求了，所以自動(dòng)發(fā)卡機(jī)卡片容量是解決復(fù)合自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的最大問(wèn)題，GERI-KJ-WA-ZF型F型復(fù)合卡自動(dòng)發(fā)卡機(jī)很好地解決了這個(gè)問(wèn)題。

1.2自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的性能與指標(biāo)

以GERI-KJ-04-WA-ZF型復(fù)合卡自動(dòng)發(fā)卡機(jī)為例，對(duì)其具備的功能性質(zhì)等，進(jìn)行詳細(xì)的分析與說(shuō)明：這一類型的發(fā)卡機(jī)適用于高速公路的入口，每當(dāng)車輛到達(dá)發(fā)卡車道并壓上取卡線圈后，司機(jī)就可以根據(jù)提示進(jìn)行按鍵取卡的動(dòng)作，或者是根據(jù)實(shí)際情況就進(jìn)行刷ETC卡，完成取卡或刷卡動(dòng)作后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示進(jìn)行抬桿，當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)之后則自動(dòng)落桿。另外還具有在線診斷的功能，診斷的結(jié)果數(shù)據(jù)、信息可以自動(dòng)反饋于后臺(tái)管理處，可以更好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

1.3自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的外形與功能特點(diǎn)

GERI-KJ-04-WA-ZF型自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的外觀結(jié)構(gòu)，一共有4個(gè)出卡口，設(shè)置不同的高度是為了方便大小型車輛都能快捷刷卡或取卡。在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，采用了雙層隔熱結(jié)構(gòu)，提升發(fā)卡機(jī)在露天環(huán)境下的工作性能，更好地是適應(yīng)高溫度高濕度的工作環(huán)境，同時(shí)在四周都設(shè)計(jì)了可以打開(kāi)的箱門，當(dāng)出現(xiàn)故障或者進(jìn)行日常維護(hù)的時(shí)候，方便工作人員的檢修等，提升工作效率［3］。

讀取數(shù)據(jù)主要是兼容ETC，并且系統(tǒng)具有較高的智能判斷能力，可以實(shí)現(xiàn)一車一卡，也就是說(shuō)當(dāng)系統(tǒng)未檢測(cè)到有車輛出現(xiàn)時(shí)，即便按了取卡鍵，系統(tǒng)也不出卡；另一種情況是，如果司機(jī)沒(méi)有及時(shí)取走當(dāng)前卡片，系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)行下一張卡片的發(fā)出。GERI-KJ-04-WA-ZF型自動(dòng)發(fā)卡機(jī)在使用的過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我檢測(cè)，并且將檢測(cè)的結(jié)果及時(shí)的反饋給上位機(jī)，降低了系統(tǒng)因?yàn)楣收隙鵁o(wú)法工作的現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)發(fā)卡機(jī)內(nèi)部的卡即將發(fā)完時(shí)，或者是系統(tǒng)出現(xiàn)故障無(wú)法正常出卡時(shí)，設(shè)備外部會(huì)有一定的光亮或聲鳴提示，使相關(guān)的管理人員能及時(shí)準(zhǔn)確的了解到發(fā)卡機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；另外發(fā)卡機(jī)還具備對(duì)講的功能，主要是方便司機(jī)在遇到困難時(shí)，可以及時(shí)地發(fā)出求救。

2　復(fù)合卡發(fā)卡機(jī)芯結(jié)構(gòu)的發(fā)展情況

復(fù)合卡發(fā)卡機(jī)芯作為自動(dòng)發(fā)卡機(jī)的核心部件，一方便需要解決卡片容量問(wèn)題；另一方面，也需要有效降低機(jī)芯的結(jié)構(gòu)成本?，F(xiàn)有廠家大多采用轉(zhuǎn)盤式卡箱切換技術(shù)，機(jī)芯為滾筒式結(jié)構(gòu)，卡箱固定在轉(zhuǎn)盤上，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)主轉(zhuǎn)軸使轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)來(lái)完成卡箱的切換，鑒于卡片出卡位固定，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)必須保證精確到位，但由于轉(zhuǎn)盤及卡片重量較重，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要直徑較大的主轉(zhuǎn)軸、配套的軸承、電機(jī)等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，控制也麻煩，出現(xiàn)故障時(shí)不方便維護(hù)。

