本发明属于道路设备技术领域，具体涉及一种高速公路自助缴费方法。
背景技术：
随着社会车辆保有率的不断增加，给高速公路带来的压力越来越大。特别是收费站的压力。车辆进出高速公路都要经过收费站。对于靠近城市或城市周边的收费站更能体会到车流量造成的压力。
随着电子不停车收费系统（electronictollcollection）的推广，在高速出口处设置了多个etc车道以及1至2个混合车道。在etc车道，拥有合法身份的用户在使用etc车道时，etc系统自动完成车辆识别与扣款等操作。在混合车道，装载etc车载单元的车辆也可以进行etc车辆识别和扣款，没有装载etc车载单元可以通过人工完成缴费。
现有技术中，混合车道需要人员24小时进行值守，增加了人员的使用量和疲劳强度。
技术实现要素：
本发明要解决的问题是提供一种高速公路自助缴费方法，在混合车道通过自助缴费机器人的使用，减少人员的使用量，降低用工成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高速公路自助缴费方法，基于布置在高速出口处的自助缴费系统，所述自助缴费系统包括车牌识别装置、车型识别装置、etc路侧单元、自助缴费机器人和栏杆机，包括以下步骤：
步骤a、车牌识别装置和车型识别装置分别对进入出站队列车辆的车牌和车型进行识别并将车辆的车牌和车型信息上传至后台服务器，后台服务器将车辆的车牌和车型信息进行绑定；
步骤b、etc路侧单元分别与出站队列中安装有车载单元的车辆和后台服务器进行交互并进行缴费操作，如果缴费成功后台服务器将此车辆标记为已缴费，否则标记为安装有车载单元但未缴费成功；
步骤c、出站队列中的车辆行驶至栏杆机前时，自助缴费机器人对此车辆的车牌进行拍照并识别，然后将车牌信息上传至后台服务器：
（1）、如果进入出站队列的车辆安装有车载单元且缴费成功，栏杆机放行当前车辆；
（2）、如果进入出站队列的车辆安装有车载单元但未缴费成功，自助缴费机器人移动至当前车辆的司机室位置的一侧并提示司机刷etc卡，缴费成功后，后台服务器将此车辆标记为已缴费，栏杆机放行当前车辆，否则后台服务器通知进行人工处理；
（3）、如果进入出站队列的车辆未安装车载单元，自助缴费机器人移动至当前车辆的司机室位置的一侧，提示司机进行插卡操作，司机插卡后自助缴费机器人读取卡片信息并上传后台服务器，后台服务器计算缴费金额并通过自助缴费机器人提示缴费，司机通过刷卡或扫码进行支付，支付完成后，后台服务器将此车辆标记为已缴费，栏杆机放行当前车辆。
本发明的有益效果是：1、通过设计自助缴费机器人代替现有的人工方式以及不同情况下的缴费情形的处理，减少了人员使用量，降低用工成本；2、自助缴费机器人采用人形结构，外观亲民；自带的车牌抓拍和激光识别设备和显示及提示等设备，结构紧凑，占用空间小，集成度高，利于司机快速出高速收费站；缴费和收卡配套设计了伸缩结构，便于司机将卡插入收卡口以及通过扫码或刷卡缴费；在行走部设置了导轨以及导向轮和防倾覆轮，以防止移动过程中发生倾覆。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明中自助缴费系统的结构示意图；
图2是本发明中自助缴费机器人的主视图；
图3是本发明中自助缴费机器人的侧视图；
图4是本发明中自助缴费机器人中安装箱体的结构示意图；
图5是本发明中自助缴费机器人中行走部的结构示意图。
附图中,1、车牌抓拍器，2、激光雷达，3、显示屏，4、二维码扫码枪，5、刷卡器，6、收卡口，7、补光灯，8、行走支架，9、主动轴，10、从动轴，11、主动轮，12、从动轮，13、减速器，14、导轨，15、导向轮，16、防倾覆轮，17、驱动电机，18、安装箱体，19、机器人身体外壳，19-1、孔，20、机器人头部外壳，21、监控相机，22、伸缩板，23、喇叭，24、指示灯；
a代表车牌识别装置，b代表车型识别装置，c代表自助缴费机器人，d代表栏杆机，e代表etc路侧单元。
具体实施方式
参见附图1，本发明提供了一种自助缴费系统，包括车牌识别装置a、车型识别装置b、自助缴费机器人c、栏杆机d和etc路侧单元e。车牌识别装置a用于对进入出站队列车辆的车牌进行识别。车型识别装置b用于对进入出站队列车辆的车型进行识别。自助缴费机器人c用于对队列中的车辆的车牌和扫描车辆轮廓以及收卡、缴费等。栏杆机d用于实现对出站道路的监控管理。etc路侧单元e用于与车辆内的车载单元进行通讯。
参见附图2-5，上述的自助缴费机器人c包括行走部、固定在行走部上的机器人本体、设置在机器人本体的顶部的车牌抓拍器1、设置在机器人本体的中部的用于扫描车辆轮廓的激光雷达2、显示屏3、二维码扫码枪4、刷卡器5和收卡口6以及设置在机器人本体的底部的补光灯7。
