一种车载ETC数据采集装置及其方法

技术领域

本发明涉及公路检测技术领域，尤其涉及一种车载ETC数据采集装置及其方法。

背景技术

随着国家取消省界收费站交通战略的实施，我国高速公路基本实现了ETC车道全覆盖，收费模式也基本完成了由原来的封闭收费向分段自由流收费过渡。面对全国路网如此数量巨大的收费站和门架系统的ETC车道，其ETC性能的优劣直接影响着收费系统的稳定运行，因此，需要对ETC设计参数、指标、性能等内容进行综合且全面的测试来保障ETC系统运行正确性和有效性的关键。

目前，对于高速公路ETC性能检测主要依据《电子收费专用短程通信》(GB/T20851–2007)标准，检测人员使用手持频谱仪通过人工、单点、抽检等方式对ETC进行检测，该方法检测效率低，过程耗时长，并且需要进行封路处理，存在巨大安全隐患，一方面，每一次检测需要投入大量的检测和安全人员及相关的安全设施，一般流程为准备封路、安全设施布置、实施检测、检测完成、恢复通行，整个检测过程费力耗时，尤其针对现高速公路ETC门架系统的运行检测，传统检测方式难以开展；另一方面，现有检测手段自动化程度低、主要以单点式和人工式为主，数据处理也以纸质对的数据表格形式呈现，缺乏系统性的数据管理。

因此，本发明提出一种车载ETC数据采集装置及其方法，解决传统ETC检测仪器设备效率低下、检测耗时长、检测过程需要进行封路等突出问题，提升ETC性能检测效率，在不停车、不封路、正常车速工况下完成ETC性能检测，为ETC的稳定运营和科学管养提供了数据来源和养护依据。

发明内容

为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种车载ETC数据采集装置，包括纵向伸缩机构、垂直升降机构、水平伸缩机构和执行机构壳体；

所述纵向伸缩机构包括底盘纵梁安装支架、纵向伸缩直线运动执行机构、纵向执行机构固定座、光轴导轨、光轴直线轴承滑块、光轴导轨安装座、光轴导轨安装座端盖，所述底盘纵梁安装支架通过螺栓连接将机构总成安装在底盘纵梁上，所述光轴导轨安装座通过螺栓连接固定在所述执行机构壳体的底部，所述光轴直线轴承滑块通过螺栓连接固定在所述底盘纵梁安装支架上，所述纵向伸缩直线运动执行机构的固定端通过所述纵向执行机构固定座安装在所述纵梁安装支架上，所述纵向伸缩直线运动执行机构的活动端安装在所述光轴导轨安装座上，所述光轴导轨的固定端安装在光轴导轨安装座上，所述光轴导轨的固定端的一侧通过所述光轴导轨安装座端盖限位，所述光轴导轨的固定端的的另一侧通过轴肩限位，所述光轴导轨的活动端安装在所述光轴直线轴承滑块上；

所述垂直升降机构包括内剪叉臂、外剪叉臂、上直线导轨、下直线导轨、直线导轨滑块、上固定铰链座、下固定铰链座、上滑块铰链座、下滑块铰链座、直线运动固定端支座、剪叉臂铜套、中间转轴、推杆转轴、滑块转轴、端部转轴、垂直升降直线运动执行机构，所述上直线轴承和所述上固定铰链座通过螺栓连接固定在平台板上，所述下直线轴承、所述下固定铰链座和所述直线运动固定端支座通过螺栓连接固定在所述执行机构壳体上，所述内剪叉臂的一端通过所述端部转轴固定在所述下固定铰链座上，所述内剪叉臂的另一端通过所述滑块转轴固定在所述上滑块铰链座上，所述外剪叉臂的一端通过所述端部转轴固定在所述上固定铰链座上，所述外剪叉臂的另一端通过所述滑块转轴固定在所述下滑块铰链座上，所述内剪叉臂与所述外剪叉臂通过所述推杆转轴连接在一起，所述外剪叉臂与所述内剪叉臂通过所述中间转轴连接在一起，所述垂直升降直线运动执行机构的固定端固定在所述直线运动固定端支座上，所述垂直升降直线运动执行机构的活动端固定在所述推杆转轴上。

可选的，所述水平伸缩机构包括平台板、左侧水平直线运动执行机构、右侧水平直线运动执行机构、阵列天线、阵列天线安装座、左侧活动天线、右侧活动天线、活动天线安装支座，所述左侧水平直线运动执行机构和所述右侧水平直线运动执行机构安装在所述平台板上，所述阵列天线安装座通过螺栓连接固定在所述平台板上，所述阵列天线通过螺栓连接固定在所述阵列天线安装座上，所述活动天线安装支座通过螺栓连接紧固在所述左侧水平直线运动执行机构和所述右侧水平直线运动执行机构的轴头上，所述左侧活动天线和所述右侧活动天线通过螺栓连接固定在所述活动天线安装支座上。

