收费车道

收费车道（精选五篇）

收费车道 篇1

关键词：收费站扩建,通行能力,适用年限

1 项目背景

为保障高速公路使用者的权益，提高高速公路的通行、收费效率，广东省高速公路有限公司湛江分公司拟对茂湛高速公路茂名收费站进行扩建改造。

茂湛高速公路于2001年建成通车。目前，茂湛收费系统均采用封闭式的收费制式，收费方式为“人工判别车型，人工收费，计算机管理，CCTV监视，检测器校核”的半自动收费方式。茂名收费站现有入口车道4条，出口车道7条，其中出入口各有1条免费专用车道，1条ETC车道，可用车道为入口2条，出口5条。

2 茂名收费站通行能力计算

收费广场的通行能力与收费车道数、收费服务时间、收费服务水平有关[1,2,3]。

2.1 交通量计算

交通量采用标准设计小时交通量(DHV)，一般采用第30位高峰小时交通量比较合适，可由年平均日交通量(AADT)按式(1)计算得出：

式中：DHV(单向)为单向设计小时交通量;AADT(双向)为设计年限的双向合计年平均日交通量;K为设计小时交通系数，即第30位小时交通量与AADT之比值;D为方向不均衡分布系数，即第30位小时车辆多的方向交通量与双向总交通量之比值。

2.2 收费服务时间

服务时间指车辆进出收费站所用的时间，以s计。服务时间越短，服务效果越好，通行能力越大。一般来说，服务时间服从正态分布。

服务时间原则上封闭式收费站入口为6～8 s，出口为14～20 s;计重收费方式出口为30～60 s，省界联合收费站为20～26 s;开放式和混合式收费站原则上定为12～14 s。当大型货车和拖挂车(集装箱车)占有量达到30%以上时，服务时间可取上限。

2.3 收费服务水平

服务水平以各收费车道平均等待的车辆数表示。在一定交通量条件下，平均等待收费的车辆越少，其服务水平就越高，但所需的车道数就越多。一般以平均等待1辆车为宜。但是，由于受地形条件及其它原因限制，采用此值有困难时，在不妨碍交通的情况下，其值可以选取到3.0。

2.4 茂名收费站通行能力计算

根据茂名收费站对于各类车型数量的统计可以得到各类车型在总车型数中所占的比例，对各种车型所占比例与所对应的车型系数的乘积求和就可以得到车辆折算系数。茂名收费站各类型车情况见图1。其中一类车、二类车的车型系数为1，三类车的车型系数为1.5，四类车的车型系数为2，五类车的车型系数为3，计算得到的折算比例为1.385。

茂名收费站可用车道为入口2条、出口5条车道，出入口还各有1条免费专用车道，以及1条ETC车道。在正常2进5出无法满足车辆通行需要时，由于免费车相对较少，可以将免费专用车道作为收费车道以保证日车流量的畅通。因此，可以按照每1车道平均等待车数为1或3两种情况计算茂名收费站的通行能力。其中K=0.12，服务时间收费站入口为6 s、出口为14 s。计算情况见表1、表2。

3 日车道车流通行能力分析

3.1 非节假日车流量情况

分析2007年上半年日均车流量车道通行情况，出口最高日平均车流量为6 155辆/d，入口最高日平均车流量为5 767辆/d，在不开通免费车道的前提下，均能满足车流量通行需要，计算情况见表3。

辆/d

按照现有收费站的通行能力，在2010年将需使用免费车道才能保证日车流量的畅通，而2013年后即使开通免费车道都将无法保证车流量畅通，需使用复式亭才能确保车辆畅通。而如果需要满足2020年车流量需求，按照每1车道平均等待车数为3辆计算，需6条入口车道，12条出口车道，其中出入口各有1条免费专用车道以及1条ETC车道。

3.2 节假日车流量情况

分析2007年上半年车流高峰车流量通行情况，出口有5 d超过8 838辆/d，即有5 d即使开放免费通道，也无法满足车流通行，需使用复式亭才能确保车辆畅通;而入口则有7 d超过6 231辆/d，即有5 d将开放免费通道，且2 d超过9 834辆/d，即有2 d即使开通免费通道，也无法满足车流通行，需使用复式亭才能确保车辆畅通。

