淺談智能交通體系中電子警察系統功能與設計

韓 旭，張晗寒

（沈陽市規劃設計研究院,遼寧 沈陽110004）

淺談智能交通體系中電子警察系統功能與設計

韓 旭，張晗寒

（沈陽市規劃設計研究院,遼寧 沈陽110004）

隨著城市的快速發展,城市空間的不斷擴大,交通管理工作日漸繁忙,因此大量城市使用電子警察監管的方式維護道路交通環境。首先,研究了電子警察發展歷程,分析傳統電子警察存在的問題；其次,結合近幾年的設計成果,介紹電子警察系統的組成、工作原理、功能模塊、總體功能與特點；最后,闡述了電子警察設計流程,并從電子警察點位設計、電子警察抓拍一體機設計、電子警察桿和基礎設計、電子警察管線及手孔井設計等方面詳細介紹電子警察的具體設計要點。

電子警察；智能交通；視頻檢測；數據傳輸；交通設計

1 電子警察研究背景

近些年來,隨著國民經濟的發展,汽車保有量日益增加。由于道路交通建設和駕駛員安全規則意識培訓滯后,導致交通擁堵、交通事故頻發、交通環境惡化等問題[1]。隨著城市面積大幅增加,出現城市交通管理工作量大幅增加、交通管理缺位、交通管理經驗不足等諸多管理問題。為解決日益凸顯的交通管理水平不足與城市空間和汽車保有量快速增加之間的矛盾,電子警察系統成為了各級交通管理部門維護道路交通秩序的重要手段之一。電子警察系統通過全天候對道路交叉口及重要交通路段的交通違章車輛抓拍監管,對違章車輛進行處罰,提高了交通管理水平,降低了交通管理成本,成為了城市交通智能化管理的重要部分[2]。

電子警察產品經過了光學照相機階段、數碼相機階段、工業CCD攝像機階段、高清攝像機與高可靠主控機相結合4個階段的發展[3],但在具體應用中還存在如下問題:

（1）傳統電子警察系統攝像設備分辨率不高,圖像采集技術以及車牌識別技術相對落后,缺少夜間補光拍攝技術措施,導致拍照清晰度不高,識別率較差。

（2）傳統電子警察系統對于車速過快的違法車輛,無法穩定地對其抓拍三張高清圖片,記錄其違法瞬間,導致違章車輛捕獲率偏低。

（3）對于進口道與出口道距離較遠的大型交叉口,受其拍攝距離要求限制,導致闖紅燈、不按規定車道行駛等違章捕獲率偏低。

（4）系統無法確定違章車輛的駕駛員,因此在接受處罰時,存在冒名頂替違章駕駛員受過的情況,難以對違章駕駛員進行教育,危害道路交通安全。

（5）傳統的電子警察系統不能將其工作狀態進行記錄并回傳至后臺,如遇有設備工作狀態異常情況,常會導致發現不及時,電子警察系統長時間無效工作。對于交叉口內交通流量異常情況和黑名單報警車輛不能及時報警,導致出現事故與案情等情況不能及時發現,造成交通長時間擁堵。

2 電子警察系統的相關理論

2.1 系統組成及工作原理

電子警察系統從系統結構上劃分,由路口前端視頻采集系統、路口數據處理系統、遠程數據傳輸系統、中心管理信息系統組成。電子警察系統外部與車管和駕管系統關聯形成處罰系統,并向上關聯智能交通集成系統。

電子警察系統中,路口前端數據采集系統是整個系統正常運行的基礎,其主體設備包括:高清電子警察抓拍一體機、百萬像素高清攝像頭、LED輔助照明補光燈和前端光端機。

系統對于進入監控區域的每一輛機動車進行實時抓拍,當系統檢測到有車輛進入視頻檢測區域時,對每輛機動車拍攝一張高清照片,在車輛發生闖紅燈、待轉區闖紅燈、壓線、逆行、不按規定車道行駛、違反禁令標志標線行駛等違法行為時,系統對于違法行駛機動車拍攝至少三張不同時刻、不同位置的高清照片,三張圖片組合起來能準確清晰地反映車輛違法過程。由于抓拍相機清晰度高,所以圖像上違法車輛的車牌號碼、車牌顏色、車身顏色、車型等信息清晰可見,采集來的三張高清圖片被發送至自動識別模塊進行分析并解讀出車輛牌照、違法類型,并在其下方以相同格式粘貼上違法時間、違法地點、車道編號等相關信息,最后將圖片存入指定路徑,將違章信息添加到違法記錄數據庫。以上過程就完成了路口車輛單次違法行為的檢測、數據生成和數據存儲。系統每輛機動車拍攝一張照片,通過交通流量采集軟件進行處理并得到交通流量數據。