可选的，所述纵向伸缩直线运动执行机构为电动缸，所述垂直升降直线运动执行机构为电动推杆，所述左侧水平直线运动执行机构和所述右侧水平直线运动执行机构为液压油缸。

可选的，所述纵向伸缩直线运动执行机构的行程至少为200mm，所述平台板的上升高度至少为800mm，所述左侧水平直线运动执行机构和所述右侧水平直线运动执行机构的行程至少为600mm。

可选的，所述垂直升降直线运动执行机构设置为直立固定剪叉式、水平固定剪叉式或者双铰链剪叉式。

可选的，所述内剪叉臂和外剪叉臂为铝型材、矩形管、方管或者板材，所述内剪叉臂和外剪叉臂的材料为钢材、铝合金、镁合金、碳纤维、工程塑料或者聚甲醛。

本发明还提供一种车载ETC数据采集方法，所述车载ETC数据采集方法使用任一所述的车载ETC数据采集装置，所述车载ETC数据采集方法包括：

将所述车载ETC数据采集装置安装在检测车前端，所述垂直升降机构与所述水平伸缩机构完全缩回在所述执行机构壳体内部；

当所述检测车开始进行收费站ETC检测时，所述纵向伸缩机构伸长至指定位置，所述垂直升降机构上升至指定位置，所述水平伸缩机构伸长至指定位置，摁下开始采集按钮，开始进行收费站ETC数据采集工作，当数据采集工作完成后，摁下结束采集按钮，所述水平伸缩机构完全收回，所述垂直升降机构下降至最低点，所述纵向伸缩机构完全收回；

当所述检测车开始进行门架系统检测时，所述纵向伸缩机构伸长至指定位置，所述垂直升降机构上升至指定位置，摁下开始采集按钮，开始进行门架系统ETC数据采集工作，当数据采集工作完成后，摁下结束采集按钮，所述垂直升降机构下降至最低点，所述纵向伸缩机构完全收回。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的车载ETC数据采集装置及其方法，所述车载ETC数据采集装置安装在行车底盘纵梁上，在不停车、不封路、正常车速工况下便成收费站和门架系统的ETC性能检测，解决传统ETC检测仪器检测效率低下、检测耗时长、检测过程需要进行封路等突出问题，提升ETC性能检测效率和精度，为ETC的稳定运营和科学管养提供了数据来源和养护依据。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的车载ETC数据采集装置三维造型图。

图2为本发明实施例一提供的收费站ETC检测时数据采集装置动作示意图。

图3为本发明实施例一提供的门架系统检测时数据采集装置动作示意图。

图4为本发明实施例一提供的正常行驶时数据采集装置动作示意图。

图5为本发明实施例一提供的垂直升降机构三维造型图。

图6为本发明实施例一提供的纵向伸缩机构三维造型图。

图7a为本发明实施例一提供的一个视角的活动天线结构尺寸图。

图7b为本发明实施例一提供的另一个视角的活动天线结构尺寸图。

图8a为本发明实施例一提供的一个视角的阵列天线结构尺寸图。

图8b为本发明实施例一提供的另一个视角的阵列天线结构尺寸图。

其中，附图标记为：1-纵向伸缩机构、2-执行机构壳体、3-垂直升降机构、4-水平伸缩机构、101-纵向伸缩直线运动执行机构、102-底盘纵梁安装支架、103-光轴直线轴承滑块、104-纵向执行机构固定座、105-光轴导轨、106-光轴导轨安装座、107-光轴导轨安装座端盖、301-下固定铰链座、302-直线运动固定端支座、303-端部转轴、304-垂直升降直线运动执行机构、305-外剪叉臂、306-下直线导轨、307-下滑块铰链座、308-直线导轨滑块、309-内剪叉臂、310-中间转轴、311-剪叉臂铜套、312-推杆转轴、313-滑块转轴、314-上直线导轨、315-上滑块铰链座、316-上固定铰链座、401-左侧活动天线、402-活动天线安装支座、403-阵列天线安装座、404-平台板、405-左侧水平直线运动执行机构、406-阵列天线、407-右侧水平直线运动执行机构、408-右侧活动天线。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的车载ETC数据采集装置及其方法进行详细描述。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的车载ETC数据采集装置三维造型图。图2为本发明实施例一提供的收费站ETC检测时数据采集装置动作示意图。图3为本发明实施例一提供的门架系统检测时数据采集装置动作示意图。如图1-3所示，本实施例提供一种车载ETC数据采集装置，包括纵向伸缩机构1、垂直升降机构3、水平伸缩机构4和执行机构壳体2；所述纵向伸缩机构1包括底盘纵梁安装支架102、纵向伸缩直线运动执行机构101、纵向执行机构固定座104、光轴导轨105、光轴直线轴承滑块103、光轴导轨安装座106、光轴导轨安装座端盖107组成。底盘纵梁安装支架102通过螺栓连接将机构总成安装在底盘纵梁上；光轴导轨安装座106通过螺栓连接固定在执行机构壳体2底部；光轴直线轴承滑块103通过螺栓连接固定在底盘纵梁安装支架102上；纵向伸缩直线运动执行机构101固定端通过纵向执行机构固定座104安装在纵梁安装支架102上，活动端安装在光轴导轨安装座106上；光轴导轨105固定端安装在光轴导轨安装座106上，固定端一侧通过光轴导轨安装座端盖107限位，另一侧通过轴肩限位，活动端安装在光轴直线轴承滑块103上。

