交通流量檢測技術在蘇州繞城高速公路中的應用

摘 要：文章論述比較了交通流量檢測技術的現(xiàn)狀及其應用范圍，詳細分析了各種類型交通流量檢測技術的原理及方法，重點闡釋了微波車輛檢測技術的優(yōu)勢。在此基礎上，對微波車輛檢測技術系統(tǒng)在蘇州繞城高速公路的應用進行了案例分析。工程應用結果表明，微波車輛檢測技術可以實時、精確地為高速公路的道路服務信息發(fā)布及道路信息化提供數(shù)據(jù)支撐。

關鍵詞：交通流量檢測；微波車輛檢測技術；高速公路；信息化

引言

蘇州繞城高速公路全長約216公里，為江蘇省"五縱九橫五聯(lián)"高速公路網(wǎng)的重要組成部分，其沿線途經(jīng)環(huán)太湖地區(qū)的光福、太湖、同里、 直及周莊等著名旅游景點，是江蘇省第一條集景觀、旅游和生態(tài)為一體的低路堤六車道高速公路。

隨著蘇州的經(jīng)濟發(fā)展及路網(wǎng)的完善，蘇州繞城道路的交通量也不斷增加，部分互通轉(zhuǎn)換交通量增加顯著?？紤]到這一情況，道路管理部門希望及時獲知該路段及周邊路網(wǎng)的交通情況以及道路運行態(tài)勢，提供給道路使用者更多路況信息，以便駕乘人員自由選擇路徑，避開擁堵路段。交通流量檢測作為一種技術手段能夠?qū)崟r且不間斷的提供道路交通流量變化信息，為道路服務信息發(fā)布及道路綜合信息化提供數(shù)據(jù)支持。

1 交通流量檢測技術及應用現(xiàn)狀

交通流量檢測系統(tǒng)主要是對道路上的流量、車速及占有率等進行檢測，有時還需求對一些精確的參數(shù)（如車牌號、車輛顏色等）進行檢測。路況感知及檢測系統(tǒng)是交通管理、交通控制和信息發(fā)布的基礎，其建設水平的高低直接影響路段的整體運行管理水平。

目前，國內(nèi)外交通流量檢測技術主要包括：線圈檢測技術、地磁檢測技術、微波檢測技術及視頻檢測技術等，具體論述如下：

1.1 線圈檢測技術

線圈車輛檢測器是傳統(tǒng)的交通檢測器，是目前交通領域應用最廣泛、準確率最高的檢測器。該檢測器的基本工作原理為：基于電磁感應原理，傳感器是一個埋設在路面下并通有一定交變電流的環(huán)形線圈。當車輛通過線圈或停在線圈上時，車輛引起線圈回路電感量的變化，檢測器根據(jù)該變化就可以檢測出車輛的存在，并據(jù)此計算出車輛的流量、速度、時間占有率和長度等交通參數(shù)，以滿足交通管理控制和信息發(fā)布的需要。

線圈檢測器在早期就在建設感知設備的一些國家和地區(qū)（如德國等）的高速公路有比較多的應用。隨著線圈檢測技術的發(fā)展，主線非接觸式檢測器的應用開始變得越來越廣泛，線圈檢測器開始較多地設置于互通與城市道路相交區(qū)域。

1.2 地磁檢測技術

地磁車輛檢測器是一種通過數(shù)字式磁敏傳感器探測車輛對地磁的影響，以此來判斷車道上車輛經(jīng)過情況的無線傳感器網(wǎng)絡裝置。通過這種裝置可實時、準確地感應車道上經(jīng)過的車輛，并將采集到的信息通過無線傳感器網(wǎng)絡發(fā)送至與之配套使用的信號控制機，信號控制機通過獲取的車流量信息來分析當前車道的占有率、車速、車型等。

相對于線圈車檢器，地磁檢測器安裝僅需在路面鉆一個孔，將地磁檢測器植入路面。地磁檢測器目前應用于公路的案例相對較少，而在城市智能化停車場管理及城市道路交通流參數(shù)檢測等領域應用較多。

