車流量檢測(cè)系統(tǒng)是高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)的組成部分，用于檢測(cè)高速公路主線車流輛、車型、車速、占有率等交通數(shù)據(jù)，是控制高速公路的車流出入，確保道路安全暢通的重要手段，也為統(tǒng)計(jì)有關(guān)資料，為管理者決策提供有效的數(shù)字依據(jù)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，車流量檢測(cè)系統(tǒng)也飛速發(fā)展，用于車輛檢測(cè)的方式也多種多樣，但作為高速公路管理者或業(yè)主，在選擇車輛的檢測(cè)方式時(shí)應(yīng)從其性能、成本、使用壽命、日常維護(hù)、發(fā)展方向和系統(tǒng)兼容等方面進(jìn)行綜合考慮，特別是新建的高速公路對(duì)以上指標(biāo)更應(yīng)認(rèn)真對(duì)比，慎重選擇。在選擇產(chǎn)品性能可靠、成本合理的前提下，應(yīng)讓高科技含量的產(chǎn)品能充分發(fā)揮其作用。車流量檢測(cè)系統(tǒng)一般由車輛檢測(cè)部分、傳輸部分和數(shù)據(jù)處理部分組成。
1、輛檢測(cè)部分：安裝于高速公路主線的被檢測(cè)點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)記錄各種交通數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成適合傳輸用的信號(hào)。
2、傳輸部分：由于高速公路的線路長，數(shù)據(jù)大，一般采用光纖傳輸。
3、數(shù)據(jù)處理部分：對(duì)檢測(cè)部分記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，計(jì)算出有用的交通數(shù)據(jù)，用曲線、表格和圖形等形式提供給管理者。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和歸檔。根據(jù)多年來高速公路的實(shí)際情況，在系統(tǒng)的運(yùn)行中損壞最多的是車輛檢測(cè)部分，維修也占最大的工作量，而且在路上作業(yè)需要封道開挖路面，增加了人員不安全的因素和塞車的可能性。以下對(duì)車輛檢測(cè)部分常用的幾種方法進(jìn)行比較。
常用車輛檢測(cè)方法的比較
高速公路常用的車流檢測(cè)方法主要有以下幾種：
1 空氣管道檢測(cè)
空氣管道檢測(cè)是接觸式的檢測(cè)方法，在高速公路主線的被檢測(cè)點(diǎn)拉一條空心的塑料管道并作固定，一端為封閉，另一端聯(lián)接計(jì)數(shù)器，當(dāng)車輛經(jīng)過塑料管道時(shí)，車輪壓到空氣管道，管內(nèi)空氣被擠壓而觸動(dòng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)算車流量的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：方便，簡(jiǎn)單，流動(dòng)性強(qiáng)，成本較低。缺點(diǎn)：塑料管道使用壽命短，更換周期頻繁，當(dāng)更換塑料管道時(shí)需封閉車道，增加了人員不安全的因素和塞車的可能性。當(dāng)長車經(jīng)過時(shí)由于車軸的距離大，有可能被計(jì)算成兩輛車，造成數(shù)據(jù)的誤差率大。此方法在早期的車流量檢測(cè)較多見，現(xiàn)在的高速公路車流檢測(cè)已不用這種方法。
2 檢測(cè)環(huán)檢測(cè)
檢測(cè)環(huán)檢測(cè)車流量也屬接觸式檢測(cè)方法，在高速公路建設(shè)期間應(yīng)確定主線被檢測(cè)的站點(diǎn)，鋪筑路面和安裝線圈檢測(cè)棒同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)車輛經(jīng)過路面的檢測(cè)棒時(shí)，車輪壓到環(huán)形線圈使電感發(fā)生變化而產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)，從而進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)的檢測(cè)方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)：線圈檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展已很成熟，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家也較多，價(jià)格相對(duì)合理，被高速公路廣泛采用，特別是城市道路公安交警用于抓拍違章車輛也常用這種方法。誤差率相對(duì)空氣管道檢測(cè)減少。缺點(diǎn)：更換檢測(cè)棒時(shí)必須封閉車道，開挖路面，造成維護(hù)成本高和容易塞車，也給維護(hù)人員帶來不安全的因素，維護(hù)作業(yè)在路上進(jìn)行，受天氣因素影響較大，在路面大中修時(shí)往往會(huì)挖斷檢測(cè)棒，給路面的重鋪和大中修增加了困難，道路的擴(kuò)建和改道也受牽制。目前大多數(shù)高速公路是用這種檢測(cè)方法。