本实施例中，所述垂直升降机构3包括内剪叉臂309、外剪叉臂305、上直线导轨314、下直线导轨306、直线导轨滑块308、上固定铰链座316、下固定铰链座301、上滑块铰链座315、下滑块铰链座307、直线运动固定端支座302、剪叉臂铜套311、中间转轴310、推杆转轴312、滑块转轴313、端部转轴303、垂直升降直线运动执行机构304组成。上直线导轨314、上固定铰链座316通过螺栓连接固定在平台板404上；下直线轴承306、下固定铰链座316、直线运动固定端支座302通过螺栓连接固定在执行机构壳体2上；内剪叉臂309一端通过端部转轴303固定在下固定铰链座301上，另一端通过滑块转轴313固定在上滑块铰链座315上；外剪叉臂305一端通过端部转轴303固定在上固定铰链座316上，另一端通过滑块转轴313固定在下滑块铰链座307上；内剪叉臂309与外剪叉臂305通过推杆转轴312连接在一起；外剪叉臂305与内剪叉臂309通过中间转轴310连接在一起；垂直升降直线运动执行机构304固定端固定在直线运动固定端支座302上，活动端固定在推杆转轴313上。

本实施例中，所述水平伸缩机构4包括平台板404、左侧水平直线运动执行机构405、右侧水平直线运动执行机构407、阵列天线406、阵列天线安装座403、左侧活动天线401、右侧活动天线408、活动天线安装支座402组成。左侧水平直线运动执行机构405和右侧水平直线运动执行机构407安装在平台板上；阵列天线安装座403通过螺栓连接固定在平台板404上，阵列天线406通过螺栓连接固定在阵列天线安装座403上；活动天线安装支座402通过螺栓连接紧固在左侧水平直线运动执行机构405和右侧水平直线运动执行机构407的轴头上，左侧活动天线401和右侧活动天线408通过螺栓连接固定在活动天线安装支座402上。

图4为本发明实施例一提供的正常行驶时数据采集装置动作示意图。图5为本发明实施例一提供的垂直升降机构三维造型图。图6为本发明实施例一提供的纵向伸缩机构三维造型图。如图4-6所示，所述纵向伸缩直线运动执行机构101、垂直升降直线运动执行机构304、左侧水平直线运动执行机构405、右侧水平直线运动执行机构407为电动缸、电动推杆、液压油缸。所述纵向伸缩直线运动执行机构101行程至少为200mm，所述平台板404的上升高度至少为800mm、左侧水平直线运动执行机构405和右侧水平直线运动执行机构407行程至少为600mm；所述垂直升降直线运动执行机构304布置方案为直立固定剪叉式或水平固定剪叉式或双铰链剪叉式；所述内剪叉臂309和外剪叉臂305可为铝型材、矩形管、方管、板材，材料为钢材、铝合金、镁合金、碳纤维、工程塑料、聚甲醛等。

图7a为本发明实施例一提供的一个视角的活动天线结构尺寸图。图7b为本发明实施例一提供的另一个视角的活动天线结构尺寸图。图8a为本发明实施例一提供的一个视角的阵列天线结构尺寸图。图8b为本发明实施例一提供的另一个视角的阵列天线结构尺寸图。如图7a、图7b、图8a和图8b所示，本实施例一种车载ETC数据采集装置，包括纵向伸缩机构1、垂直升降机构3、水平伸缩机构4和执行机构壳体2，本实施例以福特新世代全顺为行车底盘。所述纵向伸缩机构1包括底盘纵梁安装支架102、纵向伸缩直线运动执行机构101、纵向执行机构固定座104、光轴导轨105、光轴直线轴承滑块103、光轴导轨安装座106、光轴导轨安装座端盖107组成。光轴导轨105材料为45#钢材，表面做渗碳处理，直径为40mm，长度为450mm；底盘纵梁安装支架102通过螺栓连接将机构总成安装在底盘纵梁上，新世代全顺底盘纵梁的横截面尺寸为105mm×130mm，底盘纵梁安装支架102结构为U型支架，材料为7075铝合金，厚度为8mm；光轴导轨安装座106通过螺栓连接固定在执行机构壳体2底部，光轴导轨安装座106尺寸为：长×宽×高＝102mm×90mm×115mm，材料为AZ31b镁合金，合金密度为1.8g/cm