1.3 微波檢測技術

微波車輛檢測器主要由微波發(fā)射、接收探頭及其控制器、調(diào)制解調(diào)器等組成。一般采用側(cè)向安裝模式（適合雙向四、六車道）。微波檢測技術的工作原理為：微波檢測器通過發(fā)射中心頻率為10.525GHz或24.200GHz的連續(xù)頻率調(diào)制微波在檢測路面上，投映一個寬度為3～4米、長度為64米的微波帶。每當車輛通過這個微波投映區(qū)時，都會向檢測器反射一個微波信號，檢測器接收反射的微波信號，并計算接收頻率和時間的變化參數(shù)以得出車輛的速度、長度等信息。

微波檢測器作為比較傳統(tǒng)的車檢器在高速公路應用較多，國內(nèi)大部分高速公路新建感知設備中都有微波檢測器的應用。

1.4 視頻檢測技術

視頻交通車輛檢測系統(tǒng)是一種利用圖像處理技術實現(xiàn)對交通目標檢測的計算機處理系統(tǒng)。通過對道路交通狀況信息與交通目標的實時檢測，實現(xiàn)自動統(tǒng)計交通路段上行駛的機動車的數(shù)量、計算行駛車輛的速度以及識別劃分行駛車輛的類別等各種有關交通參數(shù)的作用。視頻檢測器的工作原理為：通過視頻攝像機作傳感器，在視頻范圍內(nèi)設置虛擬檢測器，即檢測區(qū)，當車輛通過虛擬檢測器時，就會產(chǎn)生一個檢測信號，使背景灰度值發(fā)生變化，從而得知車輛的存在，經(jīng)過軟件數(shù)字化處理并計算得到所需的交通數(shù)據(jù)，如車型、車流量、車速、車距、占有率等。

近年來，隨著圖像處理技術的成熟，視頻檢測技術也越來越多的應用于交通領域，成為國內(nèi)外智能交通研究的熱點課題。目前，視頻檢測器在美國、臺灣等國家和地區(qū)的高速公路有較多的應用，國內(nèi)如上海、北京等城市道路有所應用。

2 微波車輛檢測技術及其在蘇州繞城高速公路中的應用

基于微波的交通信息檢測技術已有十多年的歷史，它不但具有其他檢測手段難以媲美的優(yōu)點，并且?guī)缀跄芸朔渌夹g手段的缺點。隨著科技的進步，近幾年微波雷達技術得到了迅速發(fā)展，它能非常準確地檢測車流量、車道占有率及車輛長度等交通流信息。因此，微波車輛檢測技術能完美地作用于交通信息檢測與行車誘導系統(tǒng)，且具有以下主要優(yōu)點：

（1）數(shù)據(jù)實時性強，檢測數(shù)據(jù)量充足，檢測精度高，安裝和維護時不需要破壞路面。（2）可同時檢測道路多個行駛車道。（3）壽命長，維護成本低。（4）不受光照以及雨、霧、雪、塵等惡劣自然環(huán)境因素影響。

根據(jù)蘇州繞城高速公路日常營運管理需求，主線路況感知及交通流量檢測系統(tǒng)的建設預期實現(xiàn)的幾個主要功能如下：

（1）車輛行駛路徑識別。對于駛?cè)腭偝鎏K州繞城高速公路的車輛進行有效識別，進行路徑精確清分，從而方便公路交通管理。（2）各路段交通流參數(shù)檢測。根據(jù)各路段交通流參數(shù)（流量、速度、占有率等）判斷路段交通狀態(tài)、估計區(qū)域行程時間，并且輔助進行交通事件檢測。

結合布設要求以及蘇州繞城高速公路交通管理與道路養(yǎng)護需求，文章建議如下實施方案：（1）在樞紐出入口和主線樞紐之間路段設置微波車輛檢測器。（2）結合道路服務水平與道路事故分析，在互通兩側(cè)、服務區(qū)出入口、事故易發(fā)路段、以及特大橋梁上設置微波車輛檢測器。

3 結束語

文章分析比較了交通流量檢測技術的現(xiàn)狀及現(xiàn)階段幾種主流交通流量檢測技術的原理與方法，著重論述了微波車輛檢測技術的優(yōu)勢，并給出了微波車輛檢測技術在蘇州繞城高速公路的應用建議。工程應用表明，通過實時精確的交通流量檢測技術，可以為蘇州繞城高速公路的道路服務信息發(fā)布系統(tǒng)及道路綜合信息化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，從而從整體上提升道路的服務水平。

參考文獻

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作者簡介：江舟（1988-），男，江蘇省南京市，江蘇省交通規(guī)劃設計院股份有限公司，研究方向：機電系統(tǒng)。