1、第四章第四章 交通流檢測技術與方法交通流檢測技術與方法交通檢測的目的與意義交通檢測的目的 檢測 預測 誘導交通檢測的意義交通檢測的意義 全面了解交通狀況 合理應對交通問題 及時發布交通信息ITS第一節 車輛檢測器 檢測內容與參數：車流量、車速、車間距、車輛類型、道路占用率、車輛違章信息、交通事故信息等的檢測 應用：信號自適應控制交通誘導、事故事件檢測、主輔路出入口車流控制、停車場車位管理、事故事件警報道路交通評價、交通影響分析、智能交通研究交通事故處理第一節車輛檢測器 按照具體劃分方式不同，有以下幾種分類： 按安裝方式分為永久式安裝（固定式安裝）、臨時性安裝（便攜式安裝）； 按采集時間長短分為

2、連續式采集設備（一般采用永久式安裝設備）、間隙式采集設備（多采用臨時性安裝設備）； 按檢測技術方法分為感應線圈檢測、視頻檢測、微波檢測、氣壓管檢測、超聲波檢測、磁映像檢測、紅外檢測、激光檢測等； 按檢測目的劃分為綜合數據調查、專項數據調查。 目前國內外在車輛檢測器中，大量應用了電磁傳感技術、超聲傳感技術、雷達探測技術、視頻檢測技術、計算機技術、通信技術等高新科學技術，常用檢測器有以下幾種。一、環形線圈檢測一、環形線圈檢測 1、基本原理、基本原理 是一種基于電磁感應原理的車輛檢測器。是一種基于電磁感應原理的車輛檢測器。 傳感器是一個埋在路面下通有一定工作電流的環形線圈傳感器是一個埋在路面下通有一

3、定工作電流的環形線圈（一般為（一般為2米米X1.5米）。米）。 當車輛通過環形地埋線圈或停在環形地埋線圈上時，車輛當車輛通過環形地埋線圈或停在環形地埋線圈上時，車輛自身鐵質切割磁通線，引起線圈回路電感量的變化，檢測自身鐵質切割磁通線，引起線圈回路電感量的變化，檢測器通過檢測該電感變化量就可以檢測出車輛的通過或存在。器通過檢測該電感變化量就可以檢測出車輛的通過或存在。 檢測這個電感變化量一般來說有兩種方式：檢測這個電感變化量一般來說有兩種方式： 利用相位鎖存器和相位比較器對相位的變化進行檢測利用相位鎖存器和相位比較器對相位的變化進行檢測 由環形線圈構成回路的耦合電路對其振蕩頻率進行檢測由環形線圈

4、構成回路的耦合電路對其振蕩頻率進行檢測環形線圈檢測基本原理環形線圈檢測基本原理 技術指標表技術指標表車輛速度檢測范圍車輛速度檢測范圍10255公里公里/小時小時數據統計周期數據統計周期160分鐘分鐘正常工作溫度正常工作溫度-2070濕度濕度0%95%，無冷凝，無冷凝電源電源AC220V20%，50Hz，1.2A功耗功耗50w蓄電池充電電流蓄電池充電電流2A蓄電池放電保護電壓蓄電池放電保護電壓20.40.3V尺寸尺寸(長長深深高高)270237132 機箱外殼防護等級機箱外殼防護等級IP65(需選配專用機柜需選配專用機柜)MTBF20000小時小時通訊接口通訊接口兩個兩個9600波特率的波特率的

5、RS232通訊接口通訊接口誤差范圍誤差范圍速度速度2%車長車長0.2米米車道占有率車道占有率1%計數準確率計數準確率99%行車間距行車間距3米米檢測車道數量檢測車道數量18車道車道參照國家標準參照國家標準JT/T4552001環行線圈車輛檢測器環行線圈車輛檢測器2、安裝、安裝 車輛感應線圈埋設質量非常重要，應敷設在路面車輛感應線圈埋設質量非常重要，應敷設在路面之中，一般使用高溫導線。之中，一般使用高溫導線。 切割路面線槽建議使用盤式切割機或類似設備。切割路面線槽建議使用盤式切割機或類似設備。 為防止線槽的直角拐角損壞線圈，為防止線槽的直角拐角損壞線圈， 建議在直角拐建議在直角拐彎處切一個彎處切

