论文部分内容阅读
【摘 要】 本文介绍微波、地磁、环形线圈和视频分析四种车流量信息采集方式在福州市公安智能交通系统中的应用实践研究和评价。
前言：
随着福州市经济的快速发展和交通工具的日益增加，福州市特别是福州市区的交通流量呈现前所未有的快速增长，造成了福州市的交通状况越来越拥堵。为此，福州市近年来十分重视智能交通技术的应用和推广，先后共投资三亿多元建设福州市智能交通系统，并取得了良好的成效，为缓解福州市的行路难做出了很大的贡献。福州市智能交通系统包括交通信息采集、信息分析和处理、信息的发布和执行。其中交通信息的采集特别是车流量信息的采集的准确与否直接决定智能交通系统能否正确的运行，是智能交通系统的基础，也是交通管理部门进行合理科学地交通规划、设计、营运、管理与控制的前提。笔者有幸参加了近四年来福州市智能交通系统许多个大项目的工程实施，项目验收之后，本人对福州市的智能交通系统车流量信息采集的方法和效果进行了总结，作成此稿。希望对从事智能交通系统的同行有所帮助。
福州市的智能交通系统车流量信息采集的方法主要有微波、地磁、环形线圈和视频分析四种方式。现逐一介绍。
一、微波
（一）理论简介
微波车辆检测器（RTMS）是以微波对车辆发射电磁波产生感应的检测器，当采用侧挂式工作方式时，在扇形区域内发射连续的低功率调制微波，并在路面上留下一条条的投影。RTMS根据被检测目标返回的回波，测算出目标的交通信息，每隔一段时间通过RS通讯向控制中心发送。它根据特定区域的所有车型假定一个固定的车长，通过感应投影区域内的车辆的进入与离开经历的时间来计算车速。
（二）應用项目：
1、项目简介：
（1）福州市“公安智能交通控制中心大厅及机房改造建设项目”（福州市政府采购货物和服务项目，招标编号：RWZFCG-2011-78）。中标价13679970元。项目内容之一就是在福州市区安装20台微波车辆检测器。2011.12.14本项目通过验收。
（2）福州市“提升和改造市区交通信号灯项目“（福州市政府采购货物和服务项目，招标编号：FJLQ20121175-1）。中标价12680000元。项目内容之一就是在福州市区安装20台微波车辆检测器。2013.8.15本项目通过验收。
2、选用型号及主要性能
选用RTMS G4
RTMS G4是第四代微波雷达车检器，采用阵列雷达微波检测技术，能够检测微波波束覆盖道路上的车辆距离，并检测多条车道上移动和静止的车辆。当RTMS瞄向路面时，会在路面上投出椭圆形微波波束并在其间分出许多微片（如图所示）；多个微片组成一个分区或车道，如下图中的六个车道。走过微片的车辆将被RTMS测定。能可靠地检测路上每一车道所通过的车辆数、车辆分类、平均速度、车道占有率参数。
主要性能：
（1）检测精度：①单车道平均时间占有率误差≤5%；②单车道车流量误差≤5%；③单车道平均车速误差≤10%。
（2）检测车道数：单台检测器能够检测不少于12条车道。
（3）环境要求：①工作温度：-40℃至+75℃；②工作湿度：95%RH。
3、实际检测数据及评价
（1）实际检测数据案例
检测点：福州市五四路北二环路口（北往南）。
（2）评价：微波车辆检测器（RTMS）的测量方式在车型单一，车流稳定，车速分布均匀的道路上准确度较高。安装时无需对路面造成2次破坏，适应性较广，适合多种路段，扩展性强，施工相对简便，是一种较成熟的对道路交通状况进行监控和测量的技术。但是在车流拥堵以及大型车较多、车型分布不均匀的路段，由于遮挡，测量精度会受到比较大的影响。另外，微波检测器要求离最近车道有3m的空间，如要检测8车道，离最近车道也需要7-9m的距离而且安装高度达到要求。因此，在桥梁、立交、高架路的安装会受到限制，安装困难，价格也比较昂贵。
二、地磁
（一）理论简介
地磁是使用埋入路面的无线地磁检测器检测车辆的存在和通过，通过低功率无线电技术将检测数据实时传送至附近的接收器，接收器继而将数据传送至本地或远程的交通管理控制器或交通管理系统。
（二）应用项目：
1、项目简介：
2013.6.24，福州市“2013年无线联网交通信号机和建设主干道路口交通流检测系统项目”（福州市政府采购货物和服务项目，招标编号：FJSXZB2013022）。中标金额9680000元。项目主要内容之一就是在福州市区156个路口安装无线地磁流量采集系统，实现与信号机数据对接，配套建设前端、后台设备。2014-1-23本项目通过验收。
