交通信息采集与发布系统

交通信息采集与发布系统

4.1 交通信息采集系统

4.1.1 前言概况

现在社会交通的发展，交通检测器的应用越来越普及。交通检测器以车辆为检测目标，检测车辆的通过或存在状况，也检测路上车流的各种参数，其作用是为控制系统提供足够的信息以便进行最优的控制。常用的检测器有环形线圈检测器、超声波检测器、红外线检测器、微波检测器、视频图像处理机等。

检测器种类很多，其工作原理大致可分为两类：①检测能使某种开关触点闭合的机械力；②检测因车辆的运动或存在引起的能量变化。压力检测器就是利用机械力检测的例子，而利用能量变化进行检测则有环形线圈检测器超声波检测

按照能否检测静止车辆来分，检测器可分为两类。有些检测器如环形线圈、磁强计检测器能检测存在于检测区域的静止或运动的车辆，这类检测器称为存在型检测器；而另一类检测器只能检测运动通过检测区域的车辆，这类检测器称作通过型检测器。

检测器还可以检测和交通有关的环境条件，以便在出现有害的环境条件时能够对交通进行控制或提出警告。

4.1.2 信息采集方式

环形线圈检测器

1) 环形线圈检测器的构成及其检测原理环形线圈检测器是一种基于电磁感应原理的

车辆检测器，它的传感器是一个埋在路面下面、通过一定工作电流的环形线圈。

当车辆通过线圈或停在线圈上时，车辆引起线圈回路电感量的变化，检测器检测出

变化量就可以检测出车辆的存在，从而达到检测目的。

环形线圈检测器主要包括：环形线圈、线圈调谐回路和检测电路。

1、环形线圈

环形线圈是由专用电缆几匝构成（一般为4 匝），一般规格为2m×2m 的正方形，根据不同的需要，可以改变线圈的形状和尺寸。对车辆检测起直接作用的是环形线圈回路的总电感。总电感主要包括环形线圈的自感和线圈与车辆之间的互感。当铁磁性的车体进入环形线圈时，车体内会感生涡电流，并且产生与环路向耦合但方向相反的电磁场，即互感，降低线圈环路电感。由于线圈设计成涡流影响占支配地位的状态，所以环路总电感量L 减少。检测出线圈环路电感量的变化，就可以判断车辆的存在或通过。

2、调谐回路环形线圈作为一个感应元件，通过一个变压器接到被恒流源支持的调谐回路上，该调谐回路是LC 谐振回路，设计选择电容C, 使调谐回路有一个固定的震荡频率。车辆进入环形线圈将使回路总电感L 减少，因而也会使震荡回路频率增大。只要将该回路的输出送检测电路处理得到频率随时间变化的信号就可以检测出是否有车辆通过。

3、信号检测与输出

检测电路包括相位锁定器、相位比较器、输出电路等，现在很多型号的环形线圈检测器还包含微处理器，它与检测电路一起构成信号检测处理单元。相位比较器的一个输入信号是相位锁定器的输出信号，其频率为调谐回路的固有震荡频率，另一个输入信号跟踪车辆通过线圈时谐振回路的频率变化，从而使输出的信号为一反映频率随时间变化的电压信号也就是反映车辆通过环形线

圈的过程的信号

输出电路先将相位比较器输出的信号进行放大，然后以两种方式输出，即模拟量输出、数字量输出。模拟量输出用来分别车型，数字信号输出用来计数或控制。亦可用微机综合处理输出信号获得各种交通参数。带有微处理机的环形线圈

检测器则可以直接做到这一点。

2）环形线圈检测系统的构成

环形线圈检测系统包括埋于路面下面的环形线圈、接线盒、传输电缆、信号检测处理单元等。检测车辆时，将一个或多个环形线圈按一定的方法埋于路面下，线头接入接

线盒，信号由传输电缆送入信号检测处理单元，该电路单元通常包括了微处理器，直接处理检测数据，计算一些交通控制参数。

环形线圈检测系统与控制中心的主控机通过电缆连接、通信，主控机可发送信号，设置检测器的检测周期等工作状态，并监测检测器故障；检测器则将检测数据如车辆计数、占有率等传送至主控机，以便完成控制系统的信息存储、优化配置、方案选择和事件检测等功能，实现系统的最佳控制效果。

超声波检测器

超声波检测器是一种在高速公路上应用较多的检测器，它利用车辆形状对超声波波前的影响来实现检测。超声波车辆检测的探头具有发射和接受双重功能，被设置于道路的正上方或斜上方，向路面发射超声波，并接收来自车辆的反射波。一般超声波检测器能检测出车高处于0.75m~1.6m 的车辆。

