公路車輛檢測系統方案探討

周來勝

摘 要：簡要介紹了兩種公路車輛檢測系統的功能原理和系統方案，并對車輛信息地磁感應系統的發展進行了分析。

關鍵詞：公路；車輛檢測；方案

1 引言

智能交通系統是未來交通系統的發展方向，它是將先進的信息技術、數據通訊傳輸技術、電子傳感技術、控制技術及計算機技術等有效地集成運用于整個地面交通管理系統而建立的一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合交通運輸管理系統。車輛檢測器作為交通信息采集的重要前端部分，越來越受到業內人士的關注。車輛檢測器以機動車輛為檢測目標，檢測車輛的通過或存在狀況，其作用是為智能交通控制系統提供足夠的信息以便進行最優的控制。車輛信息地磁感應系統作為取代傳統的線圈車輛檢測器的一種新型車輛檢測設備，依靠其自身的特點和優勢，已在國內外得到了越來越廣泛的應用。

2 感應線圈式車輛檢測器

2.1 感應線圈式車輛檢測器基本原理

在同一車道的道路路基段埋設一組感應線圈，每組感應線圈與多通道車輛檢測器相連。當車輛分別經過兩個線圈時，由于線圈電感量的變化，車輛的通過狀態將被檢測到，同時狀態信號傳輸給車輛檢測器，由其進行采集和計算，并發送到上位機進行處理。車輛檢測系統外場設備部分主要由車輛檢測器和檢測線圈組成。

2.2 感應線圈式車輛檢測器的安裝

感應線圈式車輛檢測系統施工流程通常包括切割線圈槽、敷設線圈電纜、灌膠、測試線圈電氣特性、車輛檢測器安裝調試。

（1）檢測域選取。環形線圈通常安置在切割路面的槽里，其典型的寬度為6至8毫米，深度為4至6厘米。（2）路面畫線。根據車道寬度和檢測對象要求，確定線圈規格尺寸及匝數，進行路面畫線，拐角處45度倒角，避免尖角損壞電纜護套。（3）鋸縫開槽與清理。（4）鋪裝線圈電纜。（5）饋線敷設。（6）電纜固定。（7）線槽回填。槽內縫隙須填實并與道路結為一體，防止線圈在有車經過時產生顫動或松動。

2.3 感應線圈式車輛檢測器缺點

感應線圈式車輛檢測器具有安裝簡便、抗干擾能力強、集成化程度高等優點，但也存在著固有的一些缺點，安裝或維護地感線圈時必須直接埋入車道，這樣交通會暫時受到阻礙，不利于保持車輛行駛的暢通；埋置地感線圈的切縫會使路面軟化，這樣容易使路面受損，尤其是在有信號控制的十字路口，在這里車輛經常啟動或者制動，可能會使道路損壞更加嚴重；地感線圈易受冰凍、路基下沉、土地鹽堿等自然環境的影響，感受磁場變化不準，從而影響檢測效果；當車流擁堵，車間距小于3m的時候，地感線圈檢測器的檢測精度大幅度降低，甚至無法檢測，而在我國很多城市，上下班高峰時交通都十分擁堵，地感線圈檢測器在交通擁堵時檢測精度就會大幅度降低，這樣就不利于交通信息的采集和道路交通的管理。

3 車輛信息地磁感應檢測系統

3.1 地磁車輛檢測器基本原理

為提高車輛檢測準確度和系統抗干擾能力，降低系統成本，減少對路面的破壞，提出了基于地磁感應的無線車輛檢測系統的方法。與傳統車輛檢測器相比，該檢測器采用各向異性磁阻傳感器進行設計，尺寸小，易于集成。檢測器對采集的數據進行處理和特征提取， 利用2個地磁感應器， 應用基于閾值的車輛判別方法，進行車流量的實時在線的檢驗，并通過無線網絡系統將數據傳輸給上位機，無需布線，易于施工，基于地磁感應的車輛檢測方法的準確率達到了96%。系統工作穩定可靠，不受環境路況天氣等外在因素的影響，與傳統車輛檢測系統相比，在性能、實時性、成本、壽命、維護等方面整體上有很大的優越性。

