隨著市場經(jīng)濟的不斷成熟,在過去的20年中,中國汽車工業(yè)取得了爆炸式發(fā)展。汽車己經(jīng)從原來的奢侈品漸漸成為了普通老百姓的交通工具。越來超多的中國人開始購買私家車,汽車的數(shù)量也相應的以幾何形式增長。汽車工業(yè)己成為了我國經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)保守估計,中國汽車市場正以每年5%的速度遞增,每年新增大約一千萬臺車輛。預計到2020年,中國將占世界汽車市場份額的20%。

與汽車的快速增長相同，在過去的15年中,中國的城市化進程不斷加速。如今,全國31%的人口居住在大約660個城市,l9000個縣城,城市化等級幾乎是過去的一倍。汽車數(shù)量的井噴伴隨著都市人口的快速增長以及城市化進程的不斷加大,使得國內(nèi)大小城市的交通相繼出現(xiàn)了嚴重的擁堵狀態(tài)。每到上下班高峰,市區(qū)道路總會出現(xiàn)大規(guī)摸擁堵。由于行駛緩慢,車輛排放出更多的廢氣，使得城市空氣更加不堪。無休止的堵車也帶來了巨大的經(jīng)濟損失。由此可見,堵車己經(jīng)成為了城市發(fā)展的瓶頸,嚴重放慢了我國經(jīng)濟增長的腳步。

l 擁堵治理技術概述

為了解決日益嚴重的擁堵問題,人們開始將各種先進的科學技術引入交通管理過程。現(xiàn)今己在各國成熟使用的擁堵治理技術有:

1.信號燈優(yōu)先控制系統(tǒng)。此方法最早使用于70年代的美國。那時由于道路擁堵,人們根據(jù)每個路口的擁堵情況手動控制紅綠燈時間。而后隨著計算機技術的發(fā)展,手動方式逐漸被計算機所代替。國內(nèi)普遍采用了最原始的信號燈控制方案,即一條道路每個路口信號燈按順序逐個變紅或變綠。此方法雖原始,但能在一定程度上緩解道路壓力。但是最大弊病在于當?shù)缆房臻e時,車輛若碰上一個紅燈,則之后每個路口基本都會碰到紅燈。

2.地理信息系統(tǒng)(GlS)。利甩衛(wèi)星定位及多種撿測手段對道路流量進行撿測。可以在短時間內(nèi)監(jiān)控較大區(qū)域。對于整體交通線路的預測,規(guī)劃調(diào)度與優(yōu)化實施有著非常重要的作用。此方法為GIS中的一個分支,至今未成為各國研究重點。

3.交通管理軟件。將各種道路信號系統(tǒng),交通設備接入總控計算機,采用計算機對交通信息進行數(shù)據(jù)分析,輔助完成交通管理,調(diào)度。使各交通設備能夠統(tǒng)一管理,并得到最高效利用。在國內(nèi),由于各種道路信號系統(tǒng)未完全聯(lián)網(wǎng)，交通信息的采集與匯總較難完成。

4.出行信息系統(tǒng)。在人們出行前,通過公共媒體傳播道路擁擠狀況,使人們能夠根據(jù)

實際情況選擇合適的交通工具和路線出行,避免擁擠。現(xiàn)今,國內(nèi)很多地圖網(wǎng)站都

可以提供道路擁擠情況的查詢。在市中心主干道路上,也懸掛很多道路擁擠程度指

示牌,以供人們提早獲悉前方道路情況。此方法只針對道路使用者,且數(shù)據(jù)更新較

慢,準確率不高。

l 智能交通系統(tǒng)簡介

為了彌補現(xiàn)今交通管理方法的不足,智能交通系統(tǒng)一個融合了傳感，控制，信息,通訊,管理等技術的交通系統(tǒng)應運而生。該系統(tǒng)能夠采集,分析,融合大量交通物理信號并從中計算出有用的道路交通信息,例如車輛的位置,速度以及交通控制方式等。在道路建設趨于飽和的情況下,使用lTS可以有效提高交通系統(tǒng)的效率,使其更加安全可靠,并且大大減少堵車的概率。隨著道路的順暢,相應的空氣質(zhì)量,能源消耗以及交通事故的頻率也都能夠得到有效改善。

信息化是智能交通系統(tǒng)的最大特點。智能交通技術中主要的信息技術包括：信息處理、系統(tǒng)工程、模擬識別、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)信息控制、系統(tǒng)集成等。智能交通系統(tǒng)的本質(zhì)就是將道路上各種交通數(shù)據(jù)統(tǒng)一集合到一個整體,然后再將這些數(shù)據(jù)處理成各種有用的信息,供決策者制定計劃,合理利用交通道路設施。在現(xiàn)有的交通體系中,無論是交通行為的執(zhí)行者還是政府相關職能部門的交通管理者,監(jiān)視者,法規(guī)建立者,都需要大量的交通信息支持。智能交通系統(tǒng),很好的滿足了人們的需求。

