几种主流交通流量检测方案的比较分析

一、目前市场上主要的交通信息检测手段有那些？各有什么样的优缺点？交通信息采集技术的研究已经开展多年。时至今日，已有多种交通信息采集技术在实际中应用。通过这些技术采集到的交通信息主要包括各车道的车流量、车道占有率，车速、车型、车头时距等。最先开始发展的是接触式的交通信息采集技术，其主要代表是压电、压力管探测、环行线圈探测和磁力式探测。这些采集装置都有共同特点，就是埋藏在路面之下，当汽车经过采集装置上方时会引起相应的压力、电场或磁场的变化，最后采集装置将这些力和场的变化转换为所需要的交通信息。经过多年发展，路面接触式的交通信息采集技术已经很成熟，其测量精度高，易于掌握，一直在交通信息采集领域中占有主要地位。但是这种路面接触式的交通采集装置有着不可避免的缺点。首先是安装维护困难，必须中断交通、破坏路面；其次随着车辆增多，车辆对道路的压力导致这类装置的使用寿命也越来越短；现在道路扩张很快，各种环境下的道路日益增多，而路基下沉、盐碱和冰冻等条件将严重影响路面接触式交通信息采集装置的使用。所有这些都带来了其使用成本的上升。新近发展起来的路面非接触式交通信息采集装置不存在安装维护困难、使用寿命短等缺点，主要分为波频探测和视频探测两大类。波频探测又可分为微波、超声波和红外三种，其中除了超声波探测只能进行单车道交通信息采集外，其余都可同时进行多车道交通信息采集。由于安装维护简单，路面非接触式交通信息采集技术发展非常迅速。视频探测是利用车辆进入检测区域导致背景灰度变化的原理来进行检测，直观可靠，但受光度，气候条件的影响很大。而波频探测则是利用车辆经过检测区域时引起的电磁波的返回时间或频率的变化进行检测，其中红外检测对车型分辨清晰，但受天气的影响很大，而超声检测对于车速和车型的判定准确，但受安装条件限制只能顶部正向安装，只能采集一个车道的信息。微波检测有着安装维护方便、使用寿命长、受天气气候影响小，能同时进行多个车道检测的优点，但存在侧向安装同时检测多个车道时不能检测单一车辆的速度等缺点。1、基于线圈技术原理：以金属环形线圈埋设于路面下，利用车辆经过线圈区域时因车身铁材料所造成的电感量的变化来探测车辆的存在。该探测技术可测车速，车流量，占有率等基本交通信息参数，但是不能多车道同时探测。安装：埋设式。在路面开一条深槽，将探测线圈埋入其中，信息处理部分安装于路边的控制箱。优点：首次投资较少、准确度高、不受气候和光照等外界条件影响。缺点：安装与维修因为需要中断交通、破坏路面而变得很复杂，加上车辆重压等因素导致寿命不长，因而维护成本很高。另外特殊路段如桥梁、隧道等难以安装。技术：最简单也最成熟应用成本：首次投资相对较少，维护成本极高。应用范围：可应用于除不能破坏路面情况外的所有地方。与其他系统的兼容性：与交通信号灯控制系统兼容性很好，但是与基于其它技术的交通信息采集系统的兼容性较差。目前常规的线圈交通信息检测系统信息传输采用的是轮循，而基于其它技术的系统主要采用的是主动上报的方式。2、基于视频技术原理：使用计算机视频技术检测交通信息，通过视频摄象头和计算机模仿人眼的功能，在视频范围内划定虚拟线圈，车辆进入检测区域使背景灰度发生变化，从而感知车辆的存在，并以此检测车辆的流量和速度。该探测技术可测车速，车流量，占有率等基本交通信息参数，但是难以实现很多车道同时探测。安装：正向安装于龙门架或者L型横梁上。优点：在气候和光照等外界条件理想的情况下准确度高。缺点：极易受气候和光照等外界条件等影响，因为需要正向安装于龙门架或者L型横梁上而使得安装与维修变得很复杂。技术：不成熟，主要问题是要克服外界条件的影响。应用成本：首次投资相对线圈要高，但是维护成本很低。应用范围：可应用于能架设龙门架或者L型横梁的所有地方。与其他系统的兼容性：好。3、基于微波雷达技术基于微波雷达技术的交通信息采集系统可分为侧向安装与正向安装2种。1）侧向安装原理：利用雷达天线发射出电磁波，当有车辆经过时，则会将波反射回来，再由雷达检测器接收并计算处理，不同车道由于其目标反射距离不同而导致回波信号不同，从而能同时检测多车道的交通信息。