3 視頻檢測(cè)
視頻檢測(cè)車流量屬非接觸式的檢測(cè)方法，也稱為圖片處理或人工視覺，是一種結(jié)合視頻圖像和電腦化模式識(shí)別的技術(shù)，在路上安裝攝像機(jī)，通過視頻攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)模仿人眼的功能為實(shí)際應(yīng)用提供工作平臺(tái)，是目前高速公路車流檢測(cè)較先進(jìn)的技術(shù)，它通過軟件在顯示器視頻圖像的車道上設(shè)置虛擬車道檢測(cè)器，每個(gè)虛擬車輛檢測(cè)器代表一個(gè)區(qū)域，當(dāng)車輛通過任何一個(gè)虛擬檢測(cè)器時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)，再經(jīng)過軟件數(shù)字化處理和計(jì)算得到所需的交通數(shù)據(jù)，如車型、車流量、車速、車頭距離、占有率、車輛排隊(duì)長度等。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：由于是在顯示器視頻圖像的車道設(shè)置虛擬檢測(cè)器，因而在維護(hù)時(shí)無須封閉車道，無須開挖路面，也不會(huì)因道路重鋪或拓寬車道而影響車流量的檢測(cè)。檢測(cè)點(diǎn)的變化只在監(jiān)視器的圖像上設(shè)定虛擬檢測(cè)器的位置就可完成，不因道路的維修而中斷交通檢測(cè)。缺點(diǎn)：當(dāng)大霧天氣攝像機(jī)無法完全捕捉車輛信號(hào)時(shí)會(huì)影響數(shù)據(jù)的精確率，但這種天氣很少見。
實(shí)際應(yīng)用的設(shè)想
1、 廣深高速公路交通檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
廣深高速公路交通檢測(cè)系統(tǒng)屬接觸式的車輛檢測(cè)方法，由埋在路面的檢測(cè)環(huán)、前置通訊計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)查詢計(jì)算機(jī)組成。在主線的兩個(gè)出入口之間分別埋了兩對(duì)檢測(cè)環(huán)，共有28對(duì)檢測(cè)環(huán)對(duì)高速公路的車流量、車型、車速、占有率等交通數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)被檢測(cè)點(diǎn)的車流量超過設(shè)定的門限值時(shí)在計(jì)算機(jī)終端分別用不同的顏色進(jìn)行報(bào)警。
由于廣深高速公路車流量大（日平均已超過12萬輛），給檢測(cè)環(huán)的維護(hù)和更換帶來一定的困難，加上道路大中修和擴(kuò)建等原因，現(xiàn)大部分檢測(cè)環(huán)已損壞，管理者已無法全面掌握主線車流量的狀況。廣深高速公路跨越廣州、東莞、深圳三個(gè)行政區(qū)域，各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在不斷變化，必然表現(xiàn)在相關(guān)區(qū)段車流量的變化，而且路網(wǎng)的聯(lián)接日趨完善，面對(duì)同行業(yè)、水運(yùn)、鐵路的激烈競(jìng)爭(zhēng)，為全面掌握主線車流量的變化，及時(shí)調(diào)整管理策略，對(duì)車輛檢測(cè)系統(tǒng)的改造已很有必要。
2、 廣深高速公路交通閉路電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
廣深高速公路交通閉路電視系統(tǒng)由58支攝像機(jī)、2臺(tái)視頻切換器、62臺(tái)監(jiān)視器、4臺(tái)錄像機(jī)和光電轉(zhuǎn)換器組成。攝像機(jī)可調(diào)焦距為16-160mm, 視頻切換器控制云臺(tái)360度旋轉(zhuǎn), 每路信號(hào)都通過光纖傳送到交通監(jiān)控中心一對(duì)一監(jiān)視，視頻信號(hào)基本上能監(jiān)視全路段的交通狀況，對(duì)高速公路實(shí)行全天候的監(jiān)控，現(xiàn)有的閉路電視系統(tǒng)為視頻檢測(cè)車流量提供了條件。
3、 測(cè)系統(tǒng)改造方案
