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本文作者：蔣程 張凱 劉權(quán)富 單位：重慶市公安局交通管理局 重慶交通大學(xué)
重慶是典型的山地城市。其城市道路窄，橋多，隧道多，道路網(wǎng)分布受地形影響大。其干道上的支路多，匝道難以控制且紅綠燈較多。此外，重慶主城區(qū)橫跨長(zhǎng)江和嘉陵江，過(guò)江需要經(jīng)過(guò)橋梁或者隧道。因此如果出現(xiàn)橋梁維護(hù)或者事故等情況將會(huì)嚴(yán)重影響附近交通。近幾年，重慶的交通狀況有了大幅進(jìn)展，但仍很多問(wèn)題存在。比如，軌道交通發(fā)展緩慢，不能及時(shí)緩解道路交通的壓力；支路建設(shè)重視程度低于干道建設(shè)重視程度；缺乏交通誘導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)致支路車(chē)流量小而干路擁堵問(wèn)題嚴(yán)重；交通管理系統(tǒng)不完善，重慶絕大多數(shù)的交通信號(hào)燈都是固定配時(shí)，而且多數(shù)是“線控”而沒(méi)有連成“面”。合理的調(diào)節(jié)人、車(chē)、路三者之間的關(guān)系，已成為交通管理部門(mén)亟待解決的問(wèn)題。建立一個(gè)完善的交通管理系統(tǒng)也成為科研組織和交通運(yùn)輸管理機(jī)構(gòu)共同的工作重心。在交通管理系統(tǒng)中，需要建立合適的交通信息定點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)斷面流量、地點(diǎn)車(chē)速和時(shí)間占有率。本文選擇微波檢測(cè)器（RTMS）作為定點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)的主要傳感器。文章[10]中指出，雷達(dá)檢測(cè)器在同一路段檢測(cè)流量時(shí)，擁堵時(shí)刻和平峰時(shí)段的車(chē)速檢測(cè)精度基本相同，在理想安裝條件下可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到通過(guò)檢測(cè)區(qū)域的車(chē)輛，精確度可達(dá)到95%以上。
1微波檢測(cè)器測(cè)量原理
微波傳感器（RTMS）是一種用于監(jiān)測(cè)交通狀況的再現(xiàn)式雷達(dá)裝置。它可以測(cè)量微波投影區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的距離，通過(guò)距離來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多車(chē)道的靜止車(chē)輛和行駛車(chē)輛的檢測(cè)。RTMS在微波束的發(fā)射方向上以2m為一層面分層面探測(cè)物體，RTMS微波束的發(fā)射角為40°，方位角為15°。安裝好以后，它向公路投影形成一個(gè)可以分為32個(gè)層面的橢圓形波束，這個(gè)橢圓的寬度取決于選擇的工作方式，并因檢測(cè)器安裝角度和安裝距離的不同稍有變化。RTMS接收到微波投影區(qū)域內(nèi)各種表面的連續(xù)不斷的回波，如人行道、柵欄、車(chē)輛以及樹(shù)木等。在每一個(gè)微波層面內(nèi)的固定物體回波信號(hào)將形成背景閾值，如果回波信號(hào)的強(qiáng)度高于改微波層面的背景閾值時(shí)，則表明有車(chē)輛存在。微波檢測(cè)器采集系統(tǒng)與控制中心的主控機(jī)通過(guò)通信介質(zhì)連接，主控機(jī)可發(fā)送命令，設(shè)置檢測(cè)器的檢測(cè)周期、檢測(cè)參數(shù)等工作狀態(tài)，并監(jiān)測(cè)檢測(cè)器故障。微波檢測(cè)器將采集交通數(shù)據(jù)如交通量、占有率等傳送至主控機(jī)，以便完成控制系統(tǒng)的信息存儲(chǔ)、優(yōu)化配置、方案選擇和事件檢測(cè)等功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最佳控制效果。
2微波檢測(cè)器設(shè)備安裝
安裝RTMS需要根據(jù)對(duì)交通測(cè)量信息的不同使用目的來(lái)設(shè)計(jì)檢測(cè)斷面和安裝位置。
2.1RTMS檢測(cè)斷面的設(shè)計(jì)