由于超声波检测器采用悬挂式安装，这与路面埋设式检测器（如环形线圈）相比有许多优点。首先是不需破坏路面，也不受路面变形的影响；其次使用寿命长，可移动，架设方便，在日本交通工程中被大量采用。其不足之处是容易受环境的影响，当风速6 级以上时，反射波产生飘移而无法正常检测；探头下方通过的人或物也会产生反射波，造成误检。所以超声波检测器要按照一定的规范安装。

从架设方便，使用寿命长等方面来说，路面埋设式检测器不如超声波检测器，所以超声波检测器成为目前使用量仅次于环形线圈的一种检测器。

红外检测器

基于光学原理的车辆检测器用得比较多的是红外检测器与激光检测器，红外检测一般采用反射式或阻断式检测技术。例如反射式检测探头，它包括一个红外发光管和一个接收管。无车时，接收管不受光；有车时，接受车体反射的红外线。其工作原理是由调制脉冲发生器产生调制脉冲，经红外探头向道路上辐射，当由车辆通过时，红外线脉冲从车体反射回来，被探头的接收管接收。经红外调解器调解，再通过选通、放大、整流和滤波后触发驱动器输出一个检测信号。

这类检测器存在的缺点是：工作现场的灰尘、冰雾会影响系统的正常工作

视频图像处理技术

基于视频图像处理的车辆检测技术是近年来逐步发展起来的一种新型车辆检测方法，它具有无线、可一次检测多参数和检测范围较大的特点，使用灵活，有着良好的应用前景。

视频图像处理车辆检测系统通常由电子摄像机、图像处理机（包含微处理器）、显示器等部分组成。如图3-5 ，摄像机对道路的一定区域范围摄像，图像经传输线送入图像处理机，图像处理机对信号进行模/ 数转换、格式转换等，再由微处理器处理图像背景，实时识别车辆的存在，判别车型，由此进一步推导其他交通参数。图像处理机还可根据需要给监控系统的主控机、报警器等设备提供信号，控制中心则根据这些信号制定控制策略，发出整个控制系统的控制信号。

视频图像处理方法处理的是摄像机摄取的图像。目前的系统一般还不能立即处理连续图像，而是以某一速度处理一系列的图像帧。摄像机将视场场景即光学图像转换成一帧一帧的电子信号。具体来说，设一帧图像由N 个一定大小的像元组成，光电元件将每个像元的平均光亮度转换成无线通信号，经扫描装置逐个扫描，这些像元相应的电信号依次通过信道被发送出来，成为一帧电信号。

微波检测器

雷达检测器是基于多普勒效应原理进行工作的。其原理是：当发射换能器向地面发射微波时，如果由车辆在微波发射线的覆盖区域内通过，会视部分微波发生反射，且被接收换能器收到。根据多普勒效应，接收到的微波频率将比原发射频率略高或略低，即产生频差（频率偏差）。利用检测电路，将频差转化为脉冲信号，即可检测车辆的存在或通过，同时也可以测定车速。

微波检测器分组和式和分离式两种。传感器和电子检测装置合为一体的叫做组合式雷达检测器。这种检测器结构紧凑，制造和安装也比较简便，其主要缺点是维修不方便。分离式检测器是将传感器和电子检测装置分开安装，这种检测器只将传感器悬挂在道路上方（可利用电灯杆安装），而电子检测装置安装在路边的检测箱内，以便于维修。相对而言雷达检测器的使用只是在一些特殊场合，因为它的维护比较复杂。

微波检测器要求车辆速度至少在5km/h 以上，只有这样才能可靠的检测到车辆的存在。

4.1.3 信息采集方式确定

在不同的道路、交通和天气条件下，不同的检测技术所表现出来的技术性能也具有一定的差异，检测器的选用也不同。目前国内外最常用的为环形线圈检测器，它能够测量一切需要测量的控制参数，并且与它的能力相比，它的价格是比较低的。目前来说，环形线圈仍具有足够的准确性和可靠性。

4.2 交通信息发布系统

4.2.1 系统概述

交通信息发布系统是指通过一定的信息传播媒介，向交通参与者提供道路的实际运行情况，提醒、建议或控制交通参与者选择最佳的行走路线，避免和减少行程延误和损失的一种交通控制方式。

交通信息发布系统分为静态信息诱导和动态信息诱导两种形式，可以通过交通指挥中心及时向出行者或者车辆驾驶员发布各种交通状态、意外事件、交通通告和相关信息，方便其选择最佳出行路径，从而有效地对交通流进行诱导，合理控制和均衡交通流分布，提高现有道路使用率和交通的畅通度，为驾驶人员安全快速行车提供良好的服务。系统可根据天气、交通设施检修、特殊车辆的行驶和通过交通信号控制系统、交通流采集系统、交通电视监控系统获取的路面实时交通信息等具体内容，借助前端控制系统按照用户设定的模式显示所输入的内容。

目前，利用LED诱导标志进行交通诱导室是最主要、最有效的交通诱导方法之一