摘要：結(jié)合應(yīng)用實(shí)踐,介紹了現(xiàn)代交通流檢測(cè)技術(shù)——視頻檢測(cè)技術(shù)、磁映像技術(shù)、橡膠氣壓管傳感器技術(shù)和遠(yuǎn)程微波傳感器技術(shù)地工作原理及在城市快速路交通流檢測(cè)中地應(yīng)用,對(duì)每種檢測(cè)設(shè)備地適應(yīng)條件、安裝要求以及數(shù)據(jù)分析進(jìn)行了詳細(xì)論述.實(shí)踐證明,以上四種檢測(cè)技術(shù)能為城市快速路交通流特性研究提供所有交通流參數(shù),為城市快速路交通流特性研究提供有力地?cái)?shù)據(jù)支持.

關(guān)鍵詞：交通流檢測(cè)；城市快速路；交通流特性；交通流參數(shù)為了達(dá)到國(guó)家自然科學(xué)基金工程《城市快速路系統(tǒng)交通流理論及其應(yīng)用研究》和高等學(xué)校博士點(diǎn)科研基金工程《城市快速路系統(tǒng)通行能力計(jì)算與服務(wù)水平評(píng)價(jià)方法研究》地預(yù)期研究目標(biāo),基金課題組在長(zhǎng)達(dá)一個(gè)半月地時(shí)間里對(duì)廣州、深圳、上海、天津、北京、沈陽(yáng)和哈爾濱七個(gè)城市地快速路進(jìn)行每日十二小時(shí)交通流數(shù)據(jù)檢測(cè),歷時(shí)45天,行程1萬余公里,獲得了城市快速路系統(tǒng)各組成部分地交通流數(shù)據(jù),包括快速路不同縱坡地直線路段和曲線路段、入口匝道、出口匝道、交織區(qū)以及立交橋.

交通數(shù)據(jù)地檢測(cè)在城市道路建設(shè)、公路建設(shè)、隧道橋梁建設(shè)以及交通流地基礎(chǔ)理論研究中占有很重要地位置.它對(duì)現(xiàn)代交通科學(xué)管理和決策起到了重要地輔助和量化地作用.本次城市快速路交通流數(shù)據(jù)地采集幾乎用到了所有現(xiàn)代先進(jìn)地交通流檢測(cè)技術(shù),包括視頻檢測(cè)技術(shù)、磁映像技術(shù)、橡膠氣壓管傳感器技術(shù)和遠(yuǎn)程微波傳感器技術(shù),對(duì)應(yīng)地檢測(cè)設(shè)備包括深圳神州公司地VideoTrace?VT2100R視頻檢測(cè)系統(tǒng)和美國(guó)FlowTraffic公司地Autoscope-2004視頻檢測(cè)系統(tǒng)、美國(guó)Nc-metrcs公司地NC-97袖珍交通流量計(jì)、澳大利亞MicrocomPty公司地MetroCount5600車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)和加拿大電子集成系統(tǒng)公司地RTMS遠(yuǎn)程交通微波傳感器.以上各種設(shè)備都具有各自地特點(diǎn)和適用條件,組合使用可全面獲得各種條件下快速路地交通流數(shù)據(jù).

技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

微波傳感器：在惡劣氣候下性能出色、可檢測(cè)靜止地車輛、可以側(cè)向方式檢測(cè)多車道、直接檢測(cè)速度、安裝條件要求較高、不能對(duì)車輛進(jìn)行準(zhǔn)確分型；

視頻檢測(cè)技術(shù)：為事故管理提供可視圖像、可提供大量交通管理信息、單臺(tái)攝像機(jī)和處理器可檢測(cè)多車道、安裝條件要求較高?大型車輛能遮擋隨行地小型車輛、陰影﹑積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測(cè)誤差；

磁映像技術(shù)：可檢測(cè)小型車輛,包括自行車、適合在不便安裝線圈場(chǎng)合采用、很難分辨縱向過于靠近地車輛、安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力；

橡膠氣壓管傳感器技術(shù)：車輛分型準(zhǔn)確、能夠獲得每輛車地車軸信息、同時(shí)檢測(cè)地車道數(shù)較少、很難分辨縱向過于靠近地車輛；1四種檢測(cè)技術(shù)地工作原理

1.1視頻檢測(cè)技術(shù)

車輛視頻檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過十幾年地發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟,與線圈檢測(cè)技術(shù)相比所具有地優(yōu)越性和高性價(jià)比已漸漸得到業(yè)內(nèi)人士地公認(rèn),代表了未來車輛檢測(cè)領(lǐng)域地發(fā)展和應(yīng)用方向.

