关于城市道路微波交通信息采集方案

基于微波雷达的城市道路交通信息采集方案
一、微波雷达应用领域
微波雷达在城市智能交通系统中应用广泛，作为车辆检测传感器，微波雷达可以应用于以下系统中：
1、交通信息采集与行车诱导服务系统
2、超速抓拍系统
3、治安卡口系统
4、大车占用小车车道抓拍系统
5、智能红绿灯控制系统。

在以上这些系统中，雷达主要起着车辆存在、速度、道路占有率以及车辆类型等参数检测作用。

虽然这些系统可以独立建设与运行，但是有不少资源是可以共享的，比如超速抓拍系统和治安卡口系统就可以兼具交通信息采集功能，也可以具有大车占用小车车道检测功能，因此对于城市智能交通系统建设来说，如果在设计规划阶段能综合统一考虑，则系统建设成本就节省不少。

二、基于微波雷达的交通信息采集方案
城市道路的特点是各种各样的道路环境都有，如环线、高架路、主干道以及支路等，针对不同路况，下面给出了几种典型的基于微波雷达的交通信息采集方案。

1、卡口系统（兼具流量采集、超速抓拍功能）
基于微波雷达的卡口系统主要有三种安装方案。

方案一：在隔离带中间架设“Y”型（或者“T”型）支架，将正向雷达、摄像机和闪光灯等安装于支架臂上，如图1所示。

图1 方案一
该方案优点：
最好的也是最经济的卡口系统和交通行车诱导系统综合方案，既能非常准确的检测车流量、车速、车型以及占有率等交通信息，又能用于超速抓拍和卡口系统，成本很低；特别适合于双向四车道路况，这样每个方向只需要一个高清摄像机就可以了，将大大节约成本；
缺点：
只适应于中间隔离带很窄的路况（对于隔离带很宽的路况，可以采取在隔离带两边或者道路外沿两侧分别架设“F”杆的方式）；
方案二：架设横跨双向多车道（如6~8车道）的龙门架，将正向安装雷达（如MPR-U1）、摄像机、闪光灯等集成安装于龙门架一面（另一面安装诱导牌之类的）。

如图2所示。

该方案的优点：1）龙门架既用于诱导牌安装，也用于卡口系统和交通行车诱导系统；
2）双向卡口位于同一位置，便于信息传输和维护；
3）能充分利用已有龙门架资源，不再需要增加支架成本；
缺点：如果在该检测位置不需要安装诱导牌之类的，则该方案成本偏高；
图2 方案二
方案三：架设横跨单向多车道（如2~3车道）的龙门架，将正向安装雷达（如MPR-U1）、摄像机、闪光灯等集成安装于龙门架一侧，另一侧安装诱导牌之类的；在龙门架的一端侧壁
上安装侧向微波雷达（如MPR-2）以检测另一方向多车道的交通流信息，如图3所示。

在相距400~500m的地方再安装一个龙门架在相反方向的车道上方，如图4所示。

该方案优点：1）两个龙门架组合在一起（如图4），既解决了双向卡口问题，相对于方案二来说也减少了成本（因为这种组合解决了2个检测断面的交通信息检测问题，对于方案二，还需要在400~500m处再增加一个交通流检测断面）；
2）龙门架既用于诱导牌等的安装，也用于卡口和交通行车诱导系统；
3）能充分利用已有龙门架资源，不再需要增加支架成本；
缺点：如果在该检测位置不需要安装诱导牌之类的，则该方案成本偏高；
图3 方案三
图4 组合方式
2、交通信息采集（纯粹用于交通行车诱导系统）
前面阐述的用于卡口系统的三种方案均可同时用于交通信息采集，此外还具有以下几种常见的微波交通信息采集雷达安装模式：
1）双向车道之间没有隔离带或者隔离绿化带很低（低于1.5米）
对于该环境，在道路一侧距离第一车道超过1米远的地方埋设7米左右高度的立杆，在立杆上安装MPR-2雷达用于检测双向各车道的交通信息，安装方案（方案四）如图5所示。

图5 方案四
该模式优点：最经济的交通信息检测方式，单一雷达能同时检测双向多车道交通信息；
缺点：只能提供平均速度和平均占有率，且难以区分车型；
2）双向隔离绿化带高（高于1.5米）、中间或者两边存在防撞防噪屏
此时无法用单一雷达同时检测2个方向的车道。

解决办法是在隔离带中央埋设6米高的立杆，在同一杆上相背安装2个MPR-2，2个雷达共用一根立杆和一个控制箱，安装方案（方案五）如图6所示。

图6 方案五
该模式优点：1）单一雷达同时检测单向多车道交通信息，费用较低；
2）2个雷达共用1根立杆和1个控制箱，成本得到了很大降低缺点：只能提供平均速度和平均占有率且难以区分车型；
3）辅导很窄或者没有（如桥梁和高架路）
桥梁和高架路的特点是辅道和中间隔离带很窄或者没有。