檢測(cè)斷面位置的設(shè)置直接關(guān)系到檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。設(shè)置檢測(cè)斷面的原則為以下幾點(diǎn)：a）以交通數(shù)據(jù)的調(diào)查、統(tǒng)計(jì)為目的，可在環(huán)城道路及市區(qū)主干道上選擇若干典型路段，設(shè)立長(zhǎng)期交通數(shù)據(jù)檢測(cè)斷面，斷面間隔可達(dá)數(shù)千米；b）為室外交通誘導(dǎo)信息顯示屏提供實(shí)時(shí)誘導(dǎo)信息數(shù)據(jù)，則需要在顯示屏下游數(shù)公里內(nèi)，連續(xù)設(shè)立檢測(cè)斷面，平均間隔以1000m左右為宜；c）若將檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用于交通意外事件檢測(cè)，則檢測(cè)斷面間隔范圍應(yīng)在500m—1000m之間；d）由中央隔離帶的路段，當(dāng)隔離帶的高度超過(guò)70cm時(shí)，應(yīng)采用雙向檢測(cè)（道路兩邊都設(shè)微波檢測(cè)器）的方法，避免由于隔離帶的干擾造成檢測(cè)數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確；e）在彎道集中區(qū)域應(yīng)適當(dāng)增加檢測(cè)斷面。檢測(cè)斷面確定后，對(duì)檢測(cè)設(shè)備的安裝位置通過(guò)GPS確定明確的坐標(biāo)值，既便于設(shè)備的標(biāo)識(shí)，也有利于指揮中心GIS準(zhǔn)確反映檢測(cè)斷面的位置。
2.2RTMS的安裝位置
RTMS的安裝位置是影響其檢測(cè)效果的關(guān)鍵因素，要得到好的檢測(cè)效果，必須合理配合使用先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備與科學(xué)的安裝位置。RTMS的安裝可以分為側(cè)向安裝和正向安裝兩種。測(cè)向安裝是指將RTMS安裝于道路的側(cè)面，使檢測(cè)面與行車(chē)方向垂直的安裝方法。正向安裝則是指將RTMS安裝于車(chē)道的正上方，使檢測(cè)面已道路方向一致的安裝方法。
2.2.1RTMS的正向安裝
正向安裝的方法是對(duì)于每條車(chē)道都獨(dú)立使用一個(gè)檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)精度相對(duì)于側(cè)向安裝有進(jìn)一步的提高，特別對(duì)速度的檢測(cè)精度可達(dá)到±2%。但由于其每個(gè)檢測(cè)面的設(shè)備費(fèi)相當(dāng)高，因此在實(shí)際使用中并不是很普遍。正向安裝的方式多應(yīng)用于高速公路交通流檢測(cè)等對(duì)速度檢測(cè)精度要求較高的道路上。采用正向安裝方式時(shí)，檢測(cè)器可安裝在遠(yuǎn)離障礙物的天橋上，也可在有條件的情況下在道路上架設(shè)龍門(mén)架，將檢測(cè)器安裝在龍門(mén)架上。檢測(cè)器的瞄準(zhǔn)方向可以是對(duì)著車(chē)輛駛來(lái)方向也可以是駛出方向，檢測(cè)器的設(shè)置高度為5m，不能超過(guò)7m。同時(shí)要保證檢測(cè)器兩邊保持水平。從設(shè)備后面看，視軸的指向位置應(yīng)離檢測(cè)器約10m（30英尺），保持充分的長(zhǎng)度和合適的寬度的投影對(duì)應(yīng)單一的車(chē)道。正向安裝檢測(cè)器時(shí)，其檢測(cè)區(qū)域投影必須限制在其檢測(cè)車(chē)道的內(nèi)部與車(chē)道邊緣線緊鄰，錯(cuò)誤的瞄準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)鄰車(chē)道或本車(chē)道未完全檢測(cè)的誤差出現(xiàn)。另外，在正向安裝沒(méi)有設(shè)立龍門(mén)架的條件也沒(méi)有合適的立交橋可供選擇的情況下，若偏移值（檢測(cè)器離中心線的距離）小于3m，RTMS可以安裝在路旁的桿上，此時(shí)可以使用延伸臂來(lái)減小偏移值。
2.2.2RTMS的側(cè)向安裝
RTMS的測(cè)向安裝因其在性價(jià)比上的優(yōu)勢(shì)是目前應(yīng)用較為廣泛的一種安裝方式。采用單檢測(cè)器有利于控制項(xiàng)目成本減少檢測(cè)器的數(shù)量，相應(yīng)減少施工難度。雖然檢測(cè)器可以同時(shí)檢測(cè)1條~8條車(chē)道上的車(chē)流量、車(chē)道占有率、平均車(chē)速、長(zhǎng)車(chē)流量等數(shù)據(jù)但是對(duì)于道路中間有高于70cm的中央隔離帶的道路，檢測(cè)雙向車(chē)流的精度會(huì)有一定影響。而采用雙檢測(cè)器，在同一個(gè)檢測(cè)斷面上設(shè)置兩臺(tái)檢測(cè)器，使得每臺(tái)檢測(cè)器就一個(gè)方向上的車(chē)流進(jìn)行檢測(cè)，這樣就避免了中央隔離帶所造成的干擾問(wèn)題。檢測(cè)精度得到提高，但是同時(shí)相對(duì)投入的成本也較高。RTMS側(cè)向安裝的位置選擇主要從以下兩個(gè)方面來(lái)考慮：a）需要檢測(cè)的車(chē)道數(shù)，通過(guò)明確需要檢測(cè)的車(chē)道數(shù)從而確定RTMS鋼桿設(shè)立的位置以及安裝的高度；b）中心隔離帶的位置和高度，主要是由此確定是否適合使用單檢測(cè)器。RTMS的安裝鋼桿設(shè)置的后置距離要能保證波束的投影可以覆蓋收有需要檢測(cè)的車(chē)道，同時(shí)保證投影與檢測(cè)道路正交。