3.2 地磁車輛檢測器的性能特點

由于車輛本身含有的鐵磁物質會對車輛存在區域的地磁信號產生影響，使車輛存在區域的地球磁力線發生扭曲。車輛在運動狀態時，這種鐵磁物質對地磁場的影響會跟隨車輛的運動。當車輛經過磁敏探測端機時，磁敏傳感器可以探測出地磁信號的變化并以輸出電壓信號的形式得以反映，放大器對該信號進行充分放大，濾波隔直電路對關鍵信號進行進一步提取并通過比較器電路產生一個中斷信號，單片機收到此中斷信號便開始通過模數轉換器對放大器放大后的信號不斷采集，并根據相應的算法采集車輛信息。正是這樣一個世界領先的檢測技術，成功應用到了智能交通行業。

主要特點：

（1）環境適應性強：能夠全天候持續正常工作 設置方便、靈活；（2）系統采用模塊化、結構化設計，可擴展性好、系統運行效率高；（3）實時對多路口多車道的車流量信息進行采集和統計；（4）使用壽命長：可工作3年以上無需更換電池；（5）體積小，無線傳輸，安裝、維護方便，對路面破壞較小；（6）靈敏度根據路況軟件可調，對低速或靜止車輛也有良好的檢測效果，準確率高；（7）抗干擾好：檢測器經過多次硬件濾波和數字濾波，經微處理器算法識別，抗振動、雷電和無線信號干擾，正確率和靈敏度高；（8）安裝方便，效果美觀：施工周期短，成本低，不需要大型切割設備，路面破壞程度小，只需要在路面打出一個深度略大于120mm，直徑為108mm（打孔機標準孔徑）的圓洞即可。

3.3 地磁車輛檢測系統施工技術

3.3.1 地磁感應器安裝

通過水鉆（通用工具）在路面鉆一圓洞將地磁感應器埋入路面，對路面無破壞和損傷，保證城市道路美觀，安裝時間短無需長時間封閉車道，有效的減少了施工過程中交通安全風險。

（1）封閉待安裝的車道，按照設計圖進行施工放樣，在指定位置上定出地磁檢測器安裝孔位，并在每個孔位上定出標志；

（2）根據設計圖的要求打安裝孔，并清空孔內雜物；

（3）將鉆好的孔內的雜物清除、水吸干；

（4）將碎石子墊入孔底，并夯實壓平；

（5）把檢測器的磁環開關按箭頭指引方向下滑取掉，將檢測器放入孔內，正面（有標識的一面）朝上，檢測器正面必須與路面相平；

（6）用混泥土填充檢測器周圍縫隙，并與周圍路面平齊，注意不要用填料覆蓋檢測器正面。

3.3.2 接收天線安裝

基站及中繼的天線要求裝在離地面5米高的桿件上，一般可以采用U型抱箍將接收天線固定在車行型號燈桿件或者電子警察桿件上。特別是基站天線的安裝，要求天線的連接線穿過地埋管連接到信號控制柜中的接收主機饋線端口，安裝時利用垂線椎檢測保證天線中“O”型圈與地面垂直且整個天線要離開其他金屬物30cm以上。

3.3.3 中繼器安裝

結合路口車道劃分和地磁感應器的實際布置，選中適當位置安裝信號中繼、接收主機和天線，有效提高信號傳輸效果、提高車輛感應和信號接收精確度，避免單獨設置桿件和機箱，減少工作量、提高工作效率中繼器安裝在路邊立桿的背包箱內，將饋線接頭與天線插口連接牢固。連接適配器或蓄電池接入電源插口，將電源開關撥至ON狀態。

3.3.4 系統功能調試檢測

在完成所有檢測器的安裝布設后，撤離所有路障設施，保證所有車道正常通車。觀察接收主機上與所安裝檢測器編號對應的指示燈，進行調試。系統功能調試包括：地磁信號無線傳輸檢測、自適應背景調整、交通信號自動控制功能調試檢測、交通信號自動控制功能調試檢測。

科學的組織施工人員，精心調測，確保主機與各個感應器之間的信號傳輸正常。通過交通信號燈控制機聯調，實現路口交通流量和車輛信息的精確統計，實現交通信號燈的自適應控制，從而提高路口車輛通行量，有效緩解路口交通擁堵。

4 結束語

隨著中國城市化的發展，智能交通建設正發生日新月異的變化。對城市交通工程的人性化和智能化控制提出了更高的要求，車輛地磁感應系統正是智能交通系統中的一項關鍵控制子系統，在未來的城市智能交通建設中車輛信息地磁感應系統將得到廣泛的推廣和應用。

參考文獻

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[2]張亞平，裴玉龍，王富.現代交通檢測技術在城市快速路系統交通調查中的應用[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學.