由于辅道很窄，侧向安装微波雷达由于需要侧置距离（大于1米）而难以胜任，只能采用正向安装模式。

如果存在龙门架，则可以直接将MPR-U1安装于架上，否则宜采用如图1所示方案一。

4）隧道
隧道环境具有不便于甚至不容许对路面进行破坏、顶置设备安装简单等特点，因而在该环境下MPR-U1具有得天独厚的优势，安装方案（方案六）如图7所示。

图7 方案六
三、方案综合原则
前面提出了六种方案，在实际应用中，可以采用以下原则进行方案综合。

1、 充分利用已有龙门架
对于已有的龙门架，可根据龙门架是否跨越双向车道而选择方案二或者方案三。

在这些位置安装卡口系统（如果龙门架在上下匝道附近）或者超速抓拍系统（如果龙门架离上下匝道很远）
2、 在需要安装诱导牌的地方新架设龙门架
可根据新建龙门架是否跨越双向车道而选择方案二或者方案三。

在这些位置安装卡口系统（如果龙门架在上下匝道附近）或者超速抓拍系统（如果龙门架离上下匝道很远）；
3、 在上下匝道口附近安装卡口系统（兼具交通信息检测与超速抓拍功能）
上下匝道口是车辆驶入驶出环线的通道，因此卡口系统应该安装在匝道口附近。

如果已有或者新建了龙门架则采用方案二或者上案三，否则宜采用方案一；
4、 每3~5km 安装一个超速抓拍断面（兼具交通信息检测功能）
按照每3~5km 安装一个超速抓拍点的原则，在考虑了已有卡口点（因为卡口兼具超速抓拍功能）的情况下，采用方案一布设超速抓拍点；
5、每400~500m 安装一个交通信息检测断面
按照每400~500m 安装一个交通信息检测断面的原则，在考虑了已有卡口和超速抓拍点（因为它们均具有超速抓拍功能）的情况下，采用方案四（或者方案五）与方案一交替布设的方式设置交通信息采集点，对于关键路段，宜全部采用方案一布设，因为方案一能获得非常准确的实时车速，并且其占有率、车型分类也比方案四和方案五准确得多。

图8 方案二在上海外环线交通信息采集系统中的实际应用
四、微波雷达应用于智能红绿灯控制系统
在智能红绿灯控制系统中，微波雷达主要在3个检测点起作用，第一个点在停车线或者信号灯立杆附近，对车辆的存在进行检测；第二个点在离停车线约40m 处，对车辆的速度进行检测；第三个点在离停车线80m 以远处（具体距离根据系统软件算法需求确定）。

第一个检测点雷达可以有正向和侧向安装两种模式。

对于正向安装，雷达（MPR-U ）安装于架设信号灯或者闯红灯抓拍摄像机的横梁上，如图9所示。

对第一检测点，若检测停车线附近的车辆存在，则将雷达朝向停车线方向安装，若检测信号灯立杆附近车辆是否存在，则雷达朝下安装。

对于侧向安装，则在相应检测点位置，按照图5所示方案进行安装即可，MPR-2 MPR-U
对于信号灯控制，检测一个方向的车道就可以了。

图9 正向安装示意图
图10 利用已有闯红灯抓拍系统支架安装雷达实景
第二检测点一般在离停车线约40m 处。

可以采用如图5所示的侧向安装方案，但是这样成本较高，较好的方法是采用如图9所示的方案，即将正向雷达安装在信号灯杆或者闯红灯抓拍系统立杆横梁上，将雷达波束射向车辆行驶的反方向，对于智能红绿灯控制系统来说，一般检测1~2个车道的速度就可以了，不必每个车道都检测。

第三检测点则在离停车线较远（一般大于80米）的地方，雷达采用侧装方式，检测一定区域内（如9m*7m ，覆盖2个车道宽度）的车辆存在性，检测信息通过无线或者有线方式传回到信号机。

由于只需要检测该区域是否有车辆存在，应用于该检测点处的雷达成本将得到大幅降低。

从上面的描述可以看出，根据智能红绿灯控制系统软件需求，可以有多种雷达组合方案，最经济的方案应该是：利用正向安装雷达检测红绿灯立杆处的车辆存在和第二检测点处的车辆速度，利用侧向雷达检测第三检测点处的车辆存在性。

因为这样第一、第二检测点均第一检测点 第一检测点
第二检测点
不再需要另行架设安装支架，而正向雷达价格低廉；第三检测点处由于只检测一定区域内的车辆存在性，因而雷达成本也很低，加上雷达采用侧向安装方式，安装和维护成本都很低。