機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)時(shí)間同步問(wèn)題的探討

陳曉娟 宋詞 陳豐 羅兵 張嵩輝

摘 要：時(shí)間同步是機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)中影響車輛平均速度實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的指標(biāo)。在實(shí)際運(yùn)行中，常常因此項(xiàng)參數(shù)出現(xiàn)偏差而導(dǎo)致區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)測(cè)速準(zhǔn)確度難以做到實(shí)時(shí)精準(zhǔn)。本文結(jié)合實(shí)踐，針對(duì)實(shí)測(cè)多套機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)的時(shí)間同步問(wèn)題展開探討。

關(guān)鍵詞：道路交通；區(qū)間測(cè)速；時(shí)間同步；實(shí)時(shí)精準(zhǔn)；校時(shí)

1機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)的原理

其中：v為車輛行駛的平均速度，單位為km/h；L為測(cè)速區(qū)間距離，單位為m；t1為車輛進(jìn)入測(cè)速區(qū)間的時(shí)間，t2為車輛離開測(cè)速區(qū)間的時(shí)間，t1、t2 的單位為s。

測(cè)速區(qū)間距離和車輛行駛通過(guò)的時(shí)間這兩個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確度直接影響所測(cè)車輛平均速度的準(zhǔn)確度，故須依據(jù)《機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速技術(shù)規(guī)范》（GA/T 959-2011），對(duì)機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)進(jìn)行專業(yè)檢測(cè)，確定系統(tǒng)測(cè)速區(qū)間的長(zhǎng)度值、車輛行駛通過(guò)測(cè)速區(qū)間的時(shí)間。當(dāng)起點(diǎn)和終點(diǎn)位置不變時(shí)，區(qū)間距離只須在首次檢測(cè)時(shí)測(cè)量即可。因此，影響車輛平均速度的主要因素為機(jī)動(dòng)車通過(guò)測(cè)速區(qū)間的行駛時(shí)間，即t2-t1。區(qū)間測(cè)速原理如圖1：

2機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)時(shí)間同步涉及的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

時(shí)間同步是機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)的核心指標(biāo)之一，需要滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速技術(shù)規(guī)范》（GA/T 959-2011）中第5.4時(shí)鐘同步要求“具有與北京時(shí)間同步的功能”和第5.11誤差要求“b）24h內(nèi)計(jì)時(shí)誤差不得超過(guò)1.0s”[1]。區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)時(shí)鐘同步的目的有兩個(gè)：一是獲得記錄拍攝車輛圖片的準(zhǔn)確時(shí)間并疊加顯示在圖片上；二是保證車輛進(jìn)出測(cè)速區(qū)間的時(shí)間準(zhǔn)確無(wú)誤。為此，區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)時(shí)鐘同步不僅要保證區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)時(shí)間與北京時(shí)間同步，還要保證系統(tǒng)內(nèi)區(qū)間測(cè)速起點(diǎn)和終點(diǎn)監(jiān)控設(shè)備時(shí)鐘同步，這樣才能確保抓拍的車輛平均速度實(shí)時(shí)精準(zhǔn)。

3 機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)有關(guān)時(shí)間同步遇到的實(shí)際問(wèn)題

據(jù)對(duì)2018年以來(lái)江西省范圍內(nèi)經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)的62套道路區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)問(wèn)題統(tǒng)計(jì)情況看，存在時(shí)間同步問(wèn)題的系統(tǒng)有22套，占檢測(cè)總數(shù)的35.5%。專業(yè)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間同步檢測(cè)采用的方法為：檢查區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)是否具有與北京時(shí)間同步的功能，用標(biāo)準(zhǔn)速度儀上的UTC時(shí)間減去8小時(shí)為北京時(shí)間。檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)涉及時(shí)間同步的問(wèn)題有以下幾種情況：