4 日高峰小时交通量进行分析

分析2007年上半年车流日高峰小时流量通行情况，小时最高峰车流量使用车道情况为：

茂名站入口车流高峰期主要集中的时间段是9:00～11:00,13:00～15:00，出口车流高峰期主要集中在14:00～19:00。

1～6月份茂名站入口可用车道足够日小时高峰车流量通行的只有41 d(有41 d小时高峰车流量没超过260车次)，需开通免费车道才能满足车辆的通行要求的有108 d(有108 d小时高峰车流量超过260车次而小于410车次)，而不能完全保证车辆通行的就有32 d(有32 d小时高峰车流量超过410车次)。

1～6月份茂名站出口可用车道足够日小时高峰车流量通行的有120 d(有120 d小时高峰车流时没超过304车次)，需开通免费车道才能满足车辆的通行要求的有34 d(有34 d小时高峰车流量超过304车次而小于368车次)，不能完全保证车辆通行的有27 d(有27 d小时高峰车流量超过368车次)。

5 增加车道后通行能力以及适用年限计算

随着经济向着集约型、节约型发展，各类车型所占比例也会有所变化，小型车增长速度最快，所占比例将会有所增加;大型车增长也较快，但所占比例仍会小幅下降;中型车增长较慢，所占比例下降幅度较大，见表4，折算系数为1.32。

茂名收费站现可用车道为入口2条，出口5条，出入口还各有1条免费专用车道以及1条ETC车道。通过对交通量的分析，结合相关文件的要求以及用地的限制，建议出入口各扩建1条车道，即入口3条、出口6条车道，出入口还各有1条免费专用车道以及1条ETC车道。在正常3进6出无法满足车辆通行需要时，可以将免费专用车道作为收费车道以保证日车流量的畅通。

按照每1车道平均等待车数为1或3两种情况计算茂名收费站的通行能力。其中K=0.12，服务时间收费站入口为6 s，出口为14 s。计算情况见表5。

按照扩建后收费站的通行能力，在2013年将需使用免费车道才能保证日车流量的畅通，而2015年后即使开通免费车道都将无法保证车流量畅通，需使用复式亭才能确保车辆畅通。

参考文献

[1]陈宽民,严宝杰.道路通行能力分析[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2]王炜.交通工程学[M].南京:东南大学出版社,2000.

收费站ETC车道安全之我见 篇2

ETC即电子不停车收费，它为广大客车司机提供了便利，提高了收费站的收费效率，如果普遍推广可以大大减轻收费站人员紧张、堵车的压力。对于收费站司机来说意义深远。

孙子兵法说“不尽知用兵之害者，则不能尽知用兵之利也”我的理解是不管在战场还是在现实生活中，不能详尽了解一个事物的害处，就不能全面了解这一事物的益处。对于ETC车道也是一样，它给我们带来便利的同时又极大威胁收费员的人身安全。

不停车收费车就不必停下来，车速掌握在司机脚下。如果把车辆比作一只飞行的弓箭,而弓的圆满程度完全掌握在司机脚下。ETC车道几乎设置在了收费站的中间位置，每个班收费员要数次穿过该车道。与ETC车道相邻的收费亭及排满缴费车辆的MTC车道，又阻碍了收费员观察ETC车辆的视线，形成相互的视线死角。收费员只有走到ETC车道安全岛的边缘探头去看才能看清，对其人身安全造成重大隐患。我们公司相关部门早已积极行动安装了一条减速带，有效的降低了小客车车速，降低了安全风险系数。但对于越野车、大、中客车，底盘高的车辆而言似乎并没有减速之意，有的甚至加速通过，像一阵风一样“嗡”……继续威胁收费员的人身安全。为了最大限度的保障收费员的人身安全，通过网上查询借鉴其他路段的ETC车道安全设施，同时结合唐港站实际情况，发现下面的措施可以有效降低安全事故的发生。

一、安装报警器：在ETC车道附近的收费亭安装报警器，报警器与ETC车道的前置栏杆联动。自动栏杆一抬及有车辆通过，报警器就开始报警，利用栏杆到收费亭35米的距离差实现提前报警，提醒收费员注意。