该探测技术可测车速，车流量，占有率等基本交通信息参数，但是不能准确测量单一车辆速度。安装：侧向安装于道路边的立杆上。优点：安装维护简单（不用破坏路面和中断交通）、车流量检测准确度高、不受气候和光照等外界条件影响、寿命长。可安装于桥梁与隧道等线圈难以安装的路段。缺点：不能准确测量单一车辆速度，车型判断不准。技术：复杂，成熟应用成本：首次投资相对较高，但维护成本极低。应用范围：可应用于所有地方。与其他系统的兼容性：好。2）正向安装原理：利用雷达天线发射出电磁波，当有车辆经过时，则会将波反射回来，再由雷达检测器接收并计算处理，采用FMCW和Doppler双波束体制，因而既能准确测量车辆速度又能准确测量车流量等其他交通信息。安装：正向安装于龙门架或者L型横梁上。优点：既能准确测量车辆速度又能准确测量车流量等其他交通信息、不受气候和光照等外界条件影响、寿命长。同时还可以安装于桥梁与隧道等线圈难以安装的路段。缺点：因为需要正向安装于龙门架或者L型横梁上而使得安装与维修变得很复杂。技术：最复杂，成熟应用成本：首次投资相对较高，但维护成本极低。应用范围：可应用于所有地方。与其他系统的兼容性：好。二、目前市场上三种方案各自的市场占有率是多少？造成此种现象的原因是什么？您认为交通管理机构应该如何选择三种方案中的一种？据了解，目前基于线圈技术的交通信息检测器占据90%以上市场，而视频手段几乎没有大范围的应用。原因：1、微波和视频技术是最近随着科学技术的发展而发展起来的，技术的成熟和被市场的认可都需要一定的时间；2、视频技术由于受天气和光照等外界条件影响的难关目前还没有很好的克服，因而还不是很成熟。由于存在固有而又致命的缺点，基于线圈的技术必将被基于微波和视频的技术所替代。目前基于微波的交通信息采集技术要比基于视频的成熟得多。关于微波雷达交通信息检测，对于只要求检测车流量和大致了解车辆平均速度的应用场合，侧向安装微波雷达最合适，而对于要求车流量、实时速度、车辆分型、车头时距等交通信息都很准确的应用场合，则只能采用正向安装微波雷达，并且正向安装的微波交通信息检测器由于采用Doppler测速机制使得速度检测非常准确，因而可以同时用于超速抓拍。三、目前大范围使用的车辆超速检测/车辆闯红灯检测技术是什么？微波雷达技术在这方面有什么优势？现在的固定式超速检测/闯红灯检测绝大部分是基于地感线圈的方式。对于超速检测，是在马路上开槽埋入相距一定距离间隔的2~3组线圈，通过检测车辆通过该组线圈的时间从而获得车辆行驶速度；闯红灯检测则是在停车线和人行斑马线附近区域埋设线圈，红灯期间车辆通过该线圈则判定为违法从而触发抓拍相机。这种基于地感线圈技术的缺点主要有：首先是地感线圈的固有缺陷，就是安装、维护时必须中断交通、破坏路面；寿命短，维护费用高；其次是速度测量不准确，特别是随着时间的推移，测速精度将会越来越差；第三，不能用于检测交通信息，这样立杆、通信线路等设备没有得到充分利用，也不利于相关部门掌握实时交通信息。采用基于Doppler（多普勒）/FMCW（调频连续波）体制的微波交通信息检测雷达则不存在上述问题，并且维护费用很低，但是初期投入成本偏高。四、目前有没有超速抓拍触发与交通信息采集一体化检测手段？超速抓拍与交通信息检测一体化方案就是在检测交通信息的同时实现超速抓拍或者说是在检测超速的同时实现交通信息检测。对于城市应用来说，这是最经济合理的方式，因为可以避免重复投资。现在的模式是交通信息采集系统只负责交通信息采集，却不能提供超速检测；而超速检测也是单一功能，因此没办法做到资源共享。而新研发成功的基于微波雷达技术的MPR-Z1却能同时兼顾该两项功能。五、目前有没有闯红灯检测与交通信息采集一体化检测手段？闯红灯检测与交通信息检测一体化方案就是在检测交通信息的同时实现闯红灯检测或者说是在检测闯红灯的同时实现交通信息检测。对于城市应用来说，这是最经济合理的方式，因为可以避免重复投资。现在的模式是交通信息采集系统只负责交通信息采集，却不能提供闯红灯检测；而闯红灯检测也是单一功能，因此没办法做到资源共享。而新研发成功的基于微波雷达技术的MPR-Z2却能同时兼顾该两项功能。