环形线圈检测器及其应用

1环形线圈检测器及其应用97崔作鹰（清华大学自动化系，自02班，北京,100084）摘要：本文详细介绍了环形线圈检测器在智能交通方面的应用，对其前景做了自己的分析。关键字：智能交通环形线圈检测器目录：1引言2主要功能3基本工作原理4数据处理及运动建模5使用效果及缺陷6前景及发展方向7参考文献1引言随着车辆的增多和交通的和飞速发展，在道路交通管理与控制中对交通信息的需求越来越多。交通信息的采集是通过车辆检测器实现的，车辆检测器根据采用的不同技术主要分为线圈检测、视频检测、微波检测、雷达检测、激光检测等。其中，环形线圈检测器具有低成本、高检测精度、高可靠性、全天候工作的优点，是目前应用最广泛的车辆检测器。从早期进口国外产品开始,经过多年的消化吸收和不断创新，目前国产环形线圈车辆检测器也已具备了过硬的质量。2主要功能1）交通信息采集及处理功能：交通信息采集是检测器基本功能，检测器通过检测线圈感应量的变化判断车辆的有无，然后CPU对数据进行计算后得出车流量、平均速度、时间占有率、平均车长、平均车间距等信息。2）数据储存功能：检测器可储存计算后得到的数据。如果通信中断，可由通信端口上传历史数据到便携电脑和数据中心，保持数据完整。3）故障检测功能：检测器具备对线圈短路故障的检测。在发现故障时，检测器能上传故障信息。所存储的信息能在检测器或与检测器相连的外部设备上显示查阅。以代码或文本形式记录下故障类型和细节；故障发生的时间、故障清除的时间可以通过维护工具和中心系统查询。24)通信功能：检测器标准配备若干通信接口，通过串口，可实现GPRS，CDMA的通信方式。3基本工作原理环形线圈车辆检测器主要由环行线圈、线圈调谐回路和检测电路组成,工作原理图如图所示。线圈埋设在地下的线圈通过变压器连接到被恒流源支持的调谐回路,并在线圈周围的空间产生电磁场。进人线圈磁场范围时,车辆铁构件内产生自闭合回路的感应电涡流,此涡流又产生与原有磁场方向相反的新磁场,导致线圈的总电感变小,引起调谐频率偏离原有数值∃偏离的频率被送到相位比较器,与压控振荡器频率相比较,确认其偏离值,从而发出车辆通过或存在的信号。相位比较器输出信号控制压控振荡器)使振荡器频率跟踪线圈谐振频率的变化,从而使输出为一脉冲信号。输出放大器对该脉冲信号放大,并以数字、模拟和频率3种形式输出。频率输出可用来测速、数字信号便于车辆计数,模拟量输出用于计算车长和识别车辆。检测器采用模块化设计，硬件系统主要由机架母板、电源模块、检测模块、处理模块组成，检测模块将地感线圈电感量的变化转化为开关量后，经机架母板传送给处理模块进行数据计算和处理，电源模块负责可模块供电和电源管理。4数据处理和运动建模ft速度：v=（L+L0）/t交通流量=n/tn是单位时间通过的车辆数车道占有率=ΣL0/L1L1为道路长度5使用效果及其缺陷5.1使用效果调谐回路相位比较器相位锁定器横流电源输出放大器频率数字信号模拟量时间检测线圈运行时间t线圈长度L车长L03环形线圈检测器的安装需要在每条车道的下方埋设两个线圈。在路侧设置机箱，控制主机和数据传输设备传输到监控中心。在实际使用过程中有如下优点：1）测速度和交通量计数精度较高。在291.7m/s的速度范围内，检测器都可以对车辆的存在做出相应响应，误差范围在-4.7%~4.3%完全满足国家行业标准。2）工作稳定性好。在初始安装调试完毕后，可长时间保持较高的检测精度。3）不收气象和交通环境变化的影响，抗干扰能力强。5.2缺陷1）因为需要在每条车道下埋设线圈，所以对公路的路面有破坏作用。2）长期使用后，线圈易被重型车辆、路面修理等损坏、更换线圈时工作量较大。而且施工时需封闭车道，影响交通。6前景及发展方向作为传统的交通流信息检测设备，环形线圈检测器以其高可靠性、高性价比在未来较长时期内还会被广泛应用。针对其现在缺陷，可在线圈检测设备和安装方面做改进。在车辆识别功能上也有很大发展那空间。7参考文献[1]任福田，刘小明，荣建等。交通工程学【M】北京：人民交通出版社.2003[2]段里仁城市交通控制【M】北京：人民交通出版社.1993。[3]陆化林智能交通系统概论【M】北京：人民交通出版社.19984