在收费站设置入口车道无人值守发卡机设备，通过自动车型判别设备判别车型，检测器自动检测到车辆，司机按键、自动无人值守发卡机发卡，提高了入口车道效率，减少人员投入。

一．无人值守发卡车道设备组成

每条无人值守发卡车道应至少有下列设备
1．无人值守发卡机
2．车道控制器（可以安装在无人值守发卡机内部）
3．2-5台非接触IC卡读读写器（安装在无人值守发卡机内部）
4．通行信号灯
5．雨棚信号灯
6．雾灯
7．电动栏杆机
8．手动栏杆机
9．对讲电话（安装在无人值守发卡机内部）
10．2个单通道车辆检测器（安装在无人值守发卡机内部）
11．黄色闪光报警器（安装在无人值守发卡机顶部）
12．车道摄像机
13．车牌识别系统
14．字符叠加器
15．自动车辆分型器

二．无人值守发卡机结构功能要求

无人值守发卡机应有下列部件组成

1．外机箱
机箱应采用A3冷轧钢板，外表面进行酸洗磷化喷塑，具有防水、防尘、            防锈、散热等功能。外箱的侧面、顶面、后门应采用双层结构，防止阳光直射造成机箱内温度过高，在合适的位置安装轴流风扇，保证内部的热空气能够迅速的排到机箱外部。保证发卡机和内置车道控制器的正常工作。            机箱的外部应采用醒目的黄色，迎车的方向应具有醒目的红、白相间的反光膜，卡口处应向外突出，目的是为了卡机不被行驶的车辆撞坏，卡机的后门必须能够打开至180度的角度，保证更换卡夹或者维护时人员的安全。            机箱的前面板上下应各设置两个出卡口、一个取卡按钮、一个对讲按钮，方便大车和小车司机上或下位置的按钮取卡。每个卡口上方应对应一个出卡指示灯。另外发卡机前面板上应留有一个对讲电话、一个语音提示的扬声器的安装位置，通声孔应有防水措施。整个面板应布局合理、美观大方，有醒目的取卡提示。

2．4套独立的发卡机机芯
每个卡口内部都对应有一套独立的自动发卡机构，每套独立的自动发卡机构通过RS232C通讯接口和发卡机核心控制器连接。每套机构都具有独立的发卡机构和控制电路，当其中一套处于发卡状态时，另一套准备。一套机构发卡完成后，另一套自动开始工作。装卡时不需中断发卡机工作。两套机构工作和切换对使用没有区别，若正在发卡的机构出现异常时，另一套机构可以自动接替其工作。两套机构相应备份和轮换，可以保证很高的可靠性，实现真正的无人值守。

3．发卡机核心控制器

• 核心控制器应具有下列功能：

• 检测4台发卡机构的工作状态和取卡按钮的状态上传车道控制器

• 接受车道控制器的通讯命令，完成4台独立卡机的协调控制

• 自动控制非接触IC卡天线的切换

• 接受、执行语音提示信息并播放

• 核心控制器应满足下列要求：

• 嵌入式工业级32位微处理器，主频大于60MHZ

• 内存≥16MByte

• 10M/100M自适应以太网接口用于远程程序升级

• 6个以上RS232串口，其中1个用于和车道控制器通讯，另外用于和4台发卡机构和语音IO模块通讯

• 嵌入式实时多任务操作系统

4．I\O及语音控制单元
I\O及语音控制单元实时采集取卡按钮的状态，通过核心控制器上给车道控制器，并控制出卡指示灯的闪烁，并按照语音命令播出固化在模块中的语音芯片中语音内容，如“请按键取卡”、“请取卡”、“请再次按键”、“谢谢请走好”等。它通过RS232接口同核心控制器通讯。

5．非接触IC卡读写器天线板
在上下发卡机构的卡道下方安装大车读写天线板和小车读写天线板，卡道中的非接触IC卡到天线板的距离不能超过5cm，每块板上有2个读写天线分别对应左右两个出卡机，由核心控制器完成左右的切换，其中大车读写天线板上有两个继电器，可以切换到位于紧急发卡终端紧急刷卡天线上。车道控制器可通过命令把天线切换到左侧、右侧或紧急刷卡天线上。出现故障情况时，如卡机断电，此时天线必须切换到紧急刷卡天线上。

6．调试维护终端模块

在全自动发卡机的右侧内置调试维护终端模块，调试时需设置发卡机参数或当出现机构紧急故障时，现场调试维护或紧急发卡操作，比如出现坏卡时需要人工操作出卡。调试维护终端模块由240×64点阵的LCD显示屏、4×4的防水键盘和紧急刷卡天线组成，LCD显示屏全汉字界面，采用CCFL背光，发卡机正常工作时，背光关闭。调试、设置参数、应急刷卡时背光打开。调试人员可通过终端设置发卡机的工作模式、IP地址等基本的工作参数，当出现发卡机构故障时，发卡员可通过维护终端进行发卡操作，根据LCD显示屏上提示的界面，从键盘输入车型参数，紧急刷卡天线刷卡，完成发卡操作。
调试终端模块采用RS232接口同车道控制器通讯。