2.2 系統總體功能和特點

系統總共包括視頻圖片處理、LED輔助照明模塊、自動識別模塊、交通信息檢測模塊、中央控制模塊、數據傳輸模塊六大模塊,完成九大功能。

（1）系統總體要求:高清電子警察系統由性能先進的嵌入式DSP高清電子警察抓拍一體機、光纖通訊組成,實現每個高清電子警察抓拍一體機對監控方向內不少于3車道的機動車違法行為進行實時抓拍。

（2）全視頻檢測:高清電子警察抓拍一體機全視頻觸發檢測方式,兼具了視頻檢測、闖紅燈違法檢測、交通信息檢測和卡口事件檢測功能,并且配有自動識別牌照功能及內置硬盤實現長時間錄像存儲。

集成視頻交通信息檢測器的功能使其具有通過網絡向中心提供包括車流量、占有率、交通密度、平均車速等實時交通信息,對機動車流量統計的準確率能達到監控車道實際流量的90%。

卡口事件檢測功能對所監控車道內包括車輛遺棄物、道路交通事故、黑名單報警車輛等事件進行報警和錄像存儲,并實時回傳至中心,使中心能夠安排布控,能夠為交通事故逃逸等重大違法事件提供相關證據和線索。

對所監控車道內車輛號牌的識別準確率白天不小于90%,夜間不小于80%,并且能對車牌號碼進行識別,并能存儲不少于15 d的高清錄像。

（3）違法數據傳輸功能與統計查詢:電子警察系統進行違法抓拍后能夠自動在抓拍的原始圖片上直接進行視頻信息字符疊加,將違法時間、地點、方向及信號燈信息直接疊加在原始圖片上。違法圖片通過光纖網絡自動回傳至指定管理服務器,并在數據庫中記錄下車輛通過時間、牌照號、車型、類型及車輛圖片等,用戶可通過輸入相關字段信息,查詢到相關車輛的記錄。

（4）設置功能:在控制中心通過光纖網絡能遠程對路口高清電子警察抓拍一體機進行參數設置,包括視頻抓拍參數、開始抓拍時間、錄像數據保存時間、圖片數據保存時間、數據儲存格式、數據儲存大小、交通信息采集周期、車道數目、車道屬性、存儲路徑、保存圖像大小、數據保留天數等各項參數。

（5）自動復位功能:嵌入控制主機能夠長期穩定工作,斷電停機來電后主機能自動復位穩定運行,提高系統安全性和穩定性。

（6）全天候的適應性:按照國家標準,結合現代防雷技術,使整個系統能夠勝任各種惡劣環境及天氣的干擾,確保系統全天候正常運行。

（7）補光技術:電子警察夜間補光的照度要滿足攝像機對于環境的要求,同時也要減少白光污染、降低能源損耗,避免司機因強光干擾引發交通事故。

（8）擴展性:在原有闖紅燈抓拍的基礎上,還應具有抓拍逆行、違法壓線、違法左轉、違法右轉、變道、不按車道行駛等功能,在信號燈是綠燈和黃燈的狀態下,系統對車輛依然具有軌跡跟蹤功能,對不按導向方向行駛車輛進行抓拍。

（9）設備監控管理功能:前端高清電子警察抓拍一體機應將工作狀態（如處理器使用率、占比、磁盤空間、補光燈工作狀態、時鐘等信息）進行記錄,并傳回至中心服務器,使中心可以隨時了解外部設備的運行情況。

3 電子警察設計要點

3.1 電子警察設計流程

確定闖紅燈電子警察點位時,可參考交警意見,選擇在現狀交通流量較大、違法行駛車輛較多的信號控制交叉口設置闖紅燈電子警察。結合道路工程及現狀光纖電纜分布進行實地踏勘和調查,主要資料包括:現狀及規劃路網、地形圖、交叉口現狀控制情況、交叉口進口道現狀情況、現狀光纖及電纜分布情況等。圖1為電子警察設計流程圖。

圖1 電子警察設計流程圖

3.2 電子警察設計要點

電子警察施工設計要點包括:電子警察點位設計、電子警察抓拍一體機設計、電子警察桿和基礎設計、電子警察管線及手孔井設計。

（1）確定闖紅燈電子警察的點位。闖紅燈電子警察設置于交叉口進口道,一般距離交叉口進口道停止線20 m左右為宜,如遇障礙物遮擋應根據現場實際情況調整位置。電子警察桿可設立在路側綠化帶或人行道內,應以不影響行人通行為宜,距路緣石邊緣留有約0.5 m的安全距離。