二、安装高7厘米的减速带：在ETC车道的收费亭附近车道，安装计重收费车道那样，高7厘米坡度陡的减速带，让底盘高的车辆速度降下来。

三、安装警告牌：在ETC车辆行车方向安装“减速慢行注意收费员”的警告牌，在收费员过ETC车道方向安装“注意ETC车辆”的警告牌。

收费车道 篇3

1 不停车收费系统概述

ETC=Electronic Toll Collection, 即电子不停车收费系统。是指车辆在通过收费站时, 通过车载设备实现车辆识别、信息写入 (入口) 并自动从预先绑定的IC卡或银行帐户上扣除相应资金 (出口) , 是一种国际上正在努力开发和推广普及的用于道路、大桥和隧道通行的电子收费系统, 采用这种收费系统的收费通道通行能力是人工收费通道的5到10倍。

近年来, 中国关于ETC的研究和建设也取得了一定进步, 和传统的人工收费系统不同, ETC技术是建立在以IC作为数据载体的基础之上的, 通过无线数据交换方式来实现收费计算机与IC卡的远程数据存取功能。计算机可以读取IC卡中储存的车辆固有信息 (如车辆类别、车主、车牌号等) 、道路运行信息、征费状态信息, 随后按照既定的收费标准, 通过计算, 从IC卡中扣除本次道路使用通行费, 同时, ETC也需要对车辆进行自动检测和自动车辆分类。

与传统的人工收费系统相比, ETC系统的优势主要体现在给车主以及交通监管部门都提供了很大的便利。使收费站提高自身的车辆通行能力、给收费站提供了更准确的运营数据、使车主获得更好的服务和更通畅的通行环境、有效降低了车辆等候缴费时排出的尾气。ETC车道的建设也在很大程度上减少了基建投入, 1条ETC车道的通行能力相当于4条MTC车道的通行能力, ETC通道的投入运营可以大大减少交通监管部门的建设基金投入, 可以节约40%基建费。

2 各省ETC建设现状

截至9月底, 全国共有26个省份按国家标准相应开展了ETC建设, 累计建成ETC专用车道7600余条, 我省共建成ETC专用车道352条, ETC收费站数量共172个, ETC收费站覆盖率达到70%。计划年底前将再建成ETC车道158条。

3 高速公路不停车收费车道系统设计的原则

高速公路不停车收费车道系统在开发设计的过程中, 需要体现以下几项原则:

3.1 先进性

为适应如今相关技术的发展以及未来的应用需要, 系统要建立在先进的软件和硬件平台结构上, 系统的设计应采用最新结构技术与策略, 以确保系统性能在设计中最优, 在今后也随着计算机软件和硬件技术的发展而不断提高。

3.2 开放性

当今世界信息产业的发展潮流就是开放系统, 一个开放的系统能够使世界范围内的各种产品的优势特性得到最充分的利用, 在最小系统开销下, 便捷地对整个系统功能进行扩充, 充分保障系统的灵活性, 并随着新技术的不断发展而将这些新技术融于系统中以供采用。

3.3 规范性

标准化、统一化是系统获得成功的重要条件, 总体结构的设计甚至接口的设计都应严格按照国际和国家通用的标准规范进行, 并将标准化、规范化、统一化贯穿于系统的整体开发设计以及项目生命周期中的每一个阶段。

3.4 继承性

高速公路网“一卡通”收费系统作为我国公路交通领域中推行的新型收费方式, 要对已建和在建的高速公路系统的收费特征进行充分考虑, 对原有的收费管理方式中的精华部分和丰富的实际经验有一个择取性的继承和兼容, 并且使其落实到新型“一卡通”收费系统当中。

3.5 安全性

设计一个功能强大的安全控制系统, 保护系统当中的任何一个对象以及环节, 满足国际与国内的相关标准规定, 即实现个人认证、访问控制、权限设置、通信认证等, 以保证系统安全可靠运行。