在過去,由于受電子技術(shù)地制約,視頻檢測(cè)技術(shù)一直沒有較大地發(fā)展；但近幾年隨大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路地發(fā)展,功能強(qiáng)大地?cái)?shù)字處理芯片地面世,視頻檢測(cè)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足地進(jìn)步,并在很多方面獲得突破和應(yīng)用.

視頻車輛檢測(cè)器是一種基于視頻圖像分析和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)路面車輛運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)分析地集成系統(tǒng).它能實(shí)時(shí)分析輸入地交通圖像,跟蹤圖像中地車輛,獲得各種交通數(shù)據(jù).

視頻車輛檢測(cè)器采用攝像機(jī)作為視頻傳感器.攝像機(jī)架設(shè)在道路地合適位置<道路上方、路中央地隔離帶）,視頻信號(hào)經(jīng)視頻線輸入視頻檢測(cè)系統(tǒng),利用圖像工程學(xué)<圖像處理與機(jī)器視覺）地方法,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)地圖像,并去除各種環(huán)境造成地影響,通過圖像分析處理獲得所需地各種交通數(shù)據(jù),檢測(cè)線和檢測(cè)區(qū)可在計(jì)算機(jī)或監(jiān)視器地圖像畫面上自由設(shè)置.系統(tǒng)檢測(cè)到地各種交通數(shù)據(jù)既可存儲(chǔ)在設(shè)備本身地大容量非易失存儲(chǔ)器中,也可以通過通訊接口<RS232、RS485、RJ45以太網(wǎng)接口等）,將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心.

攝像機(jī)可以安裝在路面上方、路中間地隔離帶上.攝像機(jī)地安裝高度通常在7-20M之間.通過輸入從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量地?cái)z像機(jī)高度、路面檢測(cè)區(qū)標(biāo)定長(zhǎng)度等參數(shù)對(duì)檢測(cè)器進(jìn)行校準(zhǔn),現(xiàn)代地視頻檢測(cè)器在校準(zhǔn)時(shí)也無需其他額外設(shè)備,系統(tǒng)自身即可完成.使用者對(duì)照顯示器或監(jiān)視器上地現(xiàn)場(chǎng)圖像設(shè)置好一個(gè)個(gè)檢測(cè)區(qū)域<模擬線圈）,當(dāng)車輛經(jīng)過這些模擬線圈時(shí),各種交通數(shù)據(jù)就被提取出來,檢測(cè)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)發(fā)送,也可存在設(shè)備本身,在合適地時(shí)間傳送.

1.2磁映像技術(shù)

車輛磁映像<VehicleMagneticImaging--VMI）技術(shù)是美國(guó)Nu-metrics公司地專利技術(shù),它利用車輛對(duì)通過地磁場(chǎng)地影響,檢測(cè)車輛交通參數(shù).它采用低功耗、高靈敏度地強(qiáng)導(dǎo)磁材料,將地磁磁通線集中約束在比較小地空間,當(dāng)車輛停駐、慢速接近或通過時(shí),被約束地磁力線發(fā)生變形,產(chǎn)生原始信號(hào),經(jīng)轉(zhuǎn)換、處理后形成一個(gè)電壓隨時(shí)間變化地曲線,這些曲線具有如下特點(diǎn)：

(1>各種車輛車體地鐵金屬材料分布不同,對(duì)地磁通線產(chǎn)生地變形影響不一樣,所得出地電壓-時(shí)間曲線形狀也各不相同,各具特色.這一現(xiàn)象可以用來區(qū)分大貨車和小客車、檢測(cè)車身長(zhǎng)度,也為識(shí)別車型提供了基礎(chǔ).

(2>車輛車速改變,曲線地形狀發(fā)生變化,而且時(shí)間軸地壓縮量明顯與車速成正比

1.3橡膠氣壓管傳感器技術(shù)

橡膠氣壓管傳感器技術(shù)采用兩個(gè)氣壓管傳感器提供信號(hào),精確記錄每個(gè)車軸地時(shí)間標(biāo),然后利用交通管理軟件對(duì)車軸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,可獲得交通量、車速、車輛類型、車流密度等交通流參數(shù).

該傳感器有三種工作模式：無效模式、延遲模式和采集模式.無效模式是傳感器未工作地狀態(tài),在此狀態(tài)下,傳感器不記錄任何數(shù)據(jù),但保留已存入信息.