情況一：交通指揮中心的校時(shí)服務(wù)器對(duì)區(qū)間測(cè)速攝像機(jī)進(jìn)行時(shí)間同步，施工單位采用的是軟件校時(shí)方式來(lái)進(jìn)行時(shí)間同步，設(shè)定同步周期為24小時(shí)。檢測(cè)的結(jié)果為系統(tǒng)平均速度大于標(biāo)準(zhǔn)速度或者小于標(biāo)準(zhǔn)速度，且超出了《機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀》GB/T 21255規(guī)定的當(dāng)機(jī)動(dòng)車速度小于100km/h時(shí)，測(cè)速誤差應(yīng)不超過(guò)-6～0km/h和當(dāng)機(jī)動(dòng)車速度大于或等于100km/h時(shí)，測(cè)速誤差應(yīng)不超過(guò)機(jī)動(dòng)車速度的-6%～0%[2]。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)是因?yàn)閰^(qū)間測(cè)速起點(diǎn)攝像機(jī)和終點(diǎn)攝像機(jī)的時(shí)間不同步，攝像機(jī)在一個(gè)同步周期內(nèi)會(huì)產(chǎn)生時(shí)間偏差，導(dǎo)致車輛區(qū)間平均速度的偏差。

解決方法：因?yàn)槟壳俺Ｓ玫膮^(qū)間測(cè)速系統(tǒng)均采用NTP時(shí)間同步的方式。NTP用于分布式時(shí)間服務(wù)器和客戶端之間進(jìn)行時(shí)間同步，它是一個(gè)跨越廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)的復(fù)雜時(shí)間同步協(xié)議，通常可進(jìn)行毫秒級(jí)同步。其工作原理是客戶端定期的發(fā)送查詢請(qǐng)求給服務(wù)器，服務(wù)器收到請(qǐng)求后再發(fā)送時(shí)間報(bào)文給客戶端，從而得到時(shí)間的同步[3]。NTP協(xié)議在應(yīng)用時(shí)為了簡(jiǎn)單，可以屏蔽認(rèn)證機(jī)制，在這種情況下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的資源占用很小，且抓拍攝像機(jī)在進(jìn)行時(shí)間同步時(shí)需要時(shí)間很短，對(duì)正常工作沒(méi)有影響。所以縮短系統(tǒng)時(shí)鐘同步校準(zhǔn)周期（建議校準(zhǔn)周期設(shè)置在5min內(nèi)），能縮短攝像機(jī)在一個(gè)同步周期內(nèi)會(huì)產(chǎn)生時(shí)間的偏差，從而解決導(dǎo)致車輛區(qū)間平均速度偏差的問(wèn)題。

情況二：區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)中攝像機(jī)長(zhǎng)時(shí)間斷電重啟造成車輛速度值偏差很大，經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)該臺(tái)攝像機(jī)通電重啟時(shí)還未到系統(tǒng)原設(shè)定的時(shí)鐘同步周期點(diǎn)，導(dǎo)致測(cè)速區(qū)間進(jìn)口抓拍和出口抓拍攝像機(jī)時(shí)鐘時(shí)間不在同一個(gè)時(shí)間同步周期內(nèi)，所以時(shí)間出現(xiàn)偏差和不同步，造成車輛速度值偏差很大。例如，測(cè)速區(qū)間進(jìn)口抓拍攝像機(jī)時(shí)間快于測(cè)速區(qū)間出口抓拍攝像機(jī)時(shí)，在區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)中會(huì)造成車輛通過(guò)區(qū)間的用時(shí)變小，根據(jù)速度計(jì)算公式可得區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)判定車輛速度值變大。反之測(cè)速區(qū)間進(jìn)口抓拍攝像機(jī)時(shí)間慢于測(cè)速區(qū)間出口抓拍攝像機(jī)時(shí)，在區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)中會(huì)造成車輛通過(guò)區(qū)間的用時(shí)變大，導(dǎo)致區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)判定車輛速度值變小。

