交通量调查设备

交通信息采集设备(交调设备)的选择

交通信息采集技术是交通科学发展的前提，它为交通规划以及交通管理提供了可靠的依据。从早期的人为交通数据采集到现今的智能交通数据观测站的建立，这些变革推动了整个交通行业的发展，为路网建设、交通管理，以及智能化交通系统功能的实现奠定了坚实的基础。

智能型交通信息采集技术主要指通过利用电脑技术控制各类传感设备，已达到对前端动态交通信息的实时采集、整理、发送的功能，用以取代早前的全人工或半人工模式。

智能型交通信息采集设备（以下简称：交调设备）发展至今已有了长足的进步与创新，从检测手段来分可分为：1.接触式；2.非接触式，这两大类。从应用技术上划分又可分为地感线圈类、超声波类、视屏类，等等好几个品种。

由于各类交调设备应用的技术、产生的年代及产生的环境不同因此在应用及性能上各有优点与缺点。这就决定了我们在选择交调设备时需根据安装设备路段的具体路况及外部环境来决定使用最适合的交调设备，已达到现场设备配置的最优化。

下面主要介绍目前应用较多的交调设备：

一、接触式交调设备

接触式交调设备顾名思义，通指前端数据采集设备直接安放于与车辆接触的路面或路面以下。常见的有地感线圈以及压电传感器。

1.压电传感器

压电式传感器原理,是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，在电介质的表面上产生电荷，从而实现非电量测量。因此通过检测车辆对驶过时对

路面安转的压电传感器设备的挤压情况来判断，所过车辆轮轴个数及重量以达到区分车型计算流量的目的。

优点：

1）安装时对路面破坏较小，同为地埋接触式感应设备，其对地面切口的要求仅为数个平方厘米。

2）可提供精准的车轴数。

3）设备运转稳定，不易受天气或外部磁场变化的干扰。

缺点：

1）由于压电感应设备是检测压过轮胎的力，因此即使在车量靠得很近时也很容易测出轴数，但在车流密集、低速、车型相似及多轴车辆较多时，不能区分所计轴数是同一辆车还是两辆车，因此其测量车流量的精度收到很大限制。

2）由于属接触式传感设备，加之检测依据为压过轮胎的力，因此寿命及使用年限收到诸多限制。如:由于我国高速公路超载现象严重，高速公路翻修维护频率相对平凡，一旦对路面进行维修将极大可能对以安装设备造成永久性损坏。

3）设备造价相对高昂，约合600美元/米。

4）车型识别率低，通常需要与地感线圈配合使用才能实现车型识别这一功能。

主要应用：在我国及美、日、韩、等欧洲国家均有使用，但由于其自身技术的限制多用于动态称重，在交调数据采集方面运用较少。

2.地感线圈传感器

地感线圈传感器也称环形线圈传感器，一般由几匝金属导线绕制而成的空心线圈，埋设于车辆行驶的路面下，与路边的信号检测器及控制器相连，通过检测

车辆驶过环形线圈时线圈中所产生的感应电流，以达到检测车流量的目的。

地感线圈技术是世界上最早用于检测交通流量的自动化技术，在美国以安装的交通流量采集设备中百分之九十为环形线圈。

随着时代时间的推移，为了适应交调行业新的需求，地感线圈传感器也突被融入了更多新的理论与技术。目前除被广为人知的环形线圈传感器（以下简称地感大线圈）外，一种外形小巧技术含量高的磁感小线圈也已问世并被投入市场。

（1）地感大线圈传感器

优点：

1）技术成熟，造价低廉。

2）依靠检测线圈中产生的感应电流来判断是否有车辆通过，因此流量监测精度高。

3）可检测车型与车速（单线圈与双线圈均可用于检测车速区分车型，然而双线圈可提供相对较高精度车型识别率与车速检测率）。

缺点：

1）对路面破坏较大。由于地感大线圈需横穿整个车道，因此会在每条车道的路面留下一个宽一米长三到四面的长方形切口。在我国南方城市由于降水较多，天长日久容易造成切割后的路面整体下沉。同时由于雨水对匝线有腐蚀作用，一旦匝线出现断裂将无法工作。每次对道路的翻修也会对该类设备造成永久性损坏。

2）车速及车型识别精度有限。

（2）磁感小线圈传感器

优点：

1）安装时对路面破坏较小，其对地面切口的要求仅为不超过8平方厘米的

圆。

2）因使用了信号放大器等设备，使前端的小线圈可被深埋于路面以下二十公分的地下依旧保持极高的探测感应能力，同时主控设备可被放置于距离前端信号采集设备超过数百米的距离，这大大提升了设备安装的便利性与安全性。

3）因使用了模拟信号转数字信号等信号控制手段，使车型识别率及车速检测准确率大为提升。

4）精准的车流量识别率。

5）小线圈的制作使用全封闭填充式工艺，大大提高了其使用寿命，实践证明，深埋路面下方的小线圈可被取出反复使用。

缺点：

1）易受外部磁场干扰。

2）由于是新技术，价格相对传统线圈设备要高出许多。

二、非接触式交调设备

非接触式交调设备的主要特点在于：1.因为不向接触式交调设备那样与车辆有直接的接触，因此不存在接触式设备所存在的硬损耗，这大大增加了其使用寿命。2.由于非接触式交调设备均安放于道路两侧的立柱或横跨道路的龙门架之上，因此维护简便，无需为检修或更换设备而专门封闭道路影响交通。