基于以上理由和條件，我們?cè)O(shè)想把現(xiàn)有檢測(cè)環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)改成用視頻檢測(cè)的方法，雖然微波檢測(cè)也有獨(dú)到之處，但利用廣深高速公路現(xiàn)有資源，在投入不大的情況下實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的檢測(cè)方法，同時(shí)又不影響閉路電視現(xiàn)有的功能，提高資源的利用效率。
方案1：在兩個(gè)立交之間選一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，全線共17個(gè)點(diǎn)，在被檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置龍門架或在路肩豎桿，然后安裝攝像機(jī)，利用現(xiàn)有的光纖作為傳輸載體，這種方法可以增加路面的監(jiān)控密度，但相應(yīng)也大幅度增加了成本。
方案2： 在現(xiàn)有的閉路電視終端取圖像信號(hào)作為檢測(cè)圖像，選定圖像后把信號(hào)接到視頻檢測(cè)主機(jī)，這種方法可節(jié)省大量成本，結(jié)合廣深高速公路的實(shí)際情況，選用這種方法比較可行。
選定方案后把圖像信號(hào)傳到視頻檢測(cè)軟件主機(jī)進(jìn)行處理，即可計(jì)算出所需的各種交通數(shù)據(jù)。同時(shí)把經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和公司的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享，一方面在現(xiàn)有的地圖板上顯示各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在車流量或車速超過預(yù)先設(shè)定的門限值時(shí)就在地圖板上用不同的顏色和聲音報(bào)警，以便提醒監(jiān)控員及時(shí)調(diào)度有關(guān)人員到高速公路現(xiàn)場(chǎng)采取必要的行動(dòng)，如拯救、醫(yī)療等業(yè)務(wù)，以確保安全暢通。另一方面通過公司的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為公司領(lǐng)導(dǎo)掌握實(shí)時(shí)的交通數(shù)據(jù)提供方便，也作為自動(dòng)化辦公的一個(gè)組成部分。
結(jié)束語
科學(xué)技術(shù)的變化日新月異，隨著高速公路高科技含量的不斷增加，在實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢(shì)共享的前提下，視頻檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在高速公路的車流量檢測(cè)必將成為發(fā)展趨勢(shì)。
1、輛檢測(cè)部分：安裝于高速公路主線的被檢測(cè)點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)記錄各種交通數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成適合傳輸用的信號(hào)。
2、傳輸部分：由于高速公路的線路長，數(shù)據(jù)大，一般采用光纖傳輸。
3、數(shù)據(jù)處理部分：對(duì)檢測(cè)部分記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，計(jì)算出有用的交通數(shù)據(jù)，用曲線、表格和圖形等形式提供給管理者。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和歸檔。根據(jù)多年來高速公路的實(shí)際情況，在系統(tǒng)的運(yùn)行中損壞最多的是車輛檢測(cè)部分，維修也占最大的工作量，而且在路上作業(yè)需要封道開挖路面，增加了人員不安全的因素和塞車的可能性。以下對(duì)車輛檢測(cè)部分常用的幾種方法進(jìn)行比較。
常用車輛檢測(cè)方法的比較
高速公路常用的車流檢測(cè)方法主要有以下幾種：
1 空氣管道檢測(cè)