3.6 模块化

在对系统的总体功能进行设计时, 应依据实际功能将其分解为若干个易处理的子系统, 随后在各个系统中划分出不同功能的模块。

4 高速公路不停车收费车道系统的设计

4.1 关于收费管理模块

车主可以通过预先建立的账户来进行预缴费, 账户和车辆标识码要设置为唯一, 不能有重复现象, 高速公路各路段可以按照路线及车型从车主的账户中自动扣除相关费用, 实现系统的自动收费, 当出现欠费的情况时, 系统要做出相应提示, 并把车辆的相关信息、车主信息和欠费金额等自动添加到欠费车辆信息表, 便于通知车主及时充值缴费。

4.2 关于信息查询模块

采用人机交互式的信息查询方式, 具有权限的用户可以通过在用户查询界面中输入关键字的方式来快速获得感兴趣的字段或数据, 并根据这些字段来进行统计和浏览, 利用内嵌查询语言的方式来完成统计和查询。

4.3 关于数据管理模块

系统可以设置用户的使用权限, 使用户在系统管理员的允许范围内来对软件的各功能进行使用操作, 使系统正常运作、数据保密, 系统用户通过管理界面进入到系统中, 可以通过设置登陆口令及验证码、及时更改密码的方式来保证系统的安全性, 当系统发生故障而使数据丢失时, 可以对数据库进行备份和修复来重新建立起一个完整的数据库, 将新的信息通过数据导入添加到数据库中, 对数据库中的数据进行及时的删除和修改等, 确保数据库的及时性、正确性。

5 结语

高速公路不停车收费车道系统利用车辆自动识别技术来完成车辆和收费站之间的无线数据通讯, 通过设计先进的系统工作模式来达到高速公路智能收费的目的, 该系统的建立和落实有效提高了高速公路的车辆通行率, 给车主提供了极大的便利, 也利于高速公路的未来发展, 促进我国高速公路事业的发展。

参考文献

[1]李坚, 王秀媛.高速公路不停车收费系统国内外发展现状研究[J].自动化与信息工程, 2007 (02) :1-4.

收费车道 篇4

在现有的高速公路收费系统中,收费车道机目前主要存在两种模式,即X86架构WINDOWS视窗操作系统车道工控机集中控制模式、ARM架构RISC微处理器嵌入式Linux操作系统收费车道机总线控制模式。车道工控机模式下的收费车道硬件设备由IPC集中控制,硬件设备和车道控制机之间一般采用星型结构连接。随着高速公路管理水平的提高,车道控制机需要检测和控制的硬件设备越来越多,硬件设备和车道控制机之间的电缆也越来越多,为了减少设备安装及维护成本,提高车道运行的可靠性,有必要改变硬件设备和车道控制机之间的连接方式,CAN 总线技术可有效地解决上述问题,减少物理布线的复杂性。本文详细介绍了CAN 总线技术及CAN 总线在高速公路收费系统中的应用。

2 CAN总线

2.1 CAN概述

CAN总线(Controller Area Network)即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线,基本设计规范要求有高的位速率,高抗电磁干扰性,而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10km时,CAN总线仍可提供高达5kbps的数据传输速率。由于CAN串行通讯总线具有这些特性,它很自然地在汽车、制造业以及航空工业中受到广泛应用。 作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式,CAN总线已被广泛应用到各个自动化控制系统中。从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN总线。例如,在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各领域,CAN总线都具有不可比拟的优越性。

2.2 CAN总线主要特性

(1)低成本的现场总线;

(2)极高的总线利用率;

(3)很远的数据传输距离(长达10km);

(4)高速的数据传输速率(高达1Mbps);

(5)可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文;

(6)可靠的错误处理和检错机制;

(7)发送的信息遭到破坏后,可自动重发;

(8)节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能;

(9)报文不包含源地址或目标地址,仅用标志字符来指示功能信息、优先级信息。

2.3 CAN 网络模型

CAN采用共享广播总线通讯方式,硬件部分提供本地地址过滤机制。CAN总线可传输长度可变的信息帧(0～8byte),每帧数据都有一个唯一的标识,允许多个主机同时传输。CAN采用标准化的硬件握手协议,数据以差分方式在2 条传输线上传输。CAN总线采用三层结构:对象层、传输层、物理层。其中对象层负责消息过滤、消息和状态处理;传输层负责故障隔离、错误检测和标识、消息有效性判断、仲裁、帧构造、传输速率和定时;物理层规定信号电平及传输介质。在实际应用中,对象层和传输层一般由CAN控制器(CAN Controller)实现,物理层由CAN收发器(CAN Transceiver)实现。