2、选用型号及主要性能
选用北京迈锐数据无线车辆检测系统（地磁）。该产品主要由检测器、接收器、中继器、智能数据处理器四部分组成。该产品运行方式参见下图3：
主要性能
3、实际检测数据及评价
（1）实际检测数据案例
检测点：福州市白马工业路口.采集时间：2013/10/22。
（2）评价：地磁具有灵敏度高、施工量小、使用寿命长，价格实惠、安装简单方便，对路面的破坏小（有线安装只需要在路面开一条5毫米宽的缝，无线安装只需要在路面打一个直径55毫米深150毫米的洞，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面）等优点。弱点是，无线安装时如果有树或者其他障碍物，信号的接收容易受影响。另外，道路改扩建时地磁必须重新安装和调试。
三、环型线圈
（一）理论简介：
线圈检测器的工作原理：通过埋藏于车道下方的导线，构成一个电感线圈，并与电容等其他设备形成一个振荡电路。当有大的金属物如汽车经过时，由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化，并将之产生相关电信号传输给检测器，检测器据此计算出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数，输出相应逻辑信号。并上传给中央控制系统，以满足交通控制系统的需要。环形线圈车辆检测器作为传统的交通检测器，是目前世界上用量最大的一种检测设备。 （二）应用项目：
1、项目简介：
福州市“公安智能交通诱导系统建设项目”。（福州市政府采购项目，项目编号：FXZB-FZ-2011020-1）。中标价7494666元。项目内容之一就是在福州市区主要路口安装环形线圈车辆检测器（24通道）2套，环形线圈车輛检测器（12通道）4套，线圈96个。2011.12.14本项目通过验收。
2、选用型号及主要性能
选用深圳市哈工大交通电子技术有限公司生产的LTD多车道线圈检测系统（环形线圈检测器）。
主要性能：
（1）温度范围：-45℃～85℃；
（2）相对湿度小于等于95%，无冷凝；
（3）车流量检测精度应大于95%；
（4）采集车型分类精度应大于90%；
（5）速度检测精度应大于90%。
3、实际检测数据及评价
（1）实际检测数据案例
检测点：福州市三环福马路口（南往北）。
（2）评价：线圈检测器的优点：技术成熟，易于掌握，而且成本较低。缺点：a.线圈在安装或维护时必须直接埋入车道，这样交通会暂时受到阻碍。b.埋置线圈的切缝软化了路面，容易使路面受损，尤其是在有信号控制的十字路口，车辆启动或者制动时损坏可能会更加严重。c.线圈易受冰冻、路基下沉、盐碱等自然环境的影响。d.线圈由于自身的测量原理所限制，当车流拥堵，车间距小于3m的时候，其检测精度稍有下降。
四、视频
（一）理论简介：
视频车辆检测技术主要通过安装在路面上方的摄像机采集交通图像，应用计算机视觉和图像处理技术处理图像，在视频范围内设置虚拟线圈（检测区），车辆进入检测区时使背景灰度值发生变化，从而得知车辆的存在，并以此检测车辆的流量和速度，获取实时、动态的交通信息。视频检测技术主要工作原理分两类：虚拟线圈法与车辆跟踪法。本监测点采用的是虚拟线圈法。摄像机可安装在车道的上方和侧面。
（二）应用项目：
1、项目简介福州市“公安智能交通诱导系统建设项目”。（福州市政府采购项目，项目编号：FXZB-FZ-2011020-1）。中标价7494666元。项目内容之一就是在根据福州市区路口已建的视频摄像机，采集并处理交通图像，检测各路口交通车流量，为智能交通诱导提供依据。2011.12.14本项目通过验收。
2、实际检测数据及评价
（1）实际检测数据案例
检测点：福州市五一路阿波罗大酒店门口。
（2）评价
视频检测技术具有不破坏路面，无需中断交通，可同时检测多条车道，检测功能较多并可记录现场图像，直观可靠，安装调试维护方便，价格便宜等众多优点，因此视频检测预计将成为交通流检测器的主流。缺点是容易受恶劣天气、灯光、阴影等环境因素的影响，汽车的动态阴影也会带来干扰，受恶劣天气正确检测率下降，甚至无法检测。受灯光、阴影等环境因素的影响误检率也大幅上升。