空氣管道檢測(cè)是接觸式的檢測(cè)方法，在高速公路主線的被檢測(cè)點(diǎn)拉一條空心的塑料管道并作固定，一端為封閉，另一端聯(lián)接計(jì)數(shù)器，當(dāng)車輛經(jīng)過塑料管道時(shí)，車輪壓到空氣管道，管內(nèi)空氣被擠壓而觸動(dòng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)算車流量的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：方便，簡(jiǎn)單，流動(dòng)性強(qiáng)，成本較低。缺點(diǎn)：塑料管道使用壽命短，更換周期頻繁，當(dāng)更換塑料管道時(shí)需封閉車道，增加了人員不安全的因素和塞車的可能性。當(dāng)長車經(jīng)過時(shí)由于車軸的距離大，有可能被計(jì)算成兩輛車，造成數(shù)據(jù)的誤差率大。此方法在早期的車流量檢測(cè)較多見，現(xiàn)在的高速公路車流檢測(cè)已不用這種方法。
2 檢測(cè)環(huán)檢測(cè)
檢測(cè)環(huán)檢測(cè)車流量也屬接觸式檢測(cè)方法，在高速公路建設(shè)期間應(yīng)確定主線被檢測(cè)的站點(diǎn)，鋪筑路面和安裝線圈檢測(cè)棒同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)車輛經(jīng)過路面的檢測(cè)棒時(shí)，車輪壓到環(huán)形線圈使電感發(fā)生變化而產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)，從而進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)的檢測(cè)方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)：線圈檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展已很成熟，國內(nèi)外生產(chǎn)廠家也較多，價(jià)格相對(duì)合理，被高速公路廣泛采用，特別是城市道路公安交警用于抓拍違章車輛也常用這種方法。誤差率相對(duì)空氣管道檢測(cè)減少。缺點(diǎn)：更換檢測(cè)棒時(shí)必須封閉車道，開挖路面，造成維護(hù)成本高和容易塞車，也給維護(hù)人員帶來不安全的因素，維護(hù)作業(yè)在路上進(jìn)行，受天氣因素影響較大，在路面大中修時(shí)往往會(huì)挖斷檢測(cè)棒，給路面的重鋪和大中修增加了困難，道路的擴(kuò)建和改道也受牽制。目前大多數(shù)高速公路是用這種檢測(cè)方法。
3 視頻檢測(cè)
視頻檢測(cè)車流量屬非接觸式的檢測(cè)方法，也稱為圖片處理或人工視覺，是一種結(jié)合視頻圖像和電腦化模式識(shí)別的技術(shù)，在路上安裝攝像機(jī)，通過視頻攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)模仿人眼的功能為實(shí)際應(yīng)用提供工作平臺(tái)，是目前高速公路車流檢測(cè)較先進(jìn)的技術(shù)，它通過軟件在顯示器視頻圖像的車道上設(shè)置虛擬車道檢測(cè)器，每個(gè)虛擬車輛檢測(cè)器代表一個(gè)區(qū)域，當(dāng)車輛通過任何一個(gè)虛擬檢測(cè)器時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)，再經(jīng)過軟件數(shù)字化處理和計(jì)算得到所需的交通數(shù)據(jù)，如車型、車流量、車速、車頭距離、占有率、車輛排隊(duì)長度等。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：由于是在顯示器視頻圖像的車道設(shè)置虛擬檢測(cè)器，因而在維護(hù)時(shí)無須封閉車道，無須開挖路面，也不會(huì)因道路重鋪或拓寬車道而影響車流量的檢測(cè)。檢測(cè)點(diǎn)的變化只在監(jiān)視器的圖像上設(shè)定虛擬檢測(cè)器的位置就可完成，不因道路的維修而中斷交通檢測(cè)。缺點(diǎn)：當(dāng)大霧天氣攝像機(jī)無法完全捕捉車輛信號(hào)時(shí)會(huì)影響數(shù)據(jù)的精確率，但這種天氣很少見。
實(shí)際應(yīng)用的設(shè)想
1、 廣深高速公路交通檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
廣深高速公路交通檢測(cè)系統(tǒng)屬接觸式的車輛檢測(cè)方法，由埋在路面的檢測(cè)環(huán)、前置通訊計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、數(shù)據(jù)查詢計(jì)算機(jī)組成。在主線的兩個(gè)出入口之間分別埋了兩對(duì)檢測(cè)環(huán)，共有28對(duì)檢測(cè)環(huán)對(duì)高速公路的車流量、車型、車速、占有率等交通數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)被檢測(cè)點(diǎn)的車流量超過設(shè)定的門限值時(shí)在計(jì)算機(jī)終端分別用不同的顏色進(jìn)行報(bào)警。