2.4 CAN帧类型

CAN 总线通过四种帧传输数据,其中数据帧(Data Frame)将数据从发送方传递到接收方;远程帧(Remote Frame)请求其他节点发送数据帧;任何节点检测到总线错误后,将发出错误帧(Error Frame);超载帧(Overload Frame)在数据帧和远程帧之间引入延迟。

(1)数据帧:

由7个区域组成—帧起始域、仲裁域、控制域、数据域、CRC域、应答域、帧结束域,其中仲裁域的标识符用11 位表示,仲裁域的远程传输请求位用显性状态位(逻辑‘0’)。数据域可包含0～8字节数据,长度由控制域中指定。

(2)远程帧:

由6个区域组成—帧起始域、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结束域,其仲裁域的远程传输请求位RTR 位使用隐性状态位(逻辑‘1’),无数据域。

(3)错误帧:

由2个区域组成—错误标志、错误分割符,其中错误标志由主动错误标志和被动错误标志组成,主动节点(发送节点)检测到错误时,使用主动错误标志;被动节点(接收节点)检测到错误时,使用被动错误标志。错误分割符由8 个隐性状态位(逻辑‘1’)组成,利用错误分割符区域,节点可检测到是否错误帧结束。

(4)超载帧:

由2 个区域组成—超载标志、超载分割符,接收节点发送超载帧以通知发送方下一个数据帧或远程帧延迟后再发送。

2.5 CAN 总线的优点

(1)抗干扰性:

CAN 总线采用2 线差分结构传输数据,差分传输具有良好的抗EMC 干扰和抗EMC 辐射能力,可通过非归零编码(NRZ)和限斜率输出总线信号来降低干扰。

(2)总线仲裁:

CAN 总线采用“线与”机制实现总线仲裁。由于采用“线与”机制,显性状态(Dominant)的逻辑0 可改写隐性状态(Recessive)的逻辑1,当某个节点失去总线分配竞争时,表现为隐性发送和显性观测状态。所有退出竞争的节点自动成为接收器,不再试图发送信息,直到总线再次空闲。

(3)优先级:

CAN 总线的优先级在信息标识中规定,优先级以二进制数表示,较小的标识具有较高的优先级,较大的标识具有较低的优先级。

(4)错误处理:

CAN 控制器内置TX 和RX 出错计数器,根据本地错误和全局错误,计数器减1或加8。每收到正确的信息,出错计数器减1;如果出现本地错误,计数器加8;如果出现网络错误,计数器加1,通过查询计数器值可获得网络通讯质量。CAN 控制器的计数器保证了单个故障节点不会阻塞整个CAN 网络:若某个节点出现本地错误,由于每次错误计数加8,计数器值很快达到96、127 或255,当计数器达到96 时,CAN 控制器向节点微3控制器发出中断请求,提示当前通讯质量较差;当计数值达到127 时,CAN 控制器假定节点处于“被动出错状态”,节点继续接收信息,但不再要求对方重传;当计数器达到255 时,CAN 控制器控制节点脱离总线,节点不再工作,直到硬件复位为止。

2.6 标准及扩展总线

目前有两种CAN总线协议:CAN 1.0和CAN 2.0,其中CAN2.0有两种形式A和B。CAN1.0和CAN2.0A规定了11位标识,CAN2.0B除了支持11位标识外,还能够接受扩展的29位标识。为了符合CAN2.0B,CAN控制器必须支持被动2.0B或主动2.0B。被动2.0B控制器忽略扩展的29位标识信息(CAN2.0A控制器在接收29位标识时,将产生帧错误),主动CAN2.0B控制器能够接收和发送扩展信息帧。

3 车道机硬件结构

车道机在收费员的配合下完成收费工作,车道机软件系统一是为收费员提供友好的操作界面,规范统一的操作标准,监督和记录整个收费过程;二是通过通信控制线实现对车道机全部外设硬件的控制及信息采集。

