貨運車輛超限自動化識別技術研究

陳宗勇++蔣震++袁成科++鄧孝均

摘 要：針對當前高速公路禁止攔截車輛檢測的政策要求，在結合智能檢測識別技術的基礎上，提出一種高速公路無人值守超限貨運車輛自動檢測識別系統(tǒng)，對高速公路無人值守檢測點處過往客運、貨運車輛的數(shù)據(jù)、圖片、貨車超限情況及車牌信息等進行高效自動化采集，進而在不影響車輛正常行駛的情況下，實現(xiàn)對公路客運、貨運車輛情況的實時監(jiān)控與管理，為路政部門制定超限治理的相關政策方案及后續(xù)的非現(xiàn)場執(zhí)法提供必要的數(shù)據(jù)支持，最終為實現(xiàn)高速公路貨運超限車輛的智能化檢測與信息化管理提供一定的參考。

關鍵詞：車型識別，車輛稱重，牌照識別，自動識別

前言

近年來，國家高速公路的建設速度突飛猛進，逐漸形成了全國性的高速公路路網(wǎng)。人們的出行將更加暢通、便捷和安全。目前，國民經(jīng)濟的發(fā)展和交通的日益便利，網(wǎng)絡購物和線上貨物交易日益成為當前物流運輸?shù)闹黝}，某些不法經(jīng)營者為獲取更多的利益，貨車超限、客車超載運輸就成了普遍現(xiàn)象。雖然我國道路建設速度很快，但相應的體制并沒有與時俱進，再加上我國的特殊國情，車輛超載超限運輸已成為危及全國道路交通安全的一個嚴重問題。超載超限運輸使得公路路面、橋梁不堪重負，大大降低了道路、橋梁的使用壽命；同時，超載車輛容易引發(fā)交通事故，大幅度降低了車輛通行的安全系數(shù)；另外，超限貨車還容易造成交通擁堵，引發(fā)環(huán)境污染。針對超限運輸?shù)膯栴}，傳統(tǒng)管理方法是依靠路政部門攔截車輛進入治超站內(nèi)接受檢查并當場處罰的執(zhí)法工作方式。而這種方式在時間、人力、物力上都是一種極大的浪費。為了對高速公路超限、超載運輸行為進行有效的治理，急需一套能自動識別引導超載超限車輛的自動化識別系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)總體架構

車輛超限自動識別系統(tǒng)主要由車型識別系統(tǒng)、動態(tài)稱重系統(tǒng)、車牌自動識別系統(tǒng)及信息顯示誘導模塊等幾部分組成，其系統(tǒng)組成結構如圖1所示。當車輛駛?cè)霗z測區(qū)域時，系統(tǒng)自動進行車型識別和動態(tài)稱重，同時觸發(fā)車牌識別攝像機抓拍車牌信息，并通過可變情報板將超限超載車輛的車牌信息進行顯示提醒，同時進行語音提醒，對超限車輛進行報警提示，同時將現(xiàn)場數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡平臺，實現(xiàn)對超限信息的實時交互與共享。

車輛超限識別系統(tǒng)的構成如圖所示：

車輛超限自動識別系統(tǒng)具有車型識別、軸胎識別、車輛分離、稱重計量、牌照識別、屏幕顯示及聲光報警等功能。

2、車型識別

車型自動分類識別系統(tǒng)的分型方法是檢測行駛車輛的車速，根據(jù)車速計算軸距、輪胎大小記錄軸數(shù)，紅外光柵式車輛分離器實施前后車輛分離和車體外形的檢測，線圈檢測器檢測車輛是否離開檢測區(qū)域和車輛的大小，根據(jù)對這些檢測數(shù)據(jù)的分析比較，實現(xiàn)車輛種類的自動檢測。車型識別結構框圖如圖2 所示。

在道路沿行車方向的一定距離安裝兩條軸檢測傳感器（氣動或壓電式軸檢測傳感器），當車輛通過檢測斷面時，各軸將依次通過兩條傳感器，利用車輛的第一軸從C1到C2的時間T及C1、C2之間的距離S，計算出車輛的行駛速度V（V=S/2、T），利用第一個軸檢測器測量車輛經(jīng)過時相鄰兩個軸之間的時間T1、T2、T3、T4...（T1表示車輛1、2軸的之間的時間，T2表示車輛2、3軸之間的時間，依此類推），通過公式Sn=V*Tn（n=1，2，3...）即可得到車輛相鄰兩軸之間的軸距。在一輛車通過車輛分離器期間C1主機所檢測的信號數(shù)量就是軸數(shù)。依據(jù)這些參數(shù)可以對通過該檢測斷面的機動車輛按分類標準進行分類。