由于廣深高速公路車流量大（日平均已超過12萬輛），給檢測(cè)環(huán)的維護(hù)和更換帶來一定的困難，加上道路大中修和擴(kuò)建等原因，現(xiàn)大部分檢測(cè)環(huán)已損壞，管理者已無法全面掌握主線車流量的狀況。廣深高速公路跨越廣州、東莞、深圳三個(gè)行政區(qū)域，各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在不斷變化，必然表現(xiàn)在相關(guān)區(qū)段車流量的變化，而且路網(wǎng)的聯(lián)接日趨完善，面對(duì)同行業(yè)、水運(yùn)、鐵路的激烈競(jìng)爭(zhēng)，為全面掌握主線車流量的變化，及時(shí)調(diào)整管理策略，對(duì)車輛檢測(cè)系統(tǒng)的改造已很有必要。
2、 廣深高速公路交通閉路電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
廣深高速公路交通閉路電視系統(tǒng)由58支攝像機(jī)、2臺(tái)視頻切換器、62臺(tái)監(jiān)視器、4臺(tái)錄像機(jī)和光電轉(zhuǎn)換器組成。攝像機(jī)可調(diào)焦距為16-160mm, 視頻切換器控制云臺(tái)360度旋轉(zhuǎn), 每路信號(hào)都通過光纖傳送到交通監(jiān)控中心一對(duì)一監(jiān)視，視頻信號(hào)基本上能監(jiān)視全路段的交通狀況，對(duì)高速公路實(shí)行全天候的監(jiān)控，現(xiàn)有的閉路電視系統(tǒng)為視頻檢測(cè)車流量提供了條件。
3、 測(cè)系統(tǒng)改造方案
基于以上理由和條件，我們?cè)O(shè)想把現(xiàn)有檢測(cè)環(huán)檢測(cè)系統(tǒng)改成用視頻檢測(cè)的方法，雖然微波檢測(cè)也有獨(dú)到之處，但利用廣深高速公路現(xiàn)有資源，在投入不大的情況下實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的檢測(cè)方法，同時(shí)又不影響閉路電視現(xiàn)有的功能，提高資源的利用效率。
方案1：在兩個(gè)立交之間選一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，全線共17個(gè)點(diǎn)，在被檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置龍門架或在路肩豎桿，然后安裝攝像機(jī)，利用現(xiàn)有的光纖作為傳輸載體，這種方法可以增加路面的監(jiān)控密度，但相應(yīng)也大幅度增加了成本。
方案2： 在現(xiàn)有的閉路電視終端取圖像信號(hào)作為檢測(cè)圖像，選定圖像后把信號(hào)接到視頻檢測(cè)主機(jī)，這種方法可節(jié)省大量成本，結(jié)合廣深高速公路的實(shí)際情況，選用這種方法比較可行。
選定方案后把圖像信號(hào)傳到視頻檢測(cè)軟件主機(jī)進(jìn)行處理，即可計(jì)算出所需的各種交通數(shù)據(jù)。同時(shí)把經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的交通監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和公司的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享，一方面在現(xiàn)有的地圖板上顯示各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在車流量或車速超過預(yù)先設(shè)定的門限值時(shí)就在地圖板上用不同的顏色和聲音報(bào)警，以便提醒監(jiān)控員及時(shí)調(diào)度有關(guān)人員到高速公路現(xiàn)場(chǎng)采取必要的行動(dòng)，如拯救、醫(yī)療等業(yè)務(wù)，以確保安全暢通。另一方面通過公司的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為公司領(lǐng)導(dǎo)掌握實(shí)時(shí)的交通數(shù)據(jù)提供方便，也作為自動(dòng)化辦公的一個(gè)組成部分。
結(jié)束語
科學(xué)技術(shù)的變化日新月異，隨著高速公路高科技含量的不斷增加，在實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢(shì)共享的前提下，視頻檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在高速公路的車流量檢測(cè)必將成為發(fā)展趨勢(shì)。