前言：
随着福州市经济的快速发展和交通工具的日益增加，福州市特别是福州市区的交通流量呈现前所未有的快速增长，造成了福州市的交通状况越来越拥堵。为此，福州市近年来十分重视智能交通技术的应用和推广，先后共投资三亿多元建设福州市智能交通系统，并取得了良好的成效，为缓解福州市的行路难做出了很大的贡献。福州市智能交通系统包括交通信息采集、信息分析和处理、信息的发布和执行。其中交通信息的采集特别是车流量信息的采集的准确与否直接决定智能交通系统能否正确的运行，是智能交通系统的基础，也是交通管理部门进行合理科学地交通规划、设计、营运、管理与控制的前提。笔者有幸参加了近四年来福州市智能交通系统许多个大项目的工程实施，项目验收之后，本人对福州市的智能交通系统车流量信息采集的方法和效果进行了总结，作成此稿。希望对从事智能交通系统的同行有所帮助。
福州市的智能交通系统车流量信息采集的方法主要有微波、地磁、环形线圈和视频分析四种方式。现逐一介绍。
一、微波
（一）理论简介
微波车辆检测器（RTMS）是以微波对车辆发射电磁波产生感应的检测器，当采用侧挂式工作方式时，在扇形区域内发射连续的低功率调制微波，并在路面上留下一条条的投影。RTMS根据被检测目标返回的回波，测算出目标的交通信息，每隔一段时间通过RS通讯向控制中心发送。它根据特定区域的所有车型假定一个固定的车长，通过感应投影区域内的车辆的进入与离开经历的时间来计算车速。
（二）應用项目：
1、项目简介：
（1）福州市“公安智能交通控制中心大厅及机房改造建设项目”（福州市政府采购货物和服务项目，招标编号：RWZFCG-2011-78）。中标价13679970元。项目内容之一就是在福州市区安装20台微波车辆检测器。2011.12.14本项目通过验收。
（2）福州市“提升和改造市区交通信号灯项目“（福州市政府采购货物和服务项目，招标编号：FJLQ20121175-1）。中标价12680000元。项目内容之一就是在福州市区安装20台微波车辆检测器。2013.8.15本项目通过验收。
2、选用型号及主要性能
选用RTMS G4
RTMS G4是第四代微波雷达车检器，采用阵列雷达微波检测技术，能够检测微波波束覆盖道路上的车辆距离，并检测多条车道上移动和静止的车辆。当RTMS瞄向路面时，会在路面上投出椭圆形微波波束并在其间分出许多微片（如图所示）；多个微片组成一个分区或车道，如下图中的六个车道。走过微片的车辆将被RTMS测定。能可靠地检测路上每一车道所通过的车辆数、车辆分类、平均速度、车道占有率参数。
主要性能：
（1）检测精度：①单车道平均时间占有率误差≤5%；②单车道车流量误差≤5%；③单车道平均车速误差≤10%。
（2）检测车道数：单台检测器能够检测不少于12条车道。
（3）环境要求：①工作温度：-40℃至+75℃；②工作湿度：95%RH。
3、实际检测数据及评价
（1）实际检测数据案例
检测点：福州市五四路北二环路口（北往南）。
（2）评价：微波车辆检测器（RTMS）的测量方式在车型单一，车流稳定，车速分布均匀的道路上准确度较高。安装时无需对路面造成2次破坏，适应性较广，适合多种路段，扩展性强，施工相对简便，是一种较成熟的对道路交通状况进行监控和测量的技术。但是在车流拥堵以及大型车较多、车型分布不均匀的路段，由于遮挡，测量精度会受到比较大的影响。另外，微波检测器要求离最近车道有3m的空间，如要检测8车道，离最近车道也需要7-9m的距离而且安装高度达到要求。因此，在桥梁、立交、高架路的安装会受到限制，安装困难，价格也比较昂贵。
二、地磁
（一）理论简介
地磁是使用埋入路面的无线地磁检测器检测车辆的存在和通过，通过低功率无线电技术将检测数据实时传送至附近的接收器，接收器继而将数据传送至本地或远程的交通管理控制器或交通管理系统。
（二）应用项目：
1、项目简介：
2013.6.24，福州市“2013年无线联网交通信号机和建设主干道路口交通流检测系统项目”（福州市政府采购货物和服务项目，招标编号：FJSXZB2013022）。中标金额9680000元。项目主要内容之一就是在福州市区156个路口安装无线地磁流量采集系统，实现与信号机数据对接，配套建设前端、后台设备。2014-1-23本项目通过验收。