3數(shù)據(jù)的傳輸及存儲(chǔ)
就交通信息檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)來(lái)看，其檢測(cè)點(diǎn)較多、范圍大、分布多樣化、檢測(cè)設(shè)備大都以固定周期方式輸出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)報(bào)文一般為幾個(gè)至幾十個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)傳輸方式主要分為無(wú)線傳輸和有線傳輸兩類(lèi)。無(wú)線傳輸方式主要通過(guò)GPRS網(wǎng)、CDPD網(wǎng)、CDMA網(wǎng)以及專(zhuān)用無(wú)線傳輸網(wǎng)（諾特網(wǎng)）等。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接入提供了更加靈活、便利的通信服務(wù)。尤其在網(wǎng)絡(luò)設(shè)施不完善的地域，更加體現(xiàn)出其優(yōu)越性。線傳輸方式在交通領(lǐng)域中主要是通過(guò)有線專(zhuān)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，具有通信容量大、質(zhì)量高、性能穩(wěn)定、安全保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，傳輸介質(zhì)以銅纜和光纜為主。此類(lèi)傳輸網(wǎng)絡(luò)主要包括以下幾個(gè)方面：a）DPN專(zhuān)網(wǎng)；b）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）；c）異步傳輸模式（ATM）；d）千兆以太網(wǎng)（GBEthernet）；e）光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
3.1CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
隨著CDMA通信技術(shù)的發(fā)展以及其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積的增大，CDMA憑借其簡(jiǎn)便、穩(wěn)定、高效性，正越來(lái)越多的應(yīng)用于微波檢測(cè)系統(tǒng)的傳輸設(shè)備。CDMA系統(tǒng)具有以下四個(gè)特點(diǎn)：a）CDMA系統(tǒng)具有較高的可靠性采用先進(jìn)的通信傳輸技術(shù)，能迅速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地傳輸交通流檢測(cè)信息，及時(shí)為智能交通管理提供可靠依據(jù)；b）動(dòng)態(tài)配置機(jī)制可在本地或遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)地修改路側(cè)車(chē)流量檢測(cè)傳輸設(shè)備的配置，有利于下端設(shè)備的維護(hù)和管理；c）分層次模塊化軟件體系層次清晰的模塊化軟件設(shè)計(jì)有利于提高軟件的可靠性，便于軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、維護(hù)和升級(jí)，模塊化的軟件可適用于不同規(guī)模的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，有利于構(gòu)建不同規(guī)模的中心站；d）系統(tǒng)安全管理系統(tǒng)提供了不同層次的安全管理功能，有利于整個(gè)系統(tǒng)的完全運(yùn)行和故障恢復(fù)。下端CDMA數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備接通電源后將自動(dòng)建立PPP連接，再通過(guò)CDMA1x分組域的接入認(rèn)證，在PDSN和專(zhuān)網(wǎng)之間建立起專(zhuān)用隧道。然后通過(guò)專(zhuān)網(wǎng)的認(rèn)證后終端經(jīng)過(guò)分組網(wǎng)的PDSN與專(zhuān)網(wǎng)的路由器間建立起PPP連接，用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流就可以通過(guò)隧道到達(dá)交通流信息檢測(cè)系統(tǒng)中心。由CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將下端微波檢測(cè)器的數(shù)據(jù)傳送到中心后，經(jīng)過(guò)路由器后送到防火墻，數(shù)據(jù)經(jīng)防火墻處理后根據(jù)業(yè)務(wù)類(lèi)型送到服務(wù)器或協(xié)議解釋服務(wù)器。CDMADTU設(shè)備認(rèn)證數(shù)據(jù)送給AAA服務(wù)器進(jìn)行身份認(rèn)證。交通流檢測(cè)系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)送給協(xié)議解釋服務(wù)器進(jìn)行檢錯(cuò)、協(xié)議轉(zhuǎn)換后，以TCP/IP方式發(fā)送給車(chē)流量應(yīng)用服務(wù)器，由應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸一化處理后錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。入庫(kù)軟件程序進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、標(biāo)記、合成等處理后，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。
3.2DPN有線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
DPN（DigitalPacketNetwork）網(wǎng)是原北京電信針對(duì)模擬專(zhuān)線網(wǎng)傳輸不可靠、不穩(wěn)定的特點(diǎn)而建成的數(shù)字專(zhuān)線網(wǎng)。它克服了模擬專(zhuān)線網(wǎng)的許多缺點(diǎn)，大幅度提高了傳輸質(zhì)量。傳輸技術(shù)指標(biāo)能夠滿足專(zhuān)線用戶對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆PN網(wǎng)是采用電路交換技術(shù)的數(shù)字通信網(wǎng)，利用數(shù)字信道提供永久性電路連接。它具有網(wǎng)絡(luò)安全性高、無(wú)擁塞、傳輸誤碼率小、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延小、設(shè)置靈活、DTE接口類(lèi)型豐富、資費(fèi)低廉、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。用DPN數(shù)字專(zhuān)線網(wǎng)做為傳輸媒介，需要在交通流量采集下端機(jī)與交流量采集中心通信服務(wù)器之間分別安裝數(shù)字傳輸編碼和解碼接入設(shè)備。這些設(shè)備是各下端交通流量采集信號(hào)接入中心系統(tǒng)的必備設(shè)備。同時(shí)，通過(guò)上下端DPN接入設(shè)備可將上端的控制信號(hào)經(jīng)以太網(wǎng)接口傳輸至下端現(xiàn)場(chǎng)采集機(jī)的對(duì)應(yīng)通信接口（RS232）。下端的交通流量傳感器采集的車(chē)流量信息通過(guò)RS232串行接口接入安裝在現(xiàn)場(chǎng)的DPNMODEM的串行接口COM1。再由MODEM進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換、調(diào)制解調(diào)后送入DPN網(wǎng)。各下端車(chē)流量信息通過(guò)DPN網(wǎng)進(jìn)行交叉、匯集、復(fù)用，最后統(tǒng)一傳輸?shù)綄?zhuān)用DPN網(wǎng)中心設(shè)備的E1接口。中心設(shè)備實(shí)現(xiàn)將1個(gè)DPNE1信號(hào)中包含的30個(gè)下端信息轉(zhuǎn)換接出1個(gè)遵循標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的100Mbps/s以太網(wǎng)接口功能。RTMS在進(jìn)行交通量檢測(cè)的同時(shí)，實(shí)時(shí)地將檢測(cè)到的交通流數(shù)據(jù)通過(guò)有線或無(wú)線的方式記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，由數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)保存模塊，從而完成交通流數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)保存模塊還提供以下兩個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)的功能：a）將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到其他的存儲(chǔ)媒介，以長(zhǎng)期保存；b）自動(dòng)清理數(shù)據(jù)庫(kù)中超過(guò)保存期限的數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)不會(huì)溢出。