本实施例中，所述垂直升降机构3包括内剪叉臂309、外剪叉臂305、上直线导轨314、下直线导轨306、直线导轨滑块308、上固定铰链座316、下固定铰链座301、上滑块铰链座315、下滑块铰链座307、直线运动固定端支座302、剪叉臂铜套311、中间转轴310、推杆转轴312、滑块转轴313、端部转轴303、垂直升降直线运动执行机构304组成。垂直升降直线运动执行机构304布置方案为双铰链剪叉式。直线导轨为SGR15N双轴心直线导轨，直度：≦0.03/300mm，重复定位精度：0.05mm，运行速度：≦2m/s，加速度：≦10m/s

本实施例中，所述水平伸缩机构4包括平台板404、左侧水平直线运动执行机构405、右侧水平直线运动执行机构407、阵列天线406、阵列天线安装座403、左侧活动天线401、右侧活动天线408、活动天线安装支座402组成。左侧水平直线运动执行机构405和右侧水平直线运动执行机构407为伺服电动推杆，型号为DDA40，行程为650mm。活动天线尺寸为：长×宽×高＝80mm×52mm×56.5mm，如图7a和图7b所示。阵列天线外观尺寸为：长×宽×高＝1800mm×52mm×56.5mm，如图8a和图8b所示。阵列天线安装座403通过螺栓连接固定在平台板404上，阵列天线406通过螺栓连接固定在阵列天线安装座403上；活动天线安装支座402通过螺栓连接紧固在左侧水平直线运动执行机构405和右侧水平直线运动执行机构407的轴头上，左侧活动天线401和右侧活动天线408通过螺栓连接固定在活动天线安装支座402上。

本实施例公开了一种车载ETC数据采集装置，包括纵向伸缩机构、垂直升降机构、水平伸缩机构和执行机构壳体，水平伸缩机构实现两个活动天线的水平展开与收回，垂直升降机构实现阵列天线和活动天线垂直方向上的升降，纵向伸缩机构实现垂直升降机构和水平伸缩机构在车辆行驶方向上的伸缩。本实施例提供的技术方案将车载ETC数据采集装置安装在行车底盘纵梁上，在不停车、不封路、正常车速工况下便可对收费站和门架系统的ETC性能检测，解决传统ETC检测仪器检测效率低下、检测耗时长、检测过程需要进行封路等突出问题，提升ETC性能检测效率和精度，为ETC的稳定运营和科学管养提供了数据来源和养护依据。

实施例二

本实施例提供一种车载ETC数据采集方法，所述车载ETC数据采集方法使用实施例一提供的车载ETC数据采集装置，具体内容可参照上述实施例一的描述，此处不再赘述。

参见图4，本实施例将车载ETC数据采集装置安装在检测车前端，此时垂直升降机构3与水平伸缩机构4完全缩回在执行机构壳体内部。

参见图2，当检测车开始进行收费站ETC检测时，纵向伸缩机构1伸长至指定位置，垂直升降机构3上升至指定位置，水平伸缩机构4伸长至指定位置，摁下开始采集按钮，开始进行收费站ETC数据采集工作；数据采集工作完成后，摁下结束采集按钮，水平伸缩机构4完全收回，垂直升降机构3下降至最低点，纵向伸缩机构1完全收回。

参见图3，当检测车开始进行门架系统检测时，纵向伸缩机构1伸长至指定位置，垂直升降机构3上升至指定位置，摁下开始采集按钮，开始进行门架系统ETC数据采集工作；数据采集工作完成后，摁下结束采集按钮，垂直升降机构3下降至最低点，纵向伸缩机构1完全收回。

本实施例公开了一种车载ETC数据采集方法，车载ETC数据采集装置包括纵向伸缩机构、垂直升降机构、水平伸缩机构和执行机构壳体，水平伸缩机构实现两个活动天线的水平展开与收回，垂直升降机构实现阵列天线和活动天线垂直方向上的升降，纵向伸缩机构实现垂直升降机构和水平伸缩机构在车辆行驶方向上的伸缩。本实施例提供的技术方案将车载ETC数据采集装置安装在行车底盘纵梁上，在不停车、不封路、正常车速工况下便可对收费站和门架系统的ETC性能检测，解决传统ETC检测仪器检测效率低下、检测耗时长、检测过程需要进行封路等突出问题，提升ETC性能检测效率和精度，为ETC的稳定运营和科学管养提供了数据来源和养护依据。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。