將前后兩輛車分辨出來，是正確識別車型種類的技術關鍵。紅外光柵式車輛分離設備采用紅外線對射方式，按一定規(guī)律垂直排布，在路面上形成一個紅外光柵網(wǎng)，可以將通過檢測器的前后車輛分離出來，它的可靠應用避免了將兩輛車判為一輛車或一輛車（尤其是拖掛車）判為兩輛車的錯誤。車輛分離器隨時向主機傳輸車輛分離狀態(tài)，同時在有車情況下，車輛外型特征也由車輛分離器檢測。

環(huán)形線圈檢測器采用電磁感應原理，當車輛進入檢測區(qū)域時，線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化引起振蕩頻率變化，通過檢測頻率的變化判斷車輛的到來、離開及車輛的大小。

3、車輛動態(tài)稱重

所謂的車輛動態(tài)稱重即對一個快速移動的車輛在短時間內(nèi)以一定的精度確定其重量。其主要工作過程如下圖所示：

1）車頭接近感應線圈時，系統(tǒng)自動觸發(fā)感應線圈和高速動態(tài)稱重設備，對車輛進行稱重，同時觸發(fā)車型識別器，抓拍當前車輛圖像，將抓拍圖像傳送至控制計算機，提取車輛信息包括：軸重、軸型、速度、重量等數(shù)據(jù)。

2） 車尾通過收尾感應線圈時，系統(tǒng)將采集的車輛信息和數(shù)據(jù)進行分析和比對，得出稱重結果，同時判斷車輛是否超限。

3）對于客運車輛，車型識別以后只進行稱重操作，稱重后直接放行。

4） 對于貨運車輛，進行車型識別后稱重，如果當前車輛超限，系統(tǒng)將超限信息發(fā)送給系統(tǒng)服務器，同時情報板顯示車輛超限信息并播報語音提示，引導車輛進入復檢區(qū)進行復檢稱重；如果車牌識別器無法識別車輛信息，如：車牌遮擋、污損等，車牌識別器也將該信息傳送給服務器，中心控制器啟動前方路側(cè)攝像機對車輛拍照，并將結果提交治超站控制中心，工作人員依據(jù)路側(cè)攝像機傳回圖像對可疑車輛進行攔截。

5）貨運車輛進入復檢區(qū)，靜態(tài)稱重系統(tǒng)對車輛進行精確稱重。若確定車輛超限，系統(tǒng)通知工作人員對超限車輛進行處理，并引導車輛進入超限貨物中轉(zhuǎn)區(qū)或接受其他處理措施；若未超限，則直接放行。

6）針對超限車輛未進入復檢區(qū)而直接逃逸的，將該車輛信息列入黑名單，并將該車輛信息發(fā)送至其他治超站、收費站和監(jiān)控中心。

4、車輛牌照識別

車輛牌照識別技術（Vehicle License Plate Recognition，VLPR）是計算機視頻圖像識別技術在車輛牌照識別中的一種應用。此項技術要求能夠?qū)⑦\動中的汽車牌照從復雜背景中提取并識別出來，通過車牌提取、圖像預處理、特征提取、牌照字符的分割與識別等技術，將組成車牌號碼的全部字符圖像提取出來，并對車牌中的文字、字母和數(shù)字進行識別，最后給出真實的車牌號碼。目前車牌識別的技術水平為字母和數(shù)字的識別率可達到96%，漢字的識別率可達到95%。

高速公路收費站在距離超限收費檢查站一定距離的地方設置高精度的動態(tài)稱重系統(tǒng)和車輛牌照識別設備，車型識別系統(tǒng)首先根據(jù)車輛各種信息識別車輛類型，在車輛駛過秤臺的同時啟動牌照識別設備的CCD攝像機，通過圖像采集卡采集圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)計算機處理得到車牌號碼，根據(jù)檢測到車型分類計算該車是否超限以及超限的具體數(shù)量，并將車型分類、車牌號碼、車輛總負荷以及超限數(shù)量等數(shù)據(jù)通過標準接口送往監(jiān)控中心信息管理系統(tǒng)。并在超限檢測收費站與動態(tài)稱重系統(tǒng)之間設置可變情報板配套設施，將超限車輛的車牌號碼、載荷以及超限重量顯示在可變情報板上，提示超限的車輛駛?cè)氤奘召M站進行卸載和交費，而未超限車輛則不需停車。另外，為了防止動態(tài)稱重系統(tǒng)的精度不夠以及超限載荷的卸載，還應在超限檢測收費站內(nèi)設置靜態(tài)稱重的儀器設備，依據(jù)檢測結果對車輛進行相應的處罰。

5.結論

本文詳細的系統(tǒng)的講述了車輛超限識別系統(tǒng)中的車輛類型識別、車輛稱重和牌照識別方法及各自的工作原理與流程，為高速公路無人值守監(jiān)控超限貨運車輛提供了較為系統(tǒng)的方法。解決了當前超限檢測耗時耗力的問題。

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