交通流數(shù)據(jù)通過(guò)有線或無(wú)線的方式傳輸?shù)娇刂浦行暮螅脩艟涂梢酝ㄟ^(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。為了滿足公路管理部門(mén)的不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)的瀏覽和操作需求，軟件系統(tǒng)一般采用B/S結(jié)構(gòu)。即任何一個(gè)用戶，只要通過(guò)瀏覽器即可訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，針對(duì)不同的用戶，也有訪問(wèn)權(quán)限控制，以保證數(shù)據(jù)的安全。
4微波檢測(cè)器的實(shí)際應(yīng)用
各地大力發(fā)展交通流實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的目的都是希望通過(guò)收集交通流信息，更好的幫助交通管理者了解道路交通狀況，分析道路交通問(wèn)題，提出優(yōu)化解決方案，為交通管理工作服務(wù)。所以，在交通流實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中，更為重要的步驟是如何把檢測(cè)到的交通流數(shù)據(jù)科學(xué)的應(yīng)用道路面上，實(shí)實(shí)在在的改善道路交通狀況。RTMS檢測(cè)系統(tǒng)是交通流實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分，也為交通管理的各個(gè)方面提供了良好的數(shù)據(jù)支持。4.1RTMS在交通誘導(dǎo)中的應(yīng)用交通誘導(dǎo)顯示屏，作為交通參與者的“出行參考”，通過(guò)實(shí)時(shí)各種交通狀態(tài)、意外事件、交通通告和相關(guān)信息，幫助駕駛員選擇最佳出行路線。從而有效地對(duì)交通流進(jìn)行誘導(dǎo)，合理地控制和均衡交通流的分布，提高現(xiàn)有道路的使用率，為駕駛?cè)藛T安全快速行車(chē)提供良好的服務(wù)。而這些服務(wù)的基礎(chǔ)就是安裝在路面上的檢測(cè)器所采集的交通流數(shù)據(jù)。交通流檢測(cè)器，通過(guò)對(duì)車(chē)輛速度的準(zhǔn)確檢測(cè)，獲得交通流數(shù)據(jù)，然后通過(guò)信息共享處理，交通誘導(dǎo)屏根據(jù)所得數(shù)據(jù)再顯示到顯示屏上，達(dá)到交通誘導(dǎo)的目的。4.2RTMS在電子警察中的應(yīng)用隨著電子警察系統(tǒng)在交通執(zhí)法中越來(lái)越多的使用，其在交通管理中的作用也越來(lái)越重要，電子警察的非現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法方式在經(jīng)過(guò)眾多爭(zhēng)議之后得到了廣泛的認(rèn)可。微波檢測(cè)器通過(guò)對(duì)車(chē)速進(jìn)行檢測(cè)的同時(shí)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)超速車(chē)輛立即激發(fā)電子警察攝像機(jī)對(duì)超速車(chē)輛的車(chē)牌進(jìn)行拍攝。在整個(gè)過(guò)程中，微波檢測(cè)器起到一個(gè)檢測(cè)、篩選、發(fā)現(xiàn)同時(shí)激發(fā)電子警察攝像機(jī)攝像的作用。
5結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)目前交通流信息檢測(cè)中最常用到微波檢測(cè)器（RTMS）的測(cè)量原理進(jìn)行了介紹；闡述了RTMS對(duì)設(shè)置斷面和位置的原則，并提出了在設(shè)置工程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題；在數(shù)據(jù)傳輸方面，本文介紹了目前使用比較普遍的兩種傳輸方式；在檢測(cè)器應(yīng)用上，檢測(cè)的交通流數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)控制中心實(shí)現(xiàn)與交通誘導(dǎo)的共享，為交通管理者提供了道路交通情況的數(shù)據(jù)。