3.1 采用RS232的车道机

这是目前正在辽宁高速收费系统中广泛使用的一种车道机,收费系统外设(例如:自动栏杆机、费额显示器、车道报警器、字符叠加器、车道通行灯、雨棚信号灯、检测线圈、红外车辆分离器、IC 卡读卡器、收发卡机等)大多采用单片机控制,收费外设和车道工控机(IPC)之间采用星型连接(RS-232/RS-485 通讯方式),其典型连接如图1所示。

采用RS232/RS485方式控制,实时性不强、扩展能力差,抗干扰能力弱、外设所用线缆多凌乱。

3.2 采用CAN的车道机

在车道机中,引入CAN控制总线。采用CAN 通讯机制后,收费外设和车道工控机(IPC)之间采用总线型连接(共享CAN_H、CAN_L,各个设备通过ID 寻址),其典型连接如图2所示。

CAN-bus是一种多主方式的串行通讯总线,具有高的位速率,高抗电磁干扰性,而且能够检测出产生的任何错误。

采用两线CAN的车道控制器界面已经变得十分整洁明了容易扩展,在一个由CAN 总线构成的单一网络中,理论上可以挂接无数个节点。实际应用中,节点数目受网络硬件的电气特性所限制。例如,当使用Philips P82C250作为CAN收发器时,同一网络中允许挂接110个节点。CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率,这使实时控制变得非常容易。另外,硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。

3.3 RS232/485与CAN总线优缺点比较

通过表1比较可知,RS-232/485网络除了硬件成本、开发难度比CAN总线网络稍具优势外,其他性能方面都没有可比性。在收费系统车道机中,车道机是收费系统的核心,通讯控制是车道机的血脉,通讯控制方式是影响整个车道机性能的重要因素。因此在车道中采用CAN总线控制车道外设是一种不错的选择。

4 车道机硬件CAN控制软件

车道设备CAN控制软件基本由初始化模块、接收数据模块、发送任务模块、错误处理模块、其他系统任务模块组成。根据车道设备的不同,“其他系统任务模块”也有所不同。各模块之间的衔接关系如图3所示。

5 系统应用

采用CAN 总线技术的嵌入式收费车道机目前在辽宁本辽辽高速公路、铁朝高速公路185条车道已得到成功应用,采用CAN 总线的收费设备和车道收费机之间采用总线型连接方式,车道收费机通过ID 识别不同的收费设备,便于扩展收费设备。采用CAN 总线后,由于减少了车道收费机和收费外设之间的连线,收费系统的施工成本及维护复杂性均大大降低,提高了收费系统运行的可靠性,对收费系统维护人员的软件维护能力要求大大降低,提高了收费系统维护的时效性。通过运行实践的检验,CAN总线嵌入式车道机必将在高速公路收费系统中得到广泛应用。

摘要：嵌入式系统及BOSCH公司开发的CAN总线技术在高速公路收费系统中的应用,降低了车道布线的复杂性。在辽宁高速公路收费系统中的成功应用表明,采用CAN总线的嵌入式收费系统可降低设备安装成本、提高收费系统的可维护性,提高了收费车道机的可靠性。

关键词：CAN,嵌入式车道机,高速公路收费系统,硬件设备

参考文献

[1]BOSCH.CAN Specification(Version 2.0).

[2]工业控制计算机组成原理[M].北京:清华大学出版社,2001.

收费车道 篇5

雨棚信号灯外形为50cm×50cm, 其实际工作功率为10W左右, 6条车道以下的收费站, 有一组这样的供电电池组基本可以满足通行信号灯供电要求。按6条车道计算6×10W=60W, 60W÷12V=5 (A) 。蓄电池组采用120AH。120Ah÷5A= 24h, 如按50%放电单块蓄电池可供电24h。如果采用两块120Ah蓄电池组并联, 可以连续供电48h。

该系统由五个部分组成, 原理框图如图1所示,

1 太阳能电池板

太阳能电池板为单晶硅或多晶硅的电池组件, W:100W , Vmp:20V , Imp: 5.5A, 使用12V低电压直流电源对外供电, 由于雨棚安装条件方便、可靠, 太阳能电池板可以安装输出功率100W, 结构尺寸为1200cm×660cm×4cm。