解決方法：修改抓拍像機(jī)中的應(yīng)用軟件程序，當(dāng)攝像機(jī)出現(xiàn)重啟時(shí)必須先與后臺(tái)服務(wù)器做時(shí)鐘同步校時(shí)后再進(jìn)行正常抓拍，或者在與后臺(tái)服務(wù)器做時(shí)鐘同步之前的抓拍數(shù)據(jù)舍棄。如在無(wú)法修改抓拍像機(jī)中的應(yīng)用軟件程序的情況下，可調(diào)小校時(shí)周期（1min～10min），降低出現(xiàn)該問(wèn)題的時(shí)間。

情況三：區(qū)間測(cè)速設(shè)備校時(shí)服務(wù)器不是使用同一個(gè)校時(shí)，在實(shí)測(cè)的62套區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)中，這類問(wèn)題在早期的時(shí)候出現(xiàn)比較多，尤期是高速公路區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)，有的區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)橫跨兩個(gè)交警大隊(duì)，而他們又有自己各自的校時(shí)服務(wù)器，相當(dāng)于一套區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)中的幾臺(tái)設(shè)備終端分別和不同的校時(shí)服務(wù)器進(jìn)行校時(shí)，造成設(shè)備校時(shí)系統(tǒng)復(fù)雜、混亂，校時(shí)周期以及校時(shí)服務(wù)器本身之間很難做到一致，最終導(dǎo)致各抓拍設(shè)備時(shí)間不同步的問(wèn)題。

解決方法：讓所有設(shè)備都只與同一個(gè)校時(shí)服務(wù)器校時(shí)，確保所有設(shè)備時(shí)間同步。

情況四：前端攝像機(jī)與校時(shí)服務(wù)器長(zhǎng)時(shí)間斷網(wǎng)，但起點(diǎn)攝像機(jī)、終點(diǎn)攝像機(jī)與前端服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)是聯(lián)通的，系統(tǒng)還能對(duì)區(qū)間通行的超速車輛進(jìn)行抓拍，但抓拍的車輛平均速度會(huì)出現(xiàn)偏差。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)是測(cè)速區(qū)間進(jìn)口抓拍和出口抓拍攝像機(jī)不能與校時(shí)服務(wù)器做時(shí)鐘同步，導(dǎo)致攝像機(jī)時(shí)鐘出現(xiàn)偏差，造成抓拍的車輛速度值偏差。

解決方法：建議修改抓拍攝像機(jī)和終端服務(wù)器中的應(yīng)用軟件程序，當(dāng)攝像機(jī)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法與后臺(tái)服務(wù)器做時(shí)鐘同步的情況下，終端服務(wù)器應(yīng)當(dāng)舍去在無(wú)法進(jìn)行時(shí)鐘同步期間所抓拍的數(shù)據(jù)，以確保抓拍的車輛平均速度準(zhǔn)確無(wú)誤。

情況五：系統(tǒng)采集的車輛車速與車輛實(shí)際平均速度偏差較大檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)測(cè)試車輛每次以大致相同的平均速度經(jīng)過(guò)該區(qū)間，與系統(tǒng)內(nèi)記錄的速度值偏差很大。調(diào)整系統(tǒng)后臺(tái)距離參數(shù)后，問(wèn)題還是存在且無(wú)規(guī)律性。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)原因?yàn)闀r(shí)間同步程序運(yùn)行過(guò)程中遺漏個(gè)別前端子系統(tǒng)，（按時(shí)間同步程序設(shè)定的步驟，前端子系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)間與服務(wù)器時(shí)鐘時(shí)間不一致時(shí)則把前端子系統(tǒng)時(shí)鐘時(shí)間更正為服務(wù)器時(shí)鐘時(shí)間）。檢查引起車速偏差較大的子系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)其時(shí)鐘時(shí)間與服務(wù)器時(shí)鐘時(shí)間不一致，所以檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)出的平均速度值偏差較大。

解決辦法：對(duì)同步周期程序進(jìn)行修改，每個(gè)攝像機(jī)與服務(wù)器比對(duì)時(shí)鐘時(shí)間后都對(duì)服務(wù)器發(fā)送一個(gè)反饋信號(hào)，避免遺漏。