2、选用型号及主要性能
选用北京迈锐数据无线车辆检测系统（地磁）。该产品主要由检测器、接收器、中继器、智能数据处理器四部分组成。该产品运行方式参见下图3：
主要性能
3、实际检测数据及评价
（1）实际检测数据案例
检测点：福州市白马工业路口.采集时间：2013/10/22。
（2）评价：地磁具有灵敏度高、施工量小、使用寿命长，价格实惠、安装简单方便，对路面的破坏小（有线安装只需要在路面开一条5毫米宽的缝，无线安装只需要在路面打一个直径55毫米深150毫米的洞，当在检测点吊架或侧面安装时不用破坏路面）等优点。弱点是，无线安装时如果有树或者其他障碍物，信号的接收容易受影响。另外，道路改扩建时地磁必须重新安装和调试。
三、环型线圈
（一）理论简介：
线圈检测器的工作原理：通过埋藏于车道下方的导线，构成一个电感线圈，并与电容等其他设备形成一个振荡电路。当有大的金属物如汽车经过时，由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化，并将之产生相关电信号传输给检测器，检测器据此计算出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数，输出相应逻辑信号。并上传给中央控制系统，以满足交通控制系统的需要。环形线圈车辆检测器作为传统的交通检测器，是目前世界上用量最大的一种检测设备。 （二）应用项目：
1、项目简介：
福州市“公安智能交通诱导系统建设项目”。（福州市政府采购项目，项目编号：FXZB-FZ-2011020-1）。中标价7494666元。项目内容之一就是在福州市区主要路口安装环形线圈车辆检测器（24通道）2套，环形线圈车輛检测器（12通道）4套，线圈96个。2011.12.14本项目通过验收。
2、选用型号及主要性能
选用深圳市哈工大交通电子技术有限公司生产的LTD多车道线圈检测系统（环形线圈检测器）。
主要性能：
（1）温度范围：-45℃～85℃；
（2）相对湿度小于等于95%，无冷凝；
（3）车流量检测精度应大于95%；
（4）采集车型分类精度应大于90%；
（5）速度检测精度应大于90%。
3、实际检测数据及评价
（1）实际检测数据案例
检测点：福州市三环福马路口（南往北）。
（2）评价：线圈检测器的优点：技术成熟，易于掌握，而且成本较低。缺点：a.线圈在安装或维护时必须直接埋入车道，这样交通会暂时受到阻碍。b.埋置线圈的切缝软化了路面，容易使路面受损，尤其是在有信号控制的十字路口，车辆启动或者制动时损坏可能会更加严重。c.线圈易受冰冻、路基下沉、盐碱等自然环境的影响。d.线圈由于自身的测量原理所限制，当车流拥堵，车间距小于3m的时候，其检测精度稍有下降。
四、视频
（一）理论简介：
视频车辆检测技术主要通过安装在路面上方的摄像机采集交通图像，应用计算机视觉和图像处理技术处理图像，在视频范围内设置虚拟线圈（检测区），车辆进入检测区时使背景灰度值发生变化，从而得知车辆的存在，并以此检测车辆的流量和速度，获取实时、动态的交通信息。视频检测技术主要工作原理分两类：虚拟线圈法与车辆跟踪法。本监测点采用的是虚拟线圈法。摄像机可安装在车道的上方和侧面。
（二）应用项目：
1、项目简介福州市“公安智能交通诱导系统建设项目”。（福州市政府采购项目，项目编号：FXZB-FZ-2011020-1）。中标价7494666元。项目内容之一就是在根据福州市区路口已建的视频摄像机，采集并处理交通图像，检测各路口交通车流量，为智能交通诱导提供依据。2011.12.14本项目通过验收。
2、实际检测数据及评价
（1）实际检测数据案例
检测点：福州市五一路阿波罗大酒店门口。
（2）评价
视频检测技术具有不破坏路面，无需中断交通，可同时检测多条车道，检测功能较多并可记录现场图像，直观可靠，安装调试维护方便，价格便宜等众多优点，因此视频检测预计将成为交通流检测器的主流。缺点是容易受恶劣天气、灯光、阴影等环境因素的影响，汽车的动态阴影也会带来干扰，受恶劣天气正确检测率下降，甚至无法检测。受灯光、阴影等环境因素的影响误检率也大幅上升。