6、一個45的斜角，減小線槽對線圈的破壞。的斜角，減小線槽對線圈的破壞。 3、優缺點及適用性、優缺點及適用性 （1）優點 測速精度和交通量計數精度較高； 穩定性好，一定時期內故障率低； 不受氣象和交通環境變化的影響，抗干擾能力強； 成本低、安裝較方便。 （2）缺點 需要在每條車道下埋設線圈，對路面有破壞作用，影響路面壽命； 長期使用后線圈易受損壞，維護時要封閉車道、開挖路面，影響交通運輸，導致成本升高，維護工作量大； 路面大修時往往挖斷檢測棒，給路面的重鋪和大修增加了困難，道路改擴建也受牽制； 受感應線圈自身測量原理的限制，當車流擁堵、車間距小時，檢測精度大幅度降低。 3、優缺點及適用性、優缺點及

7、適用性 （3）適用性 由自身安裝條件、維護要求決定，感應線圈檢測器更適用于高速公路、橋梁、隧道，不適于城市道路交通檢測。 作為傳統的固定式交通信息檢測設備，目前感應線圈檢測器已廣泛應用于交通信息采集系統，如ITS系統的交通信號協調控制系統、道口收費系統、停車場管理、車輛計數等。 感應線圈檢測以其高可靠性、高性價比、使用方便的優點在未來較長時期會繼續使用。隨著科技的進步，如果能開發新型材料以提升抗壓能力、減小受壓面積，或者開發出埋設更深、精度更高的新型線圈，感應線圈檢測的應用領域一定會更廣泛。二、視頻檢測 1、基本原理 通過軟件在視頻圖像上按車道設置虛擬車道檢測器，當車輛通過虛擬檢測器時，就會產

8、生一個檢測信號，再經過軟件數字化處理并計算得到所需的交通數據，如車型、車流量、車速、車距、占有率等，另外監控人員還可以通過監視器上的視頻圖像實時觀察檢測范圍內的車輛行駛狀況，得到所需的交通數據二、視頻檢測視頻檢測 其主要功能有：移動或停止車輛的存在或通過檢測；行車方向檢測；速度測量；基于車輛狀態值的各種報警；通過邏輯算法把多個檢測器與相位的狀態結合起來給出一個參數輸出；可按用戶需要，在監視器里顯示各種檢測器的檢測狀態。 2、安裝、安裝 安裝在路面上方、路中間的隔離帶上。 攝像機的安裝高度通常在720米之間。 通過輸入從現場測量的攝像機高度、路面檢測區標定長度等參數對檢測器進行校準，現代的視頻檢

9、測器在校準時也無需其他額外設備，系統自身即可完成。 3、優缺點及適用性、優缺點及適用性 （1）優點 系統設置靈活 安裝簡單，使用方便，不破壞路面，不需封閉交通 可檢測多個車道 精度高 能夠得到可視圖像，并直觀、實時顯示交通流信息 （2）缺點 檢測精度的穩定性不好 檢測精度受現場照明的限制 易受天氣、環境影響，抗干擾性能弱 大型車遮擋、陰影、積水反射、晝夜轉換會造成誤差 價格偏高 3、優缺點及適用性、優缺點及適用性 （3）適用性 視頻車輛檢測器主要用于車輛檢測及分類、交通擁堵分類、交通流的預測、交通參數的估計、字符的辨識、駕駛員行為的模擬等，能夠為交通監控提供大量的監測信息，還可以用于信號燈控制

10、交叉口車輛存在檢測、隧道內交通檢測、交通事故檢測等。三、遠程微波檢測三、遠程微波檢測 微波（雷達）車輛檢測器主要由微波發射、接收探頭及其控制器、調制解調器等組成。 雷達檢測技術早期應用于測量單車車速，近年來高速公路上RTMS SS105雷達檢測器，能同時檢測雙向多條車道的車流量、車速、車型等參數。三、遠程微波檢測三、遠程微波檢測 1、原理、原理 利用微波（雷達）檢測原理，工作時檢測單元連續發射微波，通過被反射波束來檢測車輛的存在。三、遠程微波檢測三、遠程微波檢測 1、原理、原理 RTMS在微波束發射方向上以在微波束發射方向上以2m(7英尺）為一層面分層面英尺）為一層面分層面探測，探測，RTMS

