高速公路复合卡发卡技术的开发设计

2016-12-01王德浩广东省电子技术研究所广东广州510630

科技传播 2016年12期

王德浩广东省电子技术研究所，广东广州　510630

高速公路复合卡发卡技术的开发设计

王德浩
广东省电子技术研究所，广东广州510630

摘要随着我国高速公路的发展，对其营运和管理所使用的高速公路机电系统，也有一定的提高，从传统的人工管理到半自动化，又到自动化设备、系统的管理，这一发展过程较传统的管理方式有着极大的进步。全自动智能化是高速公路收费的发展方向，高速公路自动发卡技术是现今较为智能的自动化设备，可以有效降低收费站管理的人力成本，提升收费的效率。但是虽然高速公路修建的不断延伸及片区联网收费，普通通行卡已经不能满足现状使用。

关键词高速公路；自动发卡技术；复合卡机芯

1　系统简述

自动发卡系统是一种无人值守的自动化设备，在高速公路的实际应用中需要建设起专门的收费通道，当安装自动发卡系统后，车辆经过时，司机只需要根据系统的语音提示进行操作；设备上设置有“取卡”按钮，按下即可完成一次取卡。新型复合卡自动发卡机是在普通自动发卡机发展起来的一种设备，主要解决联网收费用后各种问题。

1.1背景技术

高速公路所形成的运输网络在现代的交通系统中越来越重要，机动车在经过收费站时，收费站需要从收发卡机中取出或回收所发的IC卡等卡片，高速公路入口发放已写入车辆信息的IC卡，而高速公路出口则收卡并根据卡内信息收取车辆过路费用［1］。

随着我国高速公路通车里程的不断增加，车辆行驶路径二义性问题越来越突出（例如：假设从A点到B点有三条路径，A-〉C-〉B，A-〉D-〉B，A-〉E-〉B，运营单位需要了解车辆到底走哪条路径），为解决这个问题，越来越多的省份开始采用复合卡（双频卡），和一般射频卡不同，复合卡因为内置聚合物电池，其厚度高达5mm，对卡片的存储提出了新的要求。例如，原来一部卡机卡片容量是1 600张卡，能满足某个收费站使用一天，但换成复合卡就变成了320张左右就不能远远不能满足使用要求了，所以自动发卡机卡片容量是解决复合自动发卡机的最大问题，GERI-KJ-WA-ZF型F型复合卡自动发卡机很好地解决了这个问题。

1.2自动发卡机的性能与指标

以GERI-KJ-04-WA-ZF型复合卡自动发卡机为例，对其具备的功能性质等，进行详细的分析与说明：这一类型的发卡机适用于高速公路的入口，每当车辆到达发卡车道并压上取卡线圈后，司机就可以根据提示进行按键取卡的动作，或者是根据实际情况就进行刷ETC卡，完成取卡或刷卡动作后，系统会自动提示进行抬杆，当车辆经过之后则自动落杆。另外还具有在线诊断的功能，诊断的结果数据、信息可以自动反馈于后台管理处，可以更好地实现远程控制。

1.3自动发卡机的外形与功能特点

GERI-KJ-04-WA-ZF型自动发卡机的外观结构，一共有4个出卡口，设置不同的高度是为了方便大小型车辆都能快捷刷卡或取卡。在结构的设计上，采用了双层隔热结构，提升发卡机在露天环境下的工作性能，更好地是适应高温度高湿度的工作环境，同时在四周都设计了可以打开的箱门，当出现故障或者进行日常维护的时候，方便工作人员的检修等，提升工作效率［3］。

读取数据主要是兼容ETC，并且系统具有较高的智能判断能力，可以实现一车一卡，也就是说当系统未检测到有车辆出现时，即便按了取卡键，系统也不出卡；另一种情况是，如果司机没有及时取走当前卡片，系统不会进行下一张卡片的发出。GERI-KJ-04-WA-ZF型自动发卡机在使用的过程中，可以实现系统的自我检测，并且将检测的结果及时的反馈给上位机，降低了系统因为故障而无法工作的现象发生；当发卡机内部的卡即将发完时，或者是系统出现故障无法正常出卡时，设备外部会有一定的光亮或声鸣提示，使相关的管理人员能及时准确的了解到发卡机的运行状态；另外发卡机还具备对讲的功能，主要是方便司机在遇到困难时，可以及时地发出求救。

2　复合卡发卡机芯结构的发展情况

复合卡发卡机芯作为自动发卡机的核心部件，一方便需要解决卡片容量问题；另一方面，也需要有效降低机芯的结构成本。现有厂家大多采用转盘式卡箱切换技术，机芯为滚筒式结构，卡箱固定在转盘上，由电机驱动主转轴使转盘旋转来完成卡箱的切换，鉴于卡片出卡位固定，转盘旋转时必须保证精确到位，但由于转盘及卡片重量较重，旋转机构需要直径较大的主转轴、配套的轴承、电机等，结构复杂，造价高，控制也麻烦，出现故障时不方便维护。

本所现在设计的全新的复合卡发卡机构一种托盘式卡片循环切换机构，相对于传统发卡机构卡片存储量大幅提高。其结构简单传动零部件多数采用标准件，加工、装配、后期维护的工作量减少。

2.1结构组成

发卡机芯由上下两个托盘组件，提供两组相同的结构，含喂卡机构、链条联运推卡杆机构、发卡卷卡机构、废卡回收机构，两组托盘组件互为备份［2］。

2.2托盘式发卡机芯工作原理

工作通道是通道一及通道五，其由水平设置的卡片托盘，推卡杆、喂卡装置组成，喂卡机构推着复合卡顶着发卡机构，当通道中的卡片有一张卡置于发卡机构通道，发卡机构发出，司机取卡，如果卡片为废卡，即打开废卡机构的电磁吸铁，卡片掉入废卡回收通道。

当通道一的卡片发完后，喂卡机构将退至侧边，通道二至通道四上卡片，由推卡杆顺着推到通道一至通道三位置上面，直到全部卡片发完，发卡机可以清楚看到每个托盘的卡数，当没有卡片时，卡机将向上位机发送告警命令。

3　托盘式复合卡无人值守卡优点

结构简单，传动部件多为标准部件，加工、装配、后期维护工作量低；由于每个卡片竖直放置，相邻卡片之间的重力没有相互影响，发卡过程中无需克服卡片重力，喂卡机构更为简单，仅需较小的电机，丝杆即可完成喂卡动作，而且循环切换时所采用的电机参数小，对控制模块要求低，相同容量的卡片循环切换机构卡片的储存量更大，卡片在卡片循环机构内自动运输，装卡方便，卡片切换、定位准确。