（2）電子警察抓拍一體機設計。每個高清電子警察抓拍一體機可抓拍3條車道,根據進口道車道數確定高清電子警察抓拍一體機個數。在安裝電子警察抓拍一體機時,應考慮具體車道數與電子警察一體機數量的關系,選擇其安裝在電子警察橫臂上的位置,保證其拍攝時不受路邊障礙物遮擋,并且減少多個電子警察一體機監控的重疊范圍,使其監控范圍最大化。

（3）電子警察桿和基礎設計。為保證電子警察抓拍一體機監控視野良好,電子警察桿橫臂距地面高度以6.4 m為宜,橫臂設計長度與監控車道總寬度相匹配,抓拍1條車道采用4 m長橫臂,2條車道采用6 m長橫臂,3條車道采用9 m長橫臂, 4條車道采用12 m長橫臂,5條車道采用15 m長橫臂。不同橫臂長度電子警察桿體和基礎采用不同設計規格。

電子警察桿鋼板材質采用優質碳素結構鋼(Q235)或低合金結構鋼(16MN),金屬固定桿與基礎采用法蘭連接,橫臂與立柱也采用法蘭連接,桿基礎采用C30。

（4）電子警察管線及手孔井設計。為方便穿線施工,應在闖紅燈電子警察桿不遠處設置手孔井,設置距離以4 m為宜。手孔井主要設置于管線溝方向改變處,兩個手孔井之間管線溝距離不應超過100 m,并盡量設置于綠化帶及人行道內,如需要設置在機動車道內時,應考慮車輛荷載。

手孔井深度以80～100 cm為宜,底部應設有滲水孔。手孔井井蓋可采用直徑52 cm的圓鑄鐵井蓋,并標有公安交警標識。手孔井中的管道口應該高于手孔井底20 cm,完工后應將管道口封堵,防止雨水、泥沙流入管道或老鼠等進入損壞電纜線。

闖紅燈電子警察桿與最近手孔井的管線溝內敷設2根2英寸尼龍管,采用撼砂保護,并且兩井之間尼龍管要求無接頭；在人行道及非機動車道路面內管溝敷設3根3英寸尼龍管；機動車道路面內管溝敷設3根3英寸尼龍管,外套4英寸鍍鋅管,其中1根尼龍管作為預留穿線管敷設,并且設計時應盡量減少機動車道路面管溝敷設距離。

4 結語

新型電子警察系統憑借其良好的全視頻檢測、違法數據傳輸功能與統計查詢、遠程設置、補光技術、拓展性、設備監控管理等功能解決了傳統電子警察的部分功能性的不足,在實際交通管理中發揮了巨大的作用,規范了行車秩序,保障了良好的交通環境。在未來的發展趨勢和公安交警的要求下,應充分考慮違章駕駛員識別檢測功能的發展。

[1]李振亭．淺談城市道路交叉口處電子警察系統設計[J]．城市道橋與防洪,2012（12）:31-32.

[2]裴劍.電子警察系統在智能交通中的應用[J].中國安防,2014（3X）: 37-40.

[3]張旭蘭.電子警察系統的研究與設計[D].長沙:湖南大學,2010.

中亞三國鐵路人員首次來中國參加高鐵技能培訓

來自哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦、烏茲別克斯坦三個國家的三十余名鐵路運營管理人員近日來到武漢高鐵訓練段,首次到我國參加為期兩天的高鐵技能培訓,旨在為加快“一帶一路”中的鐵路合作項目打基礎。

武漢高鐵訓練段負責人介紹說,他們采取集中授課、現場教學、影像觀摩、實際操作、溝通交流等教學方式。教學課程涵蓋了動車組司機、動車組機械師、高鐵通信、高鐵供電、高鐵工務、高鐵信號、高鐵調度等鐵路運輸主要工種,力爭讓參加培訓的外國學員全面、準確、真實地了解中國高鐵的建設經驗、發展成就和前沿技術。

武漢高鐵訓練段是全國鐵路唯一高鐵技能培訓準入機構,以服務中國高鐵“走出去”為動力,努力探索適應國際高鐵培訓的新需求。在“一帶一路”背景下,去年以來已舉辦了泰國、老撾等6批涉外鐵路技能培訓班,培訓涉外學員近200人。

U491

B

1009-7716（2017）07-0032-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.009

2017-03-24

韓旭（1993-）,男,天津人,助理工程師,從事交通設施設計工作。