本所現(xiàn)在設(shè)計(jì)的全新的復(fù)合卡發(fā)卡機(jī)構(gòu)一種托盤式卡片循環(huán)切換機(jī)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)卡機(jī)構(gòu)卡片存儲(chǔ)量大幅提高。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單傳動(dòng)零部件多數(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)件，加工、裝配、后期維護(hù)的工作量減少。

2.1結(jié)構(gòu)組成

發(fā)卡機(jī)芯由上下兩個(gè)托盤組件，提供兩組相同的結(jié)構(gòu)，含喂卡機(jī)構(gòu)、鏈條聯(lián)運(yùn)推卡桿機(jī)構(gòu)、發(fā)卡卷卡機(jī)構(gòu)、廢卡回收機(jī)構(gòu)，兩組托盤組件互為備份［2］。

2.2托盤式發(fā)卡機(jī)芯工作原理

工作通道是通道一及通道五，其由水平設(shè)置的卡片托盤，推卡桿、喂卡裝置組成，喂卡機(jī)構(gòu)推著復(fù)合卡頂著發(fā)卡機(jī)構(gòu)，當(dāng)通道中的卡片有一張卡置于發(fā)卡機(jī)構(gòu)通道，發(fā)卡機(jī)構(gòu)發(fā)出，司機(jī)取卡，如果卡片為廢卡，即打開(kāi)廢卡機(jī)構(gòu)的電磁吸鐵，卡片掉入廢卡回收通道。

當(dāng)通道一的卡片發(fā)完后，喂卡機(jī)構(gòu)將退至側(cè)邊，通道二至通道四上卡片，由推卡桿順著推到通道一至通道三位置上面，直到全部卡片發(fā)完，發(fā)卡機(jī)可以清楚看到每個(gè)托盤的卡數(shù)，當(dāng)沒(méi)有卡片時(shí)，卡機(jī)將向上位機(jī)發(fā)送告警命令。

3　托盤式復(fù)合卡無(wú)人值守卡優(yōu)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)部件多為標(biāo)準(zhǔn)部件，加工、裝配、后期維護(hù)工作量低；由于每個(gè)卡片豎直放置，相鄰卡片之間的重力沒(méi)有相互影響，發(fā)卡過(guò)程中無(wú)需克服卡片重力，喂卡機(jī)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，僅需較小的電機(jī)，絲桿即可完成喂卡動(dòng)作，而且循環(huán)切換時(shí)所采用的電機(jī)參數(shù)小，對(duì)控制模塊要求低，相同容量的卡片循環(huán)切換機(jī)構(gòu)卡片的儲(chǔ)存量更大，卡片在卡片循環(huán)機(jī)構(gòu)內(nèi)自動(dòng)運(yùn)輸，裝卡方便，卡片切換、定位準(zhǔn)確。

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)高速公路自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并且結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品的分析，可以看出我們?cè)诟咚俟返氖召M(fèi)系統(tǒng)技術(shù)方面的發(fā)展有著較好的發(fā)展，所使用的設(shè)備也較為自動(dòng)化和智能化，符合現(xiàn)代特征，并且發(fā)卡機(jī)及相關(guān)技術(shù)都有著較為人性化的設(shè)計(jì)，使用性強(qiáng)，也有著良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

［1］吳易.高速公路自動(dòng)發(fā)卡系統(tǒng)的設(shè)備與技術(shù)［J］.交通世界（運(yùn)輸.車輛），2007（8）：71-73.

［2］徐麗華.高速公路自動(dòng)發(fā)卡技術(shù)開(kāi)發(fā)與研究［J］.交通世界（運(yùn)輸.車輛），2009（10）：128-129.

［3］黃偉華，楊建華，譚麗.基于無(wú)線射頻技術(shù)的高速公路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)［J］.電氣自動(dòng)化，2010（3）：72-73，79.

中圖分類號(hào)TP39

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）165-0222-02

作者簡(jiǎn)介：王德浩，廣東省電子技術(shù)研究所。