智能交通技術己成為了世界各國的研究重點。l992年,美國國會通過了提高交通效率的法案。該法案意在為道路交通提供準確，及時,豐富的信息。自此開始,信息技術被廣泛應用于交通管理。該法案隸屬于美國智能高速系統(tǒng)并在后期延伸發(fā)展成智能交通系統(tǒng)。同時, 在90年代早期，美國與歐洲各國之間開展了多種技術的交流,智能交通系統(tǒng)的相關技術也同時被引入歐洲。遠在亞洲的日本,同樣面臨著日益嚴重的堵車問題,也開始把研究重心轉移到智能交通系統(tǒng)上去。l994年,第一屆智能交通大會在法國巴黎召開。標示著智能交通這一概念從此走入實際應用。

中國智能交通的發(fā)展可以追溯到80年代末。原型是高速公路收費站集成系統(tǒng)。之后于l999年,我國成立了國家智能交通工程技術研究中心，該中心主要由科學技術部，交通部等構成,主要從事ITS的研究和發(fā)展工作。在第六個五年計劃中,國家交通部指出,我國的交通產(chǎn)業(yè)需要提高工作效率和服務質(zhì)量,并且爭取在交通管理系統(tǒng)中取得重大突破。國家信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)文稱,在第11個五年計劃中,智能交通系統(tǒng)仍舊是我國首要發(fā)展的項目。

l 車輛檢測技術

車輛撿測系統(tǒng)具有實時性,復雜性,突變性,多源性等特點,是智能交通中最前端的一個環(huán)節(jié)。整個系統(tǒng)中,所有的判斷,分析依據(jù)都來自于檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。其中,車流量和路況信息是最主要的內(nèi)容。由此可見,撿測系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中有著十分重要的地位。

檢測系統(tǒng)的核心也是最重要的硬件組成便是車輛檢測器。市面上存在著許多種類的車輛檢測器,各有優(yōu)缺點。如今,國內(nèi)外使用數(shù)量最多的便是地感線圈車輛檢測器。近年來,隨著材料技術,傳感器技術以及微電子技術的不斷發(fā)展,越來越多的檢測方式被用于車輛檢測器。其中,比較成熟的有微波車檢器,紅外車檢器,超聲波車檢器,視頻車檢器,磁場車器。

以下是上述各種車輛撿測技術的優(yōu)缺點分析：

1.地感線圈：該方式主要由一個振蕩電路構成。使用時,在地面上先造出一個直徑大約1米的圓形或面積相當?shù)木匦螠喜?再在這個溝槽中埋入兩到三匝導線,這就構成了一個埋于地表的地感線圈。此地感線圈再配上相應電容,便構成了一個振蕩電路。其原則是振蕩穩(wěn)定可靠。振蕩信號通過變換器送到頻率測量電路。集成單片機根據(jù)內(nèi)置程序,對振蕩信號進行分析。當有大型金屬物體如汽車經(jīng)過時,由于空間介質(zhì)發(fā)生變化,電路的振蕩頻率也產(chǎn)生相應變化(有金屬物體時振蕩頻率升高),這個變化就作為汽車經(jīng)過"地感線圈"的證實信號。同時該信號開始和結束之間的時間間隔又可以用來測量汽車的移動速度。這就是地感線圈的基本工作原理。技術關鍵是設計出的振蕩器穩(wěn)定可靠并且在有車輛經(jīng)過時頻率變化明顯。

地感線圈探測器技術成熟,精度高,而且能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)線圈大小和形狀,從而檢測不同種車輛。然而,缺點也同樣明顯：

a)安裝和維護這些器件非常麻煩。每安裝一個探測器大約需要300美金。且安裝調(diào)試設備時均需要封鎖道路。切開路面進行安裝,會對路面產(chǎn)生損傷。

b)對設備安裝精度要求很高,容易被大型車輛損壞,鐵制材料很容易受到冰凍,地面下沉，鹽堿地質(zhì)等環(huán)境因緊影響。

c)由于自身測量原理的限制，當出現(xiàn)會車或者大流量車輛堵塞致使車間距小于3m時,探測器的撿測精度會大幅降低，甚至出現(xiàn)無法工作的情況。

2.微波。其檢測原理大致與雷達相似。工作時,檢測器在扇形區(qū)域內(nèi)發(fā)射連續(xù)的低功率調(diào)制微波。當有車輛駛入檢測區(qū)域時,發(fā)射的微波得到反射。通過計算出射波和反射波的時間差,便可得知車輛的速度,車長等信息。

微波探測器在惡劣條件情況下,仍能保證較高的檢測準確性,且可以側向方式檢測多車道,并且能檢測靜止車輛。但是檢測器安裝和調(diào)試精度要求較高,且當?shù)缆分虚g有鐵質(zhì)分隔帶時,檢測精度影響較大。

3.超聲。超聲車檢系統(tǒng)原理基本與微波車檢系統(tǒng)相同。不同點只是將測量介質(zhì)由微波換成了超聲。由此,超聲檢測器具有更靈活,體積更小的優(yōu)點,且設備壽命較長。但是,其檢測精度受環(huán)境影響較大,且算法中去除背景噪聲包含很大計算量。

