交通流（车辆车辆 ）检测检测 技术术及应应用1交通流检测检测 作用 实时实时 准确地检测检测 道路车辆车辆 的交通流信 息并预测预测 未来道路交通状况，能够够有 效地诱导诱导 交通避免交通阻塞，减少出 行时间时间 和交通事故的发发生；精确可靠 的交通数据是交通控制中进进行合理信 号配时优时优 化的基础础； 交通信息采集系统统 车辆检测车辆检测 器技术术水平的高低直接影响 ITS系统统的整体运行管理水平。概述2车辆检测 器车辆检测车辆检测 器 用来实时实时 采集通过检测过检测 点的车辆车辆 有关交通信 息的设备设备 ，主要是通过过数据采集和设备监视设备监视 等方式，向监监控系统统中的信息处处理和信息发发 布单单元提供各种交通参数，是监监控中心分 析、判断、发发出信息和提出控制方案的主要 依据。 功能 检测车检测车 流量、车车速、车间车间 距、车辆类车辆类 型、 道路占用率、车辆违车辆违 章信息、交通事故检测检测 等在内的基础础交通信息和交通事故数据。3车辆检测 器应应用 信号自适应应控制交通诱导诱导 ； 事故事件检测检测 ； 主辅辅路出入口车车流控制； 停车场车车场车 位管理； 事故事件警报报。4分类类 按安装方式分为为永久式安装（固定式安装 ）、临时临时 性安装（便携式安装）； 按采集时间长时间长 短分为连续为连续 式采集设备设备 （一 般采用永久式安装设备设备 ）、间间隙式采集设备设备 （多采用临时临时 性安装设备设备 ）； 按检测检测 技术术方法分为为感应线应线 圈检测检测 、视视 频检测频检测 、微波检测检测 、气压压管检测检测 、超声波 检测检测 、磁映像检测检测 、红红外检测检测 、激光检测检测 等； 按检测检测 目划分为综为综 合数据调查调查 、专项专项 数据 调查调查 。车辆检测器51 1、基于磁、基于磁频频的车辆的车辆检测检测技术技术 2 2、基于、基于视频视频的车辆的车辆检测检测技术技术 3 3、基于、基于微波（雷达）微波（雷达）的车辆检测技术的车辆检测技术 4 4、基于、基于超声波超声波的车辆的车辆检测检测技术技术 5 5、基于、基于红外线红外线的车辆的车辆检测检测技术技术 6 6、基于、基于激光激光的车辆的车辆检测检测技术技术 7 7、其他、其他67一一、基于磁基于磁频频的车辆的车辆检测检测技术技术8根据磁性物理量的变化情况，通过对磁性标记的反应 ，来测量有关的物理量。92 磁频车辆检测技术是指以电磁感应为检测参数、以 磁频车辆检测器为检测设备的可以检测车辆通过或 存在于检测区域的技术。 磁频车辆检测技术属于固定型检测技术，其获得交 通参数的基本方法都是通过分析车辆经过检测区域 后引发的传感器的脉冲信号的方法对交通流信息进 行检测。 使用磁频车辆检测技术采集动态交通流信息的设备 主要有环形线圈式车辆检测器、 地磁式车辆检测 器、电磁式车辆检测器、微型线圈检测器、磁成像 检测器、摩擦电检测 器、磁力检测器等，其中环 形线圈检测器应用最为广泛。 10感感应应应应（环环环环形）形）线线线线圈圈检测检测检测检测是目前应应用最广泛、准确率最高的检测检测 器； 基于电电磁感应应原理11环形线圈感应式检测器（以下简称线圈检测器）自 应 用以来，在世界各地的城市交通控制系统中，一直是首选的 车流量信息检测手段。环形线圈检测器主要应用于交通流数据信息采集系 统、交通信号控制系统、 交通诱导及停车管理系统。 检测需求大多是交通流量、流向、车速、车道占有率 以 及车长、排队长度等，这些都可以通过不同的感应线圈 的设置方式来实现。 环形线圈检测器是容易设置和安装，其主要应用在道口 收费、交通控制、停 车场及车辆计 数等方面。1 1、基本原理、基本原理12环形线圈车辆检测 器是一种基于电磁感应原理的车辆检 测技术，其传感器是一个埋 在路面下、通过一定工作电 流的环形线圈。当车辆通过线圈或停在线圈上时，车辆 引起线圈回路电感量的变化，检测器检测出变化量就可 以检测出车辆的存在，从而达到检测交通流信息的目 的。 