傳感器通過設(shè)置可以直接進(jìn)入數(shù)據(jù)采集模式,在此模式下,傳感器記錄車軸通過氣壓管傳感器地信號(hào),并進(jìn)行一定數(shù)量地整理工作.數(shù)據(jù)采集起始時(shí)間也可以被延時(shí)到第10天,在延時(shí)期內(nèi),傳感器處于激活狀態(tài),但不記錄傳感器地信號(hào).傳感器不需要停止時(shí)間或記錄階段,它只是連續(xù)地記錄車軸事件,一直到有上傳操作和停止命令時(shí),或者是傳感器地?cái)?shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)已滿.傳感器還具有節(jié)能特性,如果傳感器一周內(nèi)沒有采集到數(shù)據(jù)時(shí),將自動(dòng)被切換到無效模式.

1.4遠(yuǎn)程微波傳感器技術(shù)

遠(yuǎn)程微波傳感器<RTMS）是一種用于監(jiān)測(cè)交通狀況地再現(xiàn)式雷達(dá)裝置.它可以測(cè)量微波投影區(qū)系統(tǒng)可準(zhǔn)確檢測(cè)路面各車道地車流量、車速、車流密度、道路占有率、車輛分類等交通流參數(shù),數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)單車信息和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)兩種文件格式給出,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)地最小統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔為1分鐘；RTMS遠(yuǎn)程微波傳感器可獲得流量、平均速度、占有率以及車頭時(shí)距等交通流數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)都是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),最小地統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔為30秒,這兩種檢測(cè)器生成地?cái)?shù)據(jù)都可以轉(zhuǎn)換成Excel數(shù)據(jù)表格,利用Excel進(jìn)行分析處理.

MetroCount5600車輛分型統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)和NC-97袖珍交通流量計(jì)系統(tǒng)自身帶有數(shù)據(jù)分析軟件,分別是TrafficExecutive交通量管理軟件和HDM高速公路數(shù)據(jù)管理軟件.

<1）TrafficExecutive交通量管理軟件

管理軟件在分型檢測(cè)中檢索到數(shù)據(jù)后,便可以在計(jì)算機(jī)上回放車軸事件,形成研究需要地各種數(shù)據(jù)分析形式,并給出各種分析報(bào)告和圖表,其中報(bào)告包括每周流量統(tǒng)計(jì)、每日車輛類型、車速/車型矩陣、帶有交通流量峰值分析地流量統(tǒng)計(jì)以及所有單個(gè)車輛地分析報(bào)告,凡是生成地報(bào)告都有一個(gè)相關(guān)文檔,通過更改此文檔來更新報(bào)告.分析方案中車型、車速、車流方向、時(shí)距及其它參數(shù)可進(jìn)行任意組合,形成新地報(bào)告.在報(bào)告關(guān)閉或切換到其它文檔之前,與該報(bào)告相關(guān)地文檔一直處于打開狀態(tài)；管理軟件能以餅圖、線圖、層疊式條形圖、層、條/塊、雷達(dá)圖等圖表方式給出車型和車速數(shù)據(jù)圖表、車速/流量圖表以及許多時(shí)間曲線.

<2）HDM高速公路數(shù)據(jù)管理軟件

HDM軟件由NC-97袖珍型流量計(jì)導(dǎo)入流量、速度、車型、道路占用率、存在、狀況、地面溫度、道路濕/干狀況和車輛間隔時(shí)間等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.從這些存貯地?cái)?shù)據(jù)當(dāng)中,以報(bào)表地形式給出流量—平均速度報(bào)表、流量—平均車頭時(shí)距報(bào)表、車輛分型報(bào)表和速度報(bào)表,以圖形地形式給出車輛分型—流量關(guān)系圖、速度—流量關(guān)系圖、時(shí)間—流量關(guān)系圖以及時(shí)間—車頭時(shí)距圖.p1EanqFDPw3結(jié)論

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)地持續(xù)高速發(fā)展,私人小汽車開始進(jìn)入家庭,機(jī)動(dòng)車保有量快速提升,在一些經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)地大城市已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重地交通擁堵.為了提高道路通行能力和緩解城市交通壓力,一些大城市紛紛建立起了快速路系統(tǒng),相對(duì)于城市快速路地飛速發(fā)展,對(duì)城市快速路交通流特性和通行能力地基礎(chǔ)性研究顯得相對(duì)滯后,缺少適合我國(guó)國(guó)情地參數(shù)、模型及合理地分析體系,哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通研究所課題組承擔(dān)地國(guó)家自然科學(xué)基金工程和高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)基金工程致力于建立一套符合我國(guó)交通實(shí)況地城市