根据非接触式交调设备的安装位置不同，在此将其简单的划分为侧装式交调设备与正装式交调设备两种。

（1）侧装设备

侧装设备特指可安放于公路旁边立柱之上的非接触式设备。由于立柱的结构简单造价适中，比较受广大用户的偏爱。目前的侧装类设备很多，比较常见的有

射频设类、微波类以及红外线类。

1）视屏设备

视屏设备是基于图像处理技术，通过分析画面中像素的变化来达到计算进入画面车辆的数量的目的。虚拟线圈技术是目前广为人知的一种视屏技术，除此之外近年来全视域跟踪监测技术（实时物体跟踪技术）也被应用到交通流量信息检测之中，也就是我们所说的全视域检测技术。

虚拟线圈技术

其原理在于将地感线圈原理完整的转化为视频图像处理技术，通过程序在视屏图像固定位置做出一个或数个虚拟线圈，以此检测视频指定区域内黑白对比度的变化，从而达到检测车流量区分车型以及测量车速的功能。

优点：

（1）安装维护方便。

（2）具备局部交通监测功能。

缺点：

（1）测量精度受天气及光线影响明显，如雨天、雪天、雾天及夜间。

（2）无法区分车辆影音，在车流密集时流量精度将大为下降。

（3）价格高昂。

全视域检测技术

通过对进入视频的移动物体的实时跟踪分析，获得多种参数，在图像模式识别的基础上加进了交通目标动态行为分析的软件技术，有效突破了传统模式识别方法的局限。

优点：

（1）安装维护方便

（2）系统稳定性高，不受外部光线变化影响，在雨天、雪天及雾天仍能保持高精度运转。

（3）具备局部智能监控能力，未来有很大的升级空间。

（4）能有效分割车辆阴影，测量精度较传统虚拟线圈模式，有长足的提升。 缺点：

（1）价格较高

（2）不适宜在大雾环境下工作，否则精度会明显下降。

2）微波类检测设备

微波检测器向行驶的车辆发射调频微波，波束被行驶车辆阻挡而发生反射，反射波通过多普勒效应使频率发生偏移，根据这种偏移可以判断出车辆通过。同时通过对反射信号的接收、放大、处理、检测这一连贯的过程可以实现检测交通信息的目的。

优点：

（1）一套具备成熟微波技术的设备可同时检测多大8条车道的每一条车道上的交通信息，因此性能价格比很高。

（2）由于其利用微波反射原理，因此可实现全天候运作，不受雨、雪、雾等恶劣天气的影响。

（3）由于设备固定，所有功能均基于软件开发，因此具有很好的升级空间。

（4）易于安转，维护简便。

缺点：

（1）车流量测量精度低。

（2）车密度大时，大型车辆相互遮挡，将无法实现多车道流量的同时检测。

（3）纵向轮廓相同的车辆将无法被判断出准确的车型。

3）红外线传感器

红外线传感器可分为主动式和被动式两大类。主动式红外线传感器与被动式红外线传感器均可用于交通管理。

主动式红外线传感器

主动式红外线传感器具有两套光学系统：发射光学系统和接收光学系统。发射光学系统在一定角度发射两束红外线给接收光学系统。当车辆行驶通过两道光束时，该通行时间将被记录，同时由于光束车辆通行过程中被阻隔，以此判断检测车流量。通过检测到的行车时间以及两道光束间的固定距离可得车辆行驶速度以及车辆长度，从而判断出车型。

优点：

（1）价格低廉

缺点：

（1）任何通过红外线的事物均会被误判为车辆。

（2）受沙尘影响严重，光速发射器及光速接收器需定期清理维护。

（3）精度易受天气及能见度的影响。

被动式红外线传感器

被动式红外线传感器在其光学系统的焦面上装有一个或多个红外线光敏探测单元，由它们采集来自外部的红外线光能。通过检测固定区域内的红外色温变化以达到检测车流量的目的。

优点：

（1）价格低廉

缺点：

（1）不具备区分车型的功能

（2）检测精度受气温及天气的影响明显。

（2）正装设备

正装设备为安放于横跨道路上方的龙门架之上的检测设备，该类设备维护简便，检修或拆装时，无需为此专门封道。工作人员可在特制的龙门架上安全施工。目前市场上最常见的正装设备为超声波检测设备。

1）超声波检测设备

通过垂直安放于龙门架上的超声波探头实时对地发生超声波，同时对反射回来的超声波进行检测分析处理，得出路面上方运动物体的高度变化曲线及相应的长度，从而实现对车型的判别。

优点：

（1）不受天气变化影响，能在雨、雪、雾等恶劣天气全天候工作。

（2）流量精度高，不受车流密度影响，即便在车流缓慢，车辆密度大的环境下依旧能保持高精度。

（3）能获得包括流量、车型、车速、占道率在内的多种参数。

（4）性能可靠，维护方便。

缺点：

（1）横跨道路的龙门架造价较高。

（2）对于高度相似的客车及货车，会出现误判。