高速公路復合卡發卡技術的開發設計

王德浩廣東省電子技術研究所，廣東廣州　510630

?

高速公路復合卡發卡技術的開發設計

王德浩
廣東省電子技術研究所，廣東廣州510630

摘要隨著我國高速公路的發展，對其營運和管理所使用的高速公路機電系統，也有一定的提高，從傳統的人工管理到半自動化，又到自動化設備、系統的管理，這一發展過程較傳統的管理方式有著極大的進步。全自動智能化是高速公路收費的發展方向，高速公路自動發卡技術是現今較為智能的自動化設備，可以有效降低收費站管理的人力成本，提升收費的效率。但是雖然高速公路修建的不斷延伸及片區聯網收費，普通通行卡已經不能滿足現狀使用。

關鍵詞高速公路；自動發卡技術；復合卡機芯

1　系統簡述

自動發卡系統是一種無人值守的自動化設備，在高速公路的實際應用中需要建設起專門的收費通道，當安裝自動發卡系統后，車輛經過時，司機只需要根據系統的語音提示進行操作；設備上設置有“取卡”按鈕，按下即可完成一次取卡。新型復合卡自動發卡機是在普通自動發卡機發展起來的一種設備，主要解決聯網收費用后各種問題。

1.1背景技術

高速公路所形成的運輸網絡在現代的交通系統中越來越重要，機動車在經過收費站時，收費站需要從收發卡機中取出或回收所發的IC卡等卡片，高速公路入口發放已寫入車輛信息的IC卡，而高速公路出口則收卡并根據卡內信息收取車輛過路費用［1］。

隨著我國高速公路通車里程的不斷增加，車輛行駛路徑二義性問題越來越突出（例如：假設從A點到B點有三條路徑，A-〉C-〉B，A-〉D-〉B，A-〉E-〉B，運營單位需要了解車輛到底走哪條路徑），為解決這個問題，越來越多的省份開始采用復合卡（雙頻卡），和一般射頻卡不同，復合卡因為內置聚合物電池，其厚度高達5mm，對卡片的存儲提出了新的要求。例如，原來一部卡機卡片容量是1 600張卡，能滿足某個收費站使用一天，但換成復合卡就變成了320張左右就不能遠遠不能滿足使用要求了，所以自動發卡機卡片容量是解決復合自動發卡機的最大問題，GERI-KJ-WA-ZF型F型復合卡自動發卡機很好地解決了這個問題。

1.2自動發卡機的性能與指標

以GERI-KJ-04-WA-ZF型復合卡自動發卡機為例，對其具備的功能性質等，進行詳細的分析與說明：這一類型的發卡機適用于高速公路的入口，每當車輛到達發卡車道并壓上取卡線圈后，司機就可以根據提示進行按鍵取卡的動作，或者是根據實際情況就進行刷ETC卡，完成取卡或刷卡動作后，系統會自動提示進行抬桿，當車輛經過之后則自動落桿。另外還具有在線診斷的功能，診斷的結果數據、信息可以自動反饋于后臺管理處，可以更好地實現遠程控制。

1.3自動發卡機的外形與功能特點

GERI-KJ-04-WA-ZF型自動發卡機的外觀結構，一共有4個出卡口，設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。在結構的設計上，采用了雙層隔熱結構，提升發卡機在露天環境下的工作性能，更好地是適應高溫度高濕度的工作環境，同時在四周都設計了可以打開的箱門，當出現故障或者進行日常維護的時候，方便工作人員的檢修等，提升工作效率［3］。

讀取數據主要是兼容ETC，并且系統具有較高的智能判斷能力，可以實現一車一卡，也就是說當系統未檢測到有車輛出現時，即便按了取卡鍵，系統也不出卡；另一種情況是，如果司機沒有及時取走當前卡片，系統不會進行下一張卡片的發出。GERI-KJ-04-WA-ZF型自動發卡機在使用的過程中，可以實現系統的自我檢測，并且將檢測的結果及時的反饋給上位機，降低了系統因為故障而無法工作的現象發生；當發卡機內部的卡即將發完時，或者是系統出現故障無法正常出卡時，設備外部會有一定的光亮或聲鳴提示，使相關的管理人員能及時準確的了解到發卡機的運行狀態；另外發卡機還具備對講的功能，主要是方便司機在遇到困難時，可以及時地發出求救。

2　復合卡發卡機芯結構的發展情況

復合卡發卡機芯作為自動發卡機的核心部件，一方便需要解決卡片容量問題；另一方面，也需要有效降低機芯的結構成本?，F有廠家大多采用轉盤式卡箱切換技術，機芯為滾筒式結構，卡箱固定在轉盤上，由電機驅動主轉軸使轉盤旋轉來完成卡箱的切換，鑒于卡片出卡位固定，轉盤旋轉時必須保證精確到位，但由于轉盤及卡片重量較重，旋轉機構需要直徑較大的主轉軸、配套的軸承、電機等，結構復雜，造價高，控制也麻煩，出現故障時不方便維護。

本所現在設計的全新的復合卡發卡機構一種托盤式卡片循環切換機構，相對于傳統發卡機構卡片存儲量大幅提高。其結構簡單傳動零部件多數采用標準件，加工、裝配、后期維護的工作量減少。

2.1結構組成

發卡機芯由上下兩個托盤組件，提供兩組相同的結構，含喂卡機構、鏈條聯運推卡桿機構、發卡卷卡機構、廢卡回收機構，兩組托盤組件互為備份［2］。

2.2托盤式發卡機芯工作原理

工作通道是通道一及通道五，其由水平設置的卡片托盤，推卡桿、喂卡裝置組成，喂卡機構推著復合卡頂著發卡機構，當通道中的卡片有一張卡置于發卡機構通道，發卡機構發出，司機取卡，如果卡片為廢卡，即打開廢卡機構的電磁吸鐵，卡片掉入廢卡回收通道。

當通道一的卡片發完后，喂卡機構將退至側邊，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，直到全部卡片發完，發卡機可以清楚看到每個托盤的卡數，當沒有卡片時，卡機將向上位機發送告警命令。

3　托盤式復合卡無人值守卡優點

結構簡單，傳動部件多為標準部件，加工、裝配、后期維護工作量低；由于每個卡片豎直放置，相鄰卡片之間的重力沒有相互影響，發卡過程中無需克服卡片重力，喂卡機構更為簡單，僅需較小的電機，絲桿即可完成喂卡動作，而且循環切換時所采用的電機參數小，對控制模塊要求低，相同容量的卡片循環切換機構卡片的儲存量更大，卡片在卡片循環機構內自動運輸，裝卡方便，卡片切換、定位準確。

4　結論

通過對高速公路自動發卡技術的開發設計進行研究，并且結合實際產品的分析，可以看出我們在高速公路的收費系統技術方面的發展有著較好的發展，所使用的設備也較為自動化和智能化，符合現代特征，并且發卡機及相關技術都有著較為人性化的設計，使用性強，也有著良好的發展前景。

參考文獻

［1］吳易.高速公路自動發卡系統的設備與技術［J］.交通世界（運輸.車輛），2007（8）：71-73.

［2］徐麗華.高速公路自動發卡技術開發與研究［J］.交通世界（運輸.車輛），2009（10）：128-129.

［3］黃偉華，楊建華，譚麗.基于無線射頻技術的高速公路自動收費系統設計及軟件實現［J］.電氣自動化，2010（3）：72-73，79.

中圖分類號TP39

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）165-0222-02

作者簡介：王德浩，廣東省電子技術研究所。