1. 环形线圈检测器结构环形线圈式车辆检测 器通常由环形线圈传感器、传输 馈线、信号检测处 理单元（检 测电路及调谐电 路）及 背板框架4部分组成。信号检测处 理单元的检测电 路包 括检测信 号放大单元、数据处理单元和通信接口；信号 检测处 理单元的调谐电 路由调谐电 容、调 谐电阻及环 形线圈构成。13环环形线线圈感应应式检测检测 技术术环形线圈感应式检测技术是运用环形线圈作为检测传 感器 来检测车辆 通过或存在于检测区域的技术。多个线圈检测到 的信息经控制单元、调制解调后传给控制中心，组成整个车 辆检查 系统。如下图所示：环形线圈检测器结构车辆检测系统组成框图143.环环形线线圈检测检测 器分类类环形线圈检测器主要分通过型环形线圈检测器和存在型 环形线圈检测器两类。 通过型环形线圈检测器的检测线 圈是无源地磁感应线圈 ，即环形线圈无源激励。当 汽车从环形线圈上方通过时 ，因汽车系钢铁制成（铁磁材料），必然干扰环形线圈 周围的 地磁场，改变线圈周围的磁力线分布，从而导致 磁通量发生变化。由于这一变化，根据 法拉第电磁感应 原理，即线圈两端有感应电动势产 生。15存在型环形线圈检测器属于有源激励检测。它需要在环形 线圈两端加上一个具有一 定振荡频率的激励源。检测器通过检测该电 感变化量就可以检测出车辆的存在 ，在微处理器（更强的信号处理功能）的参与下，输出电 路先将脉冲信号进行放大，然后以频率、模拟量或数字输 出。 环形线圈检测器可检测：流量、占有率、车速、排队长度等，用于流量检测时 ， 线圈长度应尽可能地小于车间距；对于车速和占有率检测， 在实际应 用中，大多采用两个技 术参数完全相同的线圈，既 可用来检测车 速，又可用来检测占有率。162、安装应应敷设设在路面之中，一般使用高温导线导线 。切割路面 线线槽建议议使用盘盘式切割机或类类似设备设备 ，为为防止线线 槽的直角拐角损损坏线线圈，建议议在直角拐弯处处切一个 45的斜角，减小线线槽对线对线 圈的破坏。表1-2 安装指标线圈匝数46圈线圈材料耐高温导线电感量大小202000微亨，视具体检测卡而定引线要求不超过500米，且在引入控制柜之前需双绞屏蔽，一般每米在十五绞 左右，接入车检底版之前不得用其他线引接建议槽宽4毫米建议槽深3060毫米17为提高检测灵敏度 一般绕法线圈的尺寸略小于车辆宽度为宜 可绕成其它形状（如菱形、8字形等） 自行车的检测，常将长方形的线圈与路通行方向 呈45度布设。环形线圈采用特殊的 8字形绕线方法。 如右图所示：环形线圈传感器的布设18环形线圈传感器的布设城市道路感应线圈的布设图不同系统、不同的控制要求可有不同的布设放案19环形线圈传感器的布设线圈布设参数如下地面30 50mm 下挖掘一个2m 1. 5m 左右的长方形沟槽沟槽宽度约4 10mm，45度倒角。电感线圈通常为4 6匝。注：根据实际需要，可以改变线圈的形状、尺寸等。20环形线圈的尺寸： 环形线圈的宽度取决于车道宽度，通常是覆盖一个车道 的7080，不应小于0.3米。举例来说，在3米宽的车 道上，环行线圈宽度（垂直行车方向）应为2米，长度（ 行车方向）至少0.8米。经验 ：环形线圈宽度可用公式：环形线圈宽度 = 车道宽度 0.5 x 2（米）来计算。 21基于环形线圈的交通量获取技术环形线圈检测器可以用于统计道路的某一断面车 辆经过情况，根据确定的采样时间间隔，计算得 到所需的交通参数。* 流量* 时间占有率* 速度（单线圈、双线圈）* 车型识别及分类* 平均车长22（1）优点测测速精度和交通量计计数精度较较高； 稳稳定性好，可在一定时时期保持较较高的检检 测测精度，故障率低； 不受气象和交通环环境变变化的影响，抗干 扰扰能力强； 成本低、安装方便。