11、微波束發射角為微波束發射角為40，方位角為，方位角為15。 安裝好以后，它向公路投影形成一個可以分為安裝好以后，它向公路投影形成一個可以分為32個層面的個層面的橢圓形波束，這個橢圓的寬度取決于選擇的工作方式，并橢圓形波束，這個橢圓的寬度取決于選擇的工作方式，并因檢測器安裝角度和安裝距離的不同稍有變化。因檢測器安裝角度和安裝距離的不同稍有變化。2、安裝、安裝 兩種安裝模式：兩種安裝模式：側向安裝和正向安裝側向安裝和正向安裝 在對高速公路或城市快速路進行交通流檢測時，一般應選在對高速公路或城市快速路進行交通流檢測時，一般應選擇側向安裝，這種安裝模式可以同時檢測雙向八車道的流擇側向安裝，這種安裝模式

12、可以同時檢測雙向八車道的流量、速度和車頭時距數據。量、速度和車頭時距數據。 側向安裝時，為了使微波束的投影覆蓋所有的車道，傳感側向安裝時，為了使微波束的投影覆蓋所有的車道，傳感器必須滿足一定的后置距離和安裝高度。器必須滿足一定的后置距離和安裝高度。 瞄準中間（瞄準中間（3車道）或車道）或1/3處（處（5車道）的情況車道）的情況 RTMS的安裝方式的安裝方式 RTMS安裝的后置距離安裝的后置距離車道數車道數要求最小的后置距離要求最小的后置距離X2型型 要求最小的后置距離要求最小的后置距離X3型型英尺英尺米米英尺英尺米米1310133482.54154.51036206123.58257.5134

13、8+中間隔離帶中間隔離帶309154.5 3、優缺點及適用性、優缺點及適用性 （1）優點 安裝簡易方便，不破壞路面，維修時不需封閉車道 可檢測靜止車輛，也可檢測多車道的多項交通流信息 全天候工作，穿透雨滴、濃霧和大雪，抗干擾能力強。 交通量計數精度較高。 （2）缺點）缺點 無法像視頻檢測提供視覺監視的能力，不能記錄車輛或交通的可視特征； 流量小、速度差距大的情況下測速精度差； 安裝精度要求高，檢測精度受周圍地形條件的影響，需安裝在路側沒有丘陵或其他障礙物的平坦路段； 道路具有鐵制的分隔帶時，檢測精度下降。 3、優缺點及適用性、優缺點及適用性 （3）適用性 適合于車流量大、車輛行駛速度均勻的道路

14、。 主要應用于高速公路、城市快速路、普通公路交通流量調查站和橋梁的交通參數采集，提供車流量、速度、車道占有率和車型等實時信息，信息可用隔離接觸器連接到現行的控制器或通過串行通信線路連接到其他系統，為交通控制管理，交通信息發布等提供數據支持。 微波車輛檢測更適用于高速公路交通信息采集，高速公路流量大、車速快，環境條件多變，需要采集設備易安裝、易維護，能夠適應諸如霧、夜晚、大風等不良環境，而微波檢測器就具有無需開挖路面、路側安裝、易于維護、惡劣天氣下性能穩定的特點。四、氣壓管檢測 1、基本原理、基本原理 當車輛經過氣壓管傳感器時，氣壓管內部便產生一股微弱的氣流并傳到檢測設備上的空氣開關，從而便形成

15、了一個車軸電信號。橡膠氣壓管傳感器技術采用2個氣壓管傳感器提供信號，記錄每個車軸的時刻，利用交通管理軟件對車軸數據進行處理，可獲得交通量、車速、車輛類型、車流密度等交通流參數。2、安裝、安裝 選擇安裝位置時，被指定位置的許多因素會影響記錄數據選擇安裝位置時，被指定位置的許多因素會影響記錄數據結果的質量，安裝位置的選擇要注意以下幾點：結果的質量，安裝位置的選擇要注意以下幾點： 所選擇的位置一定使車輛能夠勻速的通過氣壓管，如所選擇的位置一定使車輛能夠勻速的通過氣壓管，如果可能，要避免選擇那些會讓車輛加速或減速的位置，如果可能，要避免選擇那些會讓車輛加速或減速的位置，如轉彎，陡坡，交通燈或十字路口處