7．车道控制器、卡机等供电电路及车道外设的接线端子
车道控制器、卡机核心控制器和每台发卡机构的电源应有不同的电源开关控制，车辆检测器、非接触IC卡读写器的电源应和车道控制器为同一路电源，发卡机内应留有车道外设的接线端子，方便和车道控制接口，在整个电源的进线端应安装20KA电源避雷器。

8．  其他设备的安装位置
无人值守发卡机必须预留下列设备的安装位置和物理、电器接口

• 车道控制器

• 2个车辆检测器

• 4个非接触IC卡读写器及电源

• 对讲电话

• 黄色闪光报警器

• 字符叠加器

三．车道控制器

无人发卡车道的车道控制器安装在无人值守发卡机的机箱内，由工业级计算机和外设控制器组成。

车道控制器可采集自动栏杆机、手动栏杆机、车辆检测器、紧急报警开关等输入信号，按照预定的发卡车道程序，完成对车道设备的控制，如：控制发卡机准备卡、读写卡、发卡、图像抓拍、车道的开放和关闭（雨棚灯信号灯）、车辆的通行指示（车道指示灯、自动栏杆机的开放和关闭）、当出现违章闯关、发卡机构故障、卡夹空需要更换卡夹时，车道设备控制程序自动启动黄闪报警器报警，处理完毕自动关闭黄闪报警器。

车道控制器单元采用RS232C接口与发卡机核心控制器连接。

车道控制器单元具有32路数字I/O单元和隔离驱动单元和隔离驱动单元，输出采用继电器输出或集电极开路输出完成对强电设备的控制，16输入采用光电耦合电路，保证外部设备的强信号和浪涌信号不会损坏内部的电路。

车道控制器的配置应不低于有人发卡车道的配置，采用4U工控机机箱

工控机的安装应有减震措施。

四． 车辆检测器

发卡机内部已预留2个车辆检测器（VLD）安装位置，外接环形检测线圈。抓拍车辆检测器提供给车道控制器的抓拍触动信号，并可限制无车取卡。有车时按动按钮才能发卡。车辆进入或离开检测线圈的信号送到工控机，控制对车辆进行图像抓拍。

车道控制器利用自动栏杆机栏杆下的过车线圈的车辆检测单元的车辆通过信号，从而控制电动栏杆机的下落，并将此信号上传到收费站监控室，也可作为车辆统计信号。也可实现自动栏杆机自动落杆功能。

五． 非接触IC卡读写器

3个非接触IC卡读写器分别用于：A.上工位IC卡读写。B.下工位IC卡读写。C.粤通卡读写。因每两个工位之间只有1个IC卡读写器，需要对读写射频天线进行切换，所以非接触IC卡读写器必须采用分体式读写器。

六． 自动车辆分型器

能够实现对湖南省地方标准规定的5种车型进行自动分类，能够在湖南省高温、高湿、多雨的气候下稳定工作，为了提高车类分型器的使用寿命，轮轴识别器不应采用机械式的轮轴识别器，而应采用压电式的传感器。

自动车辆分型器有下列部件组成：
1．  自动分型控制器
2．  压电式轮轴识别控制器和传感器
3．  红外车辆分离器
4．  线圈式车辆检测器

自动分型控制器、压电式轮轴识别控制器、红外车辆分离器的接收器安装在一个室外机箱内，红外车辆分离器的发送器，安装在另一个室外机箱内，两机箱分别安装在车道的两侧，相距约4米，距离自动发卡机16-17米，横向压电式传感器和斜向压感安装于两个机箱中间，靠近车道的左侧，长度均为1.7米，分别测量轴数和轮数，使用同轴电缆接入轮轴识别控制器。

自动分型控制器不断采集红外车辆分离器的车辆有无信号、车头高度信号和轮轴信号来判断通过车辆的车型，并且检测来自抓拍线圈式车辆检测器和栏杆机下的车检器的车辆通过信号，用来解决由于车辆长度的不同而引起的车辆队列问题，当司机取卡时，已经输出当前的车辆的车型信号到车道控制器的数字IO卡。

车辆分型器的性能指标：
供电电源：24VAC±10%  
功耗：≤100W
通讯接口：3位数字量输出 或RS232/RS485
工作温度：-20℃——50℃
工作湿度：5——100%RH
检测精度：≧97%