3 3、优缺点及适用性、优缺点及适用性23（2）缺点需要在每条车车道下埋设线设线 圈，所以对对路面有破 坏作用，影响路面寿命； 长长期使用后线线圈易受损损损损 坏，维护时维护时 要封闭闭 车车道、开挖路面，影响交通运输输，导导致成本升高 ，维护维护 的工作量也很大； 路面大修时时往往挖断检测检测 棒，给给路面的重铺铺和 大修增加了困难难，道路改扩扩建也受牵牵制； 受感应线应线 圈自身测测量原理的限制，当车车流拥拥 堵、车间车间 距小时时，检测检测 精度大幅度降低； 另外，市场场上产产品优优劣不一，有些逻辑识别逻辑识别 功 能不足或缺失，无法正确处处理车车道变换变换 行为为。3 3、优缺点及适用性、优缺点及适用性24（3）适用性由自身安装条件、维护维护 要求决定，感应线应线 圈检测检测 器更适 用于高速公路、桥桥梁、隧道，不适于城市道路交通检测检测 。作为传统为传统 的固定式交通信息检测设备检测设备 ，目前感应线应线 圈检测检测 器已广泛应应用于交通信息采集系统统，如ITS系 统统的交通信号协调协调 控制系统统、道口收费费系统统、停车车 场场管理、车辆计车辆计 数等。 感应线应线 圈检测检测 以其高可靠性、高性价比、使用方便 的优优点在未来较长时较长时 期会继续继续 使用。随着科技的进进 步，感应线应线 圈检测检测 的应应用领领域一定会更广泛。3 3、优缺点及适用性、优缺点及适用性25二二、基于基于视频视频的车辆的车辆检测检测技术技术261. 1. 视频检测视频检测视频检测视频检测 技技术术术术概述概述（定（定义义义义） 基于视频的车辆检测技术能够通过非物理手段检测到通过车辆，是利用视频图像进行车辆检测的一种交通检测技术。 视频车辆检测是以采用摄像机作为检测装置，通过检测车辆进入监测区时视频图像某些特征的变化，从而得知车辆的存在，并以此来检测交通流参数获获取车辆的特征信息。 它涉及计算机图像处理、模式识别、信号处理和信号融合等多个学科。27视频图视频图 像和电脑电脑 化模式识别识别 技术术的结结合； 高速公路车车流检测较检测较 先进进技术术之一。281 1、基本原理、基本原理通过通过软件软件在视频图像上在视频图像上 按车道设置虚拟车道检按车道设置虚拟车道检 测器，当车辆通过虚拟测器，当车辆通过虚拟 检测器时，就会产生一检测器时，就会产生一 个检测信号，再经过个检测信号，再经过软软 件件数字化处理并计算得数字化处理并计算得 到所需的交通数据，如到所需的交通数据，如 车型、车流量、车速、车型、车流量、车速、 车距、占有率等。车距、占有率等。监控人员还可以通过监视器上的视频图像实时观察检测范围内监控人员还可以通过监视器上的视频图像实时观察检测范围内 的车辆行驶状况，得到所需的交通数据。的车辆行驶状况，得到所需的交通数据。29视频图像检测器工作原理视频图像检测器利用电视图像摄像机提供图 像信息对交通状况进行确认。右图是视频图 像摄像机和视频图像检测器示意图。30视频检测软件处理图31图1-4 视频车辆检测器系统结构图 32图像传感器(电荷藕合器件, Charge Coupled Device) 把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信 号。33视频视频 检测检测 功能移动或停止车辆 的存在或通过检测 ； 行车方向检测 ； 速度测量； 基于车辆 状态值 的各种报警； 通过逻辑 算法把多个检测 器与相位的状 态结 合起来给出一个参数输出； 如用户需要，各种检测 器的检测 状态可 在监视 器里显示。342、安装图1-5 视频检测摄像机安装与检测区域设置示意图 35（1）优点系统设统设 置灵活，检测检测 点变变化只需在监视监视 器图图 像上设设定虚拟检测拟检测 器位置； 安装简单简单 ，使用方便，不破坏路面，维维修时时不 需封闭车闭车 道，保养较较容易且时间较时间较 短； 单单台摄摄像机和处处理器可检测检测 多个车车道，可得到 大范围围的交通信息； 精度高，尤其是测测速、交通量计计数精度； 能够够得到可视图视图