16、。轉彎，陡坡，交通燈或十字路口處。 一定要避免選擇車輛會停在氣壓管傳感器上的位置。一定要避免選擇車輛會停在氣壓管傳感器上的位置。 一定要使車輛垂直通過氣壓管，避免選擇那些會斜向一定要使車輛垂直通過氣壓管，避免選擇那些會斜向通過氣壓管的位置。通過氣壓管的位置。 避免那些由于突然轉向或換道而只通過一個氣壓管的避免那些由于突然轉向或換道而只通過一個氣壓管的位置。位置。 要為路旁單元選擇一個安全合適的位置，避免線桿或要為路旁單元選擇一個安全合適的位置，避免線桿或樹木之類的障礙物。樹木之類的障礙物。五、超聲波檢測五、超聲波檢測 超聲波檢測器是波束檢測裝置的一種，波束檢測裝置有多種形式，一般都由波束發生器

17、、接收器和時控電路組成。五、超聲波檢測五、超聲波檢測 1、基本原理、基本原理 發生器、接收器為換能器，產生電聲或者電磁波的正逆變換，時控電路對發生器和接收器進行調諧控制，使發生器每隔一定的時間間隔產生并發射出一束波，同時，又可在發射的間隙接收反射回來的信號。 由于超聲波傳感器的檢測區域由超聲波發射器的波幅決定，因此，利用超聲波傳感器發射脈沖波，通過測量由路面或車輛表面發射的脈沖超聲波的波形，可確定從傳感器到路面或車輛表面的距離；同時，因路上有車和路上無車時的傳感器所測信號有差別，可借此確定車輛的出現；傳感器再利用接收的聲信號轉換為電信號，通過信號處理模塊進行分析和處理，就可以得出車流量、車速、

18、車型等參數，并提供車頭時距和車道占用率的統計數據，其分型方式是按車輛外形輪廓劃分。 2、優缺點及適用性、優缺點及適用性 （1）優點 價格低、體積小、可移動、壽命長，易于安裝與維護 方向性好 不受車輛遮擋影響，對密集車流適應性好； 對雨、霧、雪穿透能力強，可在惡劣氣候條件下工作。 （2）缺點 儀器反應時間長、誤差大，波束發散角大、分辨率低、衰減快，有效測量距離小； 性能受環境影響，如溫度和氣流。 （3）適用性 主要用于車速測量、停車場車位檢測，也用于交通信號機中，替代感應線圈檢測器作為車輛檢測器，以降低環境干擾。六、磁映像檢測六、磁映像檢測 車輛磁映像（車輛磁映像（Vehicle Magneti

19、c Imaging-VMI）技術是）技術是美國美國Nu-metrics公司的專利，屬于便攜式綜合數據調查公司的專利，屬于便攜式綜合數據調查檢測技術，是固定式的被動聲學檢測設備，本身不產生磁檢測技術，是固定式的被動聲學檢測設備，本身不產生磁場，放在道路上截取磁性的擾動。利用車輛對通過地磁場場，放在道路上截取磁性的擾動。利用車輛對通過地磁場的影響，檢測車輛交通參數。的影響，檢測車輛交通參數。六、磁映像檢測六、磁映像檢測 一、原理一、原理 采用低功耗、高靈敏度的強導磁材料，將地磁磁通線集中采用低功耗、高靈敏度的強導磁材料，將地磁磁通線集中約束在比較小的空間，當車輛接近磁力檢測傳感器的檢測約束在比較小

