多卡箱式收發(fā)卡設(shè)備在高速公路的應(yīng)用

聶紅全

【摘要】近幾年來高速公路行業(yè)中系統(tǒng)中開始大批量使用RFID卡作為通行卡進(jìn)行收費運營，尤其是廣東高速公路系統(tǒng)進(jìn)行全省聯(lián)網(wǎng)收費，RFID卡的應(yīng)用又上了一個新的臺階，但隨之而來的便是薄卡改厚卡后裝卡量急劇下降的問題，多卡箱式收發(fā)卡設(shè)備的應(yīng)用完美地解決了裝卡量少的問題。

【關(guān)鍵詞】多卡箱式收發(fā)卡；圓周均布式；直線排列式

一、研發(fā)背景

近幾年來隨著各省市高速公路系統(tǒng)開始實施區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費，路徑標(biāo)識卡（簡稱厚卡）開始批量應(yīng)用。相比于之前已經(jīng)廣泛應(yīng)用的非接觸式IC卡（簡稱薄卡，卡片厚度小于1mm），路徑標(biāo)識卡內(nèi)含電池等電氣元件（厚度一般在5mm左右），厚度增加了5倍以上，系統(tǒng)中原有適用于薄卡的收發(fā)卡設(shè)備已不能滿足要求。薄卡的收發(fā)卡設(shè)備一般安裝4套收發(fā)卡單元，每套收發(fā)卡單元安裝1套儲卡箱，每套儲卡箱可存儲400～500張薄卡。批量使用厚卡后，如果只對原有設(shè)備進(jìn)行簡單改造繼續(xù)使用，則原來能儲存1600～2000張薄卡的收發(fā)卡設(shè)備，只能存儲300～500張厚卡，對于日益繁忙的高速公路系統(tǒng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。

為滿足此項要求，必須開發(fā)出大儲卡量的厚卡收發(fā)卡設(shè)備。單個儲卡箱如果太大，安裝運輸都會產(chǎn)生一系列的問題，所以厚卡儲卡箱的尺寸應(yīng)與原有薄卡儲卡箱的尺寸相近，每個厚卡儲卡箱的卡片容量應(yīng)在60～80張。綜合以上因素，如果每套厚卡收發(fā)單元能安裝多個儲卡箱（4～6個），則厚卡容量為240～480張，整臺收發(fā)卡設(shè)備的厚卡容量可達(dá)960～1920張，可滿足高速公路系統(tǒng)的要求。

二、結(jié)構(gòu)分析

每套薄卡收發(fā)卡單元中，由于只針對一套儲卡箱進(jìn)行收發(fā)卡操作，所以一般只需安裝一組收發(fā)卡機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)相對簡單。但在厚卡收發(fā)卡單元中，由于安裝了多個儲卡箱，所以除了安裝一套收發(fā)卡機(jī)構(gòu)外，還需設(shè)計一套儲卡箱運動機(jī)構(gòu)與收發(fā)卡機(jī)構(gòu)相互配合，使收發(fā)卡機(jī)構(gòu)能夠?qū)γ刻變ㄏ涠歼M(jìn)行收發(fā)卡操作。

下面具體分析一下多卡箱式收發(fā)卡設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成。

（一）圓周均布式結(jié)構(gòu)

收發(fā)卡單元設(shè)計為圓周旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，多個儲卡箱圓周均布在旋轉(zhuǎn)中心的周圍，除了收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)外，每套收發(fā)卡單元中，另外設(shè)計一套儲卡箱旋轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)。運行時，收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)只針對當(dāng)前位置的儲卡箱進(jìn)行收發(fā)卡操作。需要轉(zhuǎn)換儲卡箱時，通過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動，把另一個儲卡箱移動到收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)的對應(yīng)位置，開始進(jìn)行收發(fā)卡操作。

結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

儲卡箱旋轉(zhuǎn)運動機(jī)構(gòu)，可用各種電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，可為直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等，旋轉(zhuǎn)運動必須定位精確，保證每個儲卡箱都能精確停滯在收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)的操作位置。

（二）直線排列式結(jié)構(gòu)

多個儲卡箱直線排列在一起，除收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)外每套收發(fā)卡單元中另外設(shè)計一套直線平移機(jī)構(gòu)，直線平移機(jī)構(gòu)對收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)式儲卡箱進(jìn)行直線運動操作。

1.收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)平移的直線排列式結(jié)構(gòu)

把收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)安裝在平移機(jī)構(gòu)上，儲卡箱不動，當(dāng)收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)對一個儲卡箱執(zhí)行完收發(fā)卡操作后，平移機(jī)構(gòu)帶動收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)直線移動到另一個儲卡箱位置繼續(xù)進(jìn)行操作。如圖2。

2.儲卡箱平移的直線排列式結(jié)構(gòu)

收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)固定在一個位置，儲卡箱可直線平移，當(dāng)收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)對一個儲卡箱執(zhí)行完收發(fā)卡操作后，平移機(jī)構(gòu)帶動另一個儲卡箱直線移動到收發(fā)卡位置，收發(fā)卡機(jī)構(gòu)繼續(xù)對新的儲卡箱進(jìn)行操作。如圖3。

以上兩種平移機(jī)構(gòu)可用各種電機(jī)驅(qū)動，如直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等，平移機(jī)構(gòu)必須直線運動精確定位，確保每個儲卡箱都能精確與收發(fā)卡運動機(jī)構(gòu)相互配合執(zhí)行操作。

三、結(jié)語

隨著我國高速公路建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，無人值守全自動發(fā)卡機(jī)的運營優(yōu)勢日漸明顯，已成為高速公路收費站入口車道的一種標(biāo)配設(shè)備。多卡箱式收發(fā)卡設(shè)備其儲卡量大、運營安全、操作維護(hù)方便等性能特點得到了用戶的充分認(rèn)可。符合我國大力發(fā)展智慧交通、智慧城市、智慧中國的需求，尤其是在路徑標(biāo)識卡廣泛應(yīng)用的現(xiàn)在多卡箱式收發(fā)卡設(shè)備完美解決了儲卡量的問題，減少了人工干預(yù)次數(shù)，給使用者帶來極大的便利。

參考文獻(xiàn)

[1]旋轉(zhuǎn)伸出式無人值守自動發(fā)卡機(jī)專利[P].中國專利：CN102201066A，2013-01-09.