参见附图5，上述的行走部包括行走支架8、借助轴承等组件可转动地设置在行走支架8上的主动轴9和从动轴10、分别设置在主动轴9两端的主动轮11、分别设置在从动轴10两端的从动轮12以及驱动主动轴9旋转的驱动电机17。驱动电机17固定在行走支架8上并且与配套的减速器13相连。减速器13的输出轴通过皮带轮传动组件或齿轮传动组件与主动轴9相连以使驱动电机17的动力传递至主动轴9。本实施例中采用的是皮带轮传动组件。
上述的行走部还包括与车道平行设置的两个截断面呈工字形的导轨14（两个导轨14均固定在地面上）。位于行走支架8同一侧的主动轮11和从动轮12对应接触在其中一个导轨14的顶面上。为了防止行走部在驱动机器人本体移动时由于卡滞等原因而发生倾覆，在行走支架8的下方设有与导轨14的腹板相接触的导向轮15以及与导轨14的顶部内侧相接触的防倾覆轮16。导向轮15和防倾覆轮16通过配套的支架与行走支架8相连，并且在行走支架8的行进方向上的两侧均设置有两组。
参见附图2-4，机器人本体包括与行走部相连的安装箱体18、套装在安装箱体18外的机器人身体外壳19和与安装箱体18的顶部相连的机器人头部外壳20。车牌抓拍器1设置在机器人头部外壳20内并且在机器人头部外壳20内还设有与车牌抓拍器1并排设置的监控相机21。激光雷达2和显示屏3固定在安装箱体18上，并且显示屏3位于激光雷达2的下方。二维码扫码枪4、刷卡器5和收卡口6均设置在伸缩板22上。伸缩板22位于显示屏3的下方并借助伸缩驱动装置与安装箱体18相连并且在伸缩板22上固定有与收卡口6相配套的收卡装置。伸缩驱动装置可以是电动推杆、电机驱动下的齿轮齿条机构等。通过设计伸缩驱动装置和伸缩板22，伸缩板22向司机移动以利于扫码/刷卡支付以及收卡。补光灯7固定在机器人身体外壳19上，以为车牌抓拍器1在夜间和光线暗的天气下提供照明。在安装箱体18上设有用于发出提示音的喇叭23，在机器人身体外壳19上设有与喇叭23相配合的孔19-1。在机器人身体外壳19的一侧或两侧设有指示灯24，用于向司机发出提示信号。
基于上述的自助缴费系统，本发明提供了一种高速公路自助缴费方法，基于布置在高速出口处的自助缴费系统，包括以下步骤。
步骤a、车牌识别装置a和车型识别装置b分别对进入出站队列车辆的车牌和车型进行识别并将车辆的车牌和车型信息上传至后台服务器，后台服务器将车辆的车牌和车型信息进行绑定；
步骤b、etc路侧单元e分别与出站队列中安装有车载单元的车辆和后台服务器进行交互并进行缴费操作，如果缴费成功后台服务器将此车辆标记为已缴费，否则标记为安装有车载单元但未缴费成功；
步骤c、出站队列中的车辆行驶至栏杆机d前时，自助缴费机器人c对此车辆的车牌进行拍照并识别，然后将车牌信息上传至后台服务器。此时需要考虑以下三种情况，分别对应不同的处理方式。
（1）、如果进入出站队列的车辆安装有车载单元且缴费成功，后台服务器或者自助缴费机器人c通知栏杆机d放行当前车辆。
（2）、如果进入出站队列的车辆安装有车载单元但未缴费成功，自助缴费机器人c移动至当前车辆的司机室位置的一侧并提示司机刷etc卡，此时伸缩驱动装置驱动伸缩板22向司机移动便于司机刷卡，缴费成功后，伸缩驱动装置驱动伸缩板22复位、后台服务器将此车辆标记为已缴费。后台服务器或者自助缴费机器人c通知栏杆机d放行当前车辆，否则有可能是etc卡内余额不够等原因，需要后台服务器通知进行人工处理。
（3）、如果进入出站队列的车辆未安装车载单元，自助缴费机器人c移动至当前车辆的司机室位置的一侧，伸缩驱动装置驱动伸缩板22向司机移动便于司机并提示司机进行插卡操作。司机将通行卡片插入至收卡口6并被收卡装置读取和回收。自助缴费机器人c读取卡片信息并上传后台服务器，后台服务器计算缴费金额并通过自助缴费机器人c提示缴费，司机通过刷卡或扫码进行支付，支付完成后，伸缩驱动装置驱动伸缩板22复位、后台服务器将此车辆标记为已缴费。后台服务器或者自助缴费机器人c通知栏杆机d放行当前车辆。
在本骤中自助缴费机器人通过激光雷达2扫描当前车辆的轮廓并与后台服务器中当前车辆的车型信息比对得到司机室位置，然后自助缴费机器人移动至当前车辆的司机室位置的一侧。
便于后期进行查询，在本步骤中自助缴费机器人通过监控相机21对司机刷etc卡、插卡和支付过程进行拍摄并保存。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