4機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)時(shí)間同步對(duì)抓拍平均速度的影響

下面以測(cè)速區(qū)間距離5km、限速80km/h的國(guó)道為例，計(jì)算時(shí)間同步及誤差對(duì)區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)抓拍的車輛平均速度的影響，詳見表1。

5結(jié)束語(yǔ)

機(jī)動(dòng)車行駛速度管理是日常交通安全管理工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容，機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)作為目前高速公路、國(guó)省道等道路常用的測(cè)速系統(tǒng)之一，非常有必要探討其工作運(yùn)行的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、可靠性。筆者結(jié)合工作實(shí)踐，總結(jié)分析了區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)在專業(yè)檢測(cè)及測(cè)試中時(shí)間同步存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的對(duì)策，舉例說(shuō)明了時(shí)間同步對(duì)區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)抓拍車輛平均速度的影響，指出其影響和存在的問(wèn)題均為區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)時(shí)間同步的設(shè)置不當(dāng)所致，且這些問(wèn)題均為軟故障。表面上系統(tǒng)錄入的區(qū)間長(zhǎng)度準(zhǔn)確，車輛平均速度的算法無(wú)誤，但由于時(shí)鐘同步這一不引人注意的參數(shù)出現(xiàn)偏差導(dǎo)致區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)測(cè)速準(zhǔn)確度難以做到實(shí)時(shí)精準(zhǔn)。而這類問(wèn)題僅憑肉眼無(wú)法識(shí)別、容易被忽略，只有通過(guò)專業(yè)檢測(cè)才能發(fā)現(xiàn)此類軟故障，從而提出有針對(duì)性的系統(tǒng)升級(jí)改造措施，確保區(qū)間測(cè)速系統(tǒng)抓拍取證規(guī)范、準(zhǔn)確、可信。

參考文獻(xiàn)

[1]公安部道路交通管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速技術(shù)規(guī)范：GA/T 959-2011[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2] 中華人民共和國(guó)公安部.機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀：GB/ T21255-2019[S]北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.

[3] 張旭博，黃河，廖章梁 . NTP 協(xié)議安全分析 [J].通信技術(shù)，2020，53.

延伸閱讀

為保證區(qū)間測(cè)速違法行為取證有效，除本文提到的時(shí)間同步問(wèn)題外，還應(yīng)設(shè)置配套的標(biāo)志、違法信息項(xiàng)的采集。

一、關(guān)于區(qū)間測(cè)速配套標(biāo)志，根據(jù)《機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速技術(shù)規(guī)范》GA/T 959-2011的要求，實(shí)施區(qū)間測(cè)速的路段應(yīng)在起點(diǎn)前方200m～1000m處設(shè)置預(yù)告標(biāo)志，并在起點(diǎn)和終點(diǎn)分別設(shè)置起點(diǎn)標(biāo)志和終點(diǎn)標(biāo)志[1]。機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速告知標(biāo)志與限制速度標(biāo)志配合使用。機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速告知標(biāo)志的樣式參照《機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速技術(shù)規(guī)范》GA/T 959-2011附錄A。標(biāo)志中漢字高度與尺寸按《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線 第2部分：道路交通的標(biāo)志》GB 5768.2-2009的3.7.2和3.7.7的要求，得出下表：

限制速度標(biāo)志屬于禁令標(biāo)志的一種，按照《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線 第2部分：道路交通的標(biāo)志》GB 5768.2-2009的表7的要求如下：

二、關(guān)于區(qū)間測(cè)速違法信息項(xiàng)，根據(jù)《機(jī)動(dòng)車區(qū)間測(cè)速技術(shù)規(guī)范》GA/T 959-2011的要求違法合成圖片疊加應(yīng)包括：號(hào)牌號(hào)碼、 號(hào)牌種類、 車輛類型、駛?cè)霑r(shí)間、 駛出時(shí)間、 違法地點(diǎn)、 違法行為、 平均速度、 限速值、 區(qū)間編號(hào)、 區(qū)間名稱、 區(qū)間距離、設(shè)備編號(hào)、 防偽碼、 測(cè)速方向。