20、的空間，當車輛接近磁力檢測傳感器的檢測區域時，檢測區域的磁力線受擠壓；當車輛將要通過檢測區域時，檢測區域的磁力線受擠壓；當車輛將要通過檢測區域時，磁力線沿中心聚合；當車輛正在通過檢測區域時，區域時，磁力線沿中心聚合；當車輛正在通過檢測區域時，磁力線沿中心發散。這樣利用車輛接近、將要通過及正在磁力線沿中心發散。這樣利用車輛接近、將要通過及正在通過檢測區域時磁力線的變化對車輛進行檢測通過檢測區域時磁力線的變化對車輛進行檢測。 (1) 各種車輛車體的鐵金屬材料分布不同，對地磁通線產各種車輛車體的鐵金屬材料分布不同，對地磁通線產生的變形影響不一樣，所得出的電壓生的變形影響不一樣，所得出的電壓-時間曲線

21、形狀也各時間曲線形狀也各不相同，各具特色。這一現象可以用來區分大貨車和小客不相同，各具特色。這一現象可以用來區分大貨車和小客車、檢測車身長度，也為識別車型提供了基礎。車、檢測車身長度，也為識別車型提供了基礎。 (2) 車輛車速改變，曲線的形狀發生變化，而且時間軸的車輛車速改變，曲線的形狀發生變化，而且時間軸的壓縮量明顯與車速成正比。壓縮量明顯與車速成正比。電壓電壓時間曲線時間曲線地磁通線地磁通線車輛磁映像技術工作原理車輛磁映像技術工作原理 2、安裝、安裝 安裝環境要求較低，可以安裝到快速路系統的任何位置。安裝時，將磁映像檢測器磁映像檢測器置于車道中間，然后將保護殼蓋在流量計上面，在保護殼上的8

22、個凹下的圓孔處各放入一個墊圈，用鐵錘將水泥鋼釘從墊圈釘入路面，對水泥混凝土路面應釘入1/2英寸深；而瀝青路面則應釘入2英寸深。 在安裝時要特別注意，磁映像檢測器磁映像檢測器外殼上部鑄有一個大箭頭，這個箭頭應指向車輛流動方向，應正確安裝。假如安裝方向相反，它仍舊能統計車輛數量但卻不能對車輛進行分類。 NC-97現場檢測現場檢測 NC-97設置軟件界面設置軟件界面 七、七、紅外線檢測紅外線檢測 紅外線檢測是通過線性排列的紅外光發射和接收來實現對車輛的同步掃描，并將光信號轉換為電信號，從而實現對車輛數據的綜合檢測，是波束檢測裝置的一種，有主動式和被動式，都可以用于交通管理。 1、基本原理、基本原理

23、主動式紅外線檢測基本原理類似于微波檢測，其自身配有指向測量車道的紅外線光源，當駛近的車輛接近紅外檢測器時，就會將紅外光反射回紅外檢測器，通過由紅外線發射或反射與接收信號，來提供公路車流中不同車輛的各種參數。 被動式紅外檢測技術，使用探測器來測量物體發出的紅外線能量：當汽車通過被動式紅外線檢測器檢測的區域時，檢測器會自動檢測到汽車發動機熱輻射所發出的紅外線，增量驅動檢測器會向控制系統輸出信號，就可以檢測來往車輛的運動軌跡，能提供汽車通過時多角度的數據。 2、優缺點及適用性、優缺點及適用性 （1）優點 安裝簡便、使用壽命長 能獲得汽車通過時多角度數據 高速響應，抗干擾性強 不受光線條件的影響，能在

24、完全黑暗的情況下工作。 （2）缺點 單道性太強，一個紅外線檢測器僅能檢測一條車道 受周圍環境影響太大，比如大氣的溫度和濕度； 穿透灰塵、云霧、雨滴和雪花的能力很弱。 （3）適用性 可用于采集交通流中不同車輛的各種參數，非常適合于不破壞地面的安裝和應用。八、激光檢測八、激光檢測 便攜式激光檢測設備為激光測速儀，測量單車車速時，測量瞄準性比較好。固定式激光車輛檢測器是由激光發射器和接收器組合而成的一體機。八、激光檢測八、激光檢測 1、基本原理、基本原理 利用安全激光探測原理，當車輛從檢測單元下方通過時，接收機接收到阻斷信息或反射信息，通過計算激光返回的時間來感知車輛，可以實現對通過車輛的車流量、速度、高度、長度等信息的檢測。激光幕簾可同時掃描行駛車輛的三維輪