4.紅外。紅外檢測方式可分為被動和主動兩種方式。主動方式通過紅外線的發(fā)射,反射與接收來確定車輛中的各種參數(shù)。利用此種原理制成的車輛探測器,可在同一地點安裝多個而不產(chǎn)生互相干擾。

被動方式普遍采用熱釋電紅外傳感器。該元件可以撿測運動物體對外輻射的熱紅外能量。傳感器安裝于道路上方適當?shù)母叨任恢谩．斢熊囕v通過時,傳感器記錄下車輛的熱紅外波形, 以此判斷車型以及通過車輛數(shù)。

紅外方式可以側向檢測多車道,也可檢測靜止的車輛。但是,該種傳感器信號幅度小,易受各種熱源,光源以及射頻輻射的干擾,且性能受外界影響很大。

5.視頻。其主要原理就是使用高清攝像機，抓拍實時道路情況并進行數(shù)字化處理,例如,分割,特點提取以及分類等方法來估計目標車輛的速度與車型。一個攝像機可以檢測多個車道,并且可以提高大量的交通信息,且能為事故管理提供視頻資料。但是,這類方法也有許多致命缺點：

a)檢測精度受圖像質(zhì)量的影響很大,惡劣天氣，積水,晝夜更替,都會大大降低檢測準確性。

b)容易出現(xiàn)大車阻擋小車惜況,使得小車可以逃過監(jiān)控。

c)高清攝像頭價格較高。

6地磁場檢測器。地磁檢測可分為主動式與被動式兩種。主動式檢測方法能夠產(chǎn)生自生磁場，當車輛經(jīng)過時,記錄下車輛對自生磁場產(chǎn)生的擾動,從而計算出車輛信息。被動式檢測方法，自身不產(chǎn)生磁場,它通過檢測車輛對地球磁場的擾動來提取車輛信息。

主動式磁場檢測方式需要產(chǎn)生固定磁場，此類方式對電源穩(wěn)定性要求極高。當多個傳感器共同便用時,其磁基點的一致性很不理想。這對軟件的算法提出了很高的要求。由于傳感器埋入地底,一旦固定磁場發(fā)生偏移,后續(xù)糾正過程將十分繁瑣。因此,主動式磁場檢測不適合在室外公共馬路上組網(wǎng)進行使用。鑒于以上幾點,被動式地磁檢測器成為構成車輛檢測器的最佳之選。

地磁車檢器具有體積小,便于安裝,檢測精度不受溫度影響,不易被大型車輛和路面維護損壞的優(yōu)點。但是,這類傳感器在調(diào)試時需要中斷交通,且較易受其他鐵磁物質(zhì)干擾,對算法要求較高。

國內(nèi)主流的地磁車檢器的廠家有北京邁瑞、杭州目博、美國先思，除了專業(yè)地磁生產(chǎn)廠商之外，大型系統(tǒng)集成商或大型交通信號生產(chǎn)企業(yè)也有部分自己研發(fā)地磁產(chǎn)品，不同的是這些產(chǎn)品基本只為自己公司使用。

l 無線地磁檢測器助力改善城市交通

杭州目前正在推廣城市大腦。杭州“城市大腦”是一座城市的人工智能中樞。它將首先把城市的交通、能源、供水等基礎設施全部數(shù)據(jù)化，連接城市各個單元的數(shù)據(jù)資源，打通“神經(jīng)網(wǎng)絡”，并連通“城市大腦”的超大規(guī)模計算平臺、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換中心、開放算法平臺、數(shù)據(jù)應用平臺等五大系統(tǒng)進行運轉，對整個城市進行全局實時分析，自動調(diào)配公共資源。

城市大腦采集的數(shù)據(jù)其中有車流量數(shù)據(jù)的采集，這對分析城市擁堵，協(xié)調(diào)紅綠燈時間長短有著重要的作用。目前杭州使用的較多的最先進的流量采集的方法是無線地磁車輛檢測器。無線地磁車輛檢測器是埋設在車道中央的一種物聯(lián)網(wǎng)傳感器設備，通過磁場的變化能精確的采集到車流量數(shù)據(jù)。采集好的數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送給交警支隊的平臺供數(shù)據(jù)大腦使用。此設備施工維護簡單，不用安裝管線。這種先進的無線地磁車輛檢測器的生產(chǎn)廠家是杭州目博科技有限公司。經(jīng)調(diào)研杭州目博科技有限公司是國內(nèi)致力于無線地磁車輛檢測器產(chǎn)品研發(fā)的最早一批企業(yè)，產(chǎn)品積累了多年的用戶使用經(jīng)驗，在檢測靈敏度、檢測準確性、穩(wěn)定可靠耐壓以及無線傳輸距離都是國內(nèi)首屈一指的廠家。該公司無線地磁車輛檢測器產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應用于浙江、江蘇、安徽、湖南、四川等全國多個地方，效果良好，受到了交管部門充分認可。

我們相信隨時城市交通的不斷發(fā)展，這種先前的無線車輛檢測方式將越來越多的應用到國內(nèi)眾多的城市中，并為改善城市交通做出重要的貢獻。

(新媒體責編：cj112)