1.一种高速公路自助缴费方法，基于布置在高速出口处的自助缴费系统，所述自助缴费系统包括车牌识别装置、车型识别装置、etc路侧单元、自助缴费机器人和栏杆机，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、车牌识别装置和车型识别装置分别对进入出站队列车辆的车牌和车型进行识别并将车辆的车牌和车型信息上传至后台服务器，后台服务器将车辆的车牌和车型信息进行绑定；
步骤b、etc路侧单元分别与出站队列中安装有车载单元的车辆和后台服务器进行交互并进行缴费操作，如果缴费成功后台服务器将此车辆标记为已缴费，否则标记为安装有车载单元但未缴费成功；
步骤c、出站队列中的车辆行驶至栏杆机前时，自助缴费机器人对此车辆的车牌进行拍照并识别，然后将车牌信息上传至后台服务器：
（1）、如果进入出站队列的车辆安装有车载单元且缴费成功，栏杆机放行当前车辆；
（2）、如果进入出站队列的车辆安装有车载单元但未缴费成功，自助缴费机器人移动至当前车辆的司机室位置的一侧并提示司机刷etc卡，缴费成功后，后台服务器将此车辆标记为已缴费，栏杆机放行当前车辆，否则后台服务器通知进行人工处理；
（3）、如果进入出站队列的车辆未安装车载单元，自助缴费机器人移动至当前车辆的司机室位置的一侧，提示司机进行插卡操作，司机插卡后自助缴费机器人读取卡片信息并上传后台服务器，后台服务器计算缴费金额并通过自助缴费机器人提示缴费，司机通过刷卡或扫码进行支付，支付完成后，后台服务器将此车辆标记为已缴费，栏杆机放行当前车辆。
2.根据权利要求1所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：在步骤c中自助缴费机器人通过扫描当前车辆的轮廓并与后台服务器中当前车辆的车型信息比对得到司机室位置，然后自助缴费机器人移动至当前车辆的司机室位置的一侧。
3.根据权利要求1所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：在步骤c中自助缴费机器人对司机刷etc卡、插卡和支付过程进行拍摄并保存。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：所述自助缴费机器人包括行走部、固定在所述行走部上的机器人本体、设置在所述机器人本体的顶部的车牌抓拍器（1）、设置在所述机器人本体的中部的用于扫描车辆轮廓的激光雷达（2）、显示屏（3）、二维码扫码枪（4）、刷卡器（5）和收卡口（6）以及设置在所述机器人本体的底部的补光灯（7）。
5.根据权利要求4所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：所述机器人本体包括与所述行走部相连的安装箱体（18）、套装在所述安装箱体（18）外的机器人身体外壳（19）和与所述安装箱体（18）的顶部相连的机器人头部外壳（20）；
所述车牌抓拍器（1）设置在所述机器人头部外壳（20）内；
所述激光雷达（2）和所述显示屏（3）固定在所述安装箱体（18）上，所述二维码扫码枪（4）、所述刷卡器（5）和所述收卡口（6）均设置在伸缩板（22）上，所述伸缩板（22）借助伸缩驱动装置与所述安装箱体（18）相连，在所述伸缩板（22）上固定有与所述收卡口（6）相配套的收卡装置；
所述补光灯（7）固定在所述机器人身体外壳（19）上。
6.根据权利要求4所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：在所述机器人头部外壳（20）内还设有与所述车牌抓拍器（1）并排设置的监控相机（21）。
7.根据权利要求4所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：在所述安装箱体（18）上设有喇叭（23），在所述机器人身体外壳（19）上设有与所述喇叭（23）相配合的孔（19-1）。
8.根据权利要求4所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：在所述机器人身体外壳（19）的一侧或两侧设有指示灯（24）。
9.根据权利要求4所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：所述行走部包括行走支架（8）、设置在所述行走支架（8）上的主动轴（9）和从动轴（10）、设置在所述主动轴（9）两端的主动轮（11）、设置在所述从动轴（10）两端的从动轮（12）以及驱动所述主动轴（9）旋转的驱动电机（17）。
10.根据权利要求9所述的高速公路自助缴费方法，其特征在于：所述行走部还包括与车道平行设置的两个截断面呈工字形的导轨（14），在所述行走支架（8）的下方设有与所述导轨（14）的腹板相接触的导向轮（15）以及与导轨（14）的顶部内侧相接触的防倾覆轮（16）。
技术总结