七． 其他设备

无人值守发卡车道的其他设备与有人值守车道的配置相同。

八．无人发卡车道的功能

1. 实现司机按钮取卡，无人发卡功能，包括读写、发卡、线圈检测及外部设备控制数据通讯功能。
2. 上下卡口，便于大、小车司机操作。
3. 能实现有车取卡，且每次只能取一张卡，由处于发卡机前的检测线圈控制。
4. 上下卡口均包括两套发卡机构，并能自动切换和自动接替，以应对换卡箱、卡机异常、读写异常等情况，而不影响连续发卡。出卡时，对应机构有指示闪烁提示。
5. 具有对讲功能，上下各有一对讲按钮，司机可以同监控室对讲。
6. 具有语音提示功能，举例：当取卡车辆到达取卡位置时，卡机自动播放提示语音“你好，请按键取卡”，司机按键后到发出卡期间，播放“请稍候”，卡发出后，播放“请取卡”，司机取卡后，播放“谢谢，一路顺风”，栏杆抬起放行。
7. 工控机制少配置6个RS232串口、 图像采集卡、I/O卡和字符叠加器等板卡设备。
8. 内置光电隔离驱动单元，能控制电动栏杆机、雨棚信号灯、车道通行灯、报警器等设备，能检测栏杆机线圈和取卡线圈。
9.卡机侧面安装有人工操作终端，包括刷卡天线、专用键盘和点阵显示屏，可以进行设备维护和应急人工发卡。
10.卡机应能适应室外环境工作，能抵抗室外高低温、潮湿天气，防护标准IP53。
11.内装4台非接触IC卡读写器，四套读写天线并含切换控制电路。
12.卡机顶部装有黄色闪光报警器，在车辆闯关、出现坏卡、卡发完等情况时，发出声光报警。
13．无人发卡机应在本地观察每一个发卡机构的现有卡数，并且可通过车道控制器远传到收费站的IC卡管理计算机

九．管理控制系统应用软件描述

管理控制系统应用软件是整个系统的核心组成部分，它不仅完成对所有外场设备的状态、外场设备检测数据的采集，同时又为控制设备的合理应用提供手段。使无人值守发卡系统能够接收司机的取卡请求，由系统自动获取车辆的车辆信息后进行写卡，自动控制发卡机发卡，自动控制电动栏杆进行车辆放行。
根据系统的功能和特点，将管理控制系统应用软件功能概括如下：

1.   用户使用管理控制软件，必须输入口令，登录系统后方可使用。
2.  系统操作员分级进行管理，系统内置三种操作权限：来宾、操作员、管理员。不同的操作权限对系统的操作能力大小不同。
3.  为利于用户对整个发卡状态以及设备运行状况有直观、清楚的认识，系统以图形化方式显示卡数、是否写卡成功…等等， 还包括显示通行信号灯、雨棚信号灯、电动栏杆机、2个单通道车辆检测器、黄色闪光报警器、车道摄像机、车牌识别系统、自动车辆分型器的状态。
4.  动态实时显示设备状态、检测数据和上传数据。
5.  系统对设备故障、通讯故障、设备报警等提供界面和声音两种方式报警方式，并自动保存事件时间、位置等信息。
6.  对设备的操作，同样以模拟图为基础，通过用户使用鼠标对设备的双击或右键快捷菜单等方式可直接实现对设备的控制。对卡箱有3种不同的操作（更换卡箱；装入卡箱；强行取出卡箱）按系统菜单来完成。
7.  实时采集卡机工作状态，包括当前发卡数、剩余卡数、工作模式等。并可对显示内容进行编辑、修改显示内容。系统单卡箱是600张卡,无人值守四个卡箱的总数是2400张,因此会产生额外卡.已经确认过,现路段上系统，只是会在界面上提示额外卡消息，分中心、中心都不会报警，不会对额外卡作出处理，对卡的总数计数等没有影响，更不会影响正常交易。
8.  通过与设备的通讯，实时检测其它车道设备的工作状态。
9.  系统提供自诊断功能，实现对车道设备进行自诊断，可判断设备通讯状态设备工作状态，并实时报警到监控中心。
10. 提供向上级监控中心上传数据的接口，分中心、中心能够正确查询、统计、打印发卡数等相关数据。
11. 强大日志管理功能，对系统发生的事件和操作员进行的操作均进行记录，并提供查询手段，以方便管理。

管理控制系统应用软件采用面向对象的编程方式，所有功能已高度模块化，以DLL的形式组合到系统。应用软件由管理控制框架程序和设备子模块、应用子模块、功能子模块组合而成。管理控制框架程序负责组合各功能模块，并提供数据库、通讯等其它功能。设备子模块有发卡机模块、车道其它外设模块等。应用模块有监控应用模块、通讯应用模块、方案应用模块等。功能子模块有设备管理、卡片管理、查询、报表、事件输入等。

采用模块化结构设计使系统的功能具有极强的扩展性和通用性。各个子模块的功能独立，处理上与其它子模块没有直接关系。单个功能模块出现问题，不会影响整个系统软件和其它模块。使系统具体极高的稳定性和鲁棒性。同时也使系统具有了优良的二次开发特性。