2 电源控制器保护电路

如图2所示, 该电路主要是将太阳能电池所产生的电能供给蓄电池进行存储, 并控制太阳能电池向蓄电池的过充电, 达到保护的目的。在灯具照明时向其提供低压的直流电力, 为了避免灯具的过度用电, 控制电路能实施对蓄电池的欠压保护, 以防止蓄电池的过放电, 延长蓄电池的使用寿命。电源控制电路由双电压比较放大器LM393组成上限电压和下限电压双迟滞电压比较器, 上限电压比较器是由A1、R1、R2、R6和C1组成蓄电池的高电压检测和比较, 经三极管VT1、VT3, 电阻R8、R10和继电器K1来控制太阳能电池对蓄电池的电源输入, 以实现蓄电池过充电的保护;下限电压比较器是由A2、R3、R4、R7和C2组成蓄电池的低电压检测和比较, 再由三极管VT2、VT4和电阻R9、R11与继电器K2来控制蓄电池对照明负载的电源输出, 也使其达到蓄电池过放电保护的目的。为了使电压比对电路能够有一个基准的比较电压, 由三端稳压电路7809提供稳定的电源电压, 并由电阻R5和稳压管VD2在两个比较放大器的反相输入端提供基准电压, 使上、下限的电压值与之比较, 而反馈电阻R6和R7适当的调整就可以改变电压振荡的条件, 并限制其比较振荡器的振荡。为了达到上、下限电压调整的目的, 调整电阻R2的值可设定蓄电池的充电电压值, 而调整电阻R4的值可设定蓄电池的放电电压值, 本文所设置的蓄电池的充电终止电压值15.2V左右, 放电的终止电压值为10.8V左右。

电源电路的工作流程是:当电源开关SA闭合时, 双电压比较放大器LM393集成电路处于工作状态, 蓄电池的A1检测电路开始对蓄电池的电压进行检测, 当检测到的电压低于VD2的基准电压时, A1的输出端成低电位, VT1截止而VT3开始导通, 于是K1-1吸合, 接通太阳能电池与蓄电池的电路, 太阳能电池所产生的电能通过整流二极管VD1和继电器K1的常闭点时对蓄电池进行充电, 而当比较电路A1检测到蓄电池的电压高于反相输入端的基准电压时, A1的输出端转而成为高电位, 于是VT1导通而VT3开始截止, K1继电器释放并切断太阳能电池与蓄电池的电路。如果是蓄电池处在放电状态, 电压比较电路A2始终处于监测状态, 当电池的电压高于设定的下限值, A2的输出端也始终为高电位, VT2导通而VT4开始截止, 继电器K2处在释放状态, 蓄电池与负载电路通过K2的常闭点也始终构成电源的回路, 但当电压比较器A2的检测电路检测出蓄电池的电压低于基准电压VD2的数值时, A2电压比较器的输出端转而输出低电位, 这时VT2便开始截止而VT4则开始导通, 由此K2-1开始吸合, 于是便切断了蓄电池通往负载电源, 从而起到了保护蓄电池不至于过放电的作用。同时利用K2—1的吸合打通了直流电源+12V对信号灯的供电。这样保证了在蓄电池电能放到一定程度后, 信号灯的供电可靠性。

3 蓄电池组

蓄电池组采用12V、100Ah或120Ah, 也可以采用免维护蓄电池组。

4 12V直流电源

12V直流电源采用市场上的100W产品。如考虑到节电, 可以使用K2的连锁继电器控制蓄电池供电时, 12V电池不启动。

根据以上设计该系统能完全满足6条车道以内的公路收费信号灯电源供电。如果收费车道多于6条, 可以再增加一组该系统。由于本文只探讨通行信号灯供电, 所以没有探讨信号灯控制信号变化电路。

摘要：对使用太阳能对车道通行信号灯供电进行论述, 太阳能既是一次能源, 又是可再生能源, 有效利用太阳能即节能又环保, 同时公路收费站有独特的地理位置, 太阳能的采集方便, 且通行信号灯功率消耗适宜于使用太阳能供电。