微波车辆检测器的功能与应用研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇微波车辆检测器的功能与应用研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘要】在高速公路管理由数字化进入智能化的关键时期，交通参数的采集具有重要作用。本文结合高速公路运行管理的需要，对采集获取的交通数据，分别从断面、道路及路网管理三个方面的应用进行了探讨，对在实际运行中交通数据的分析具有重要意义。
0.引言
随着我国经济的快速发展，高速公路的通车里程不断增加，截止到2011年底，我国高速公路总里程达到8.5万公里。然而随着路网规模不断扩大，其通行能力却满足不了交通量增长的需求，直接影响经济的发展和人们的生活水平的提高。智能交通系统(ITS)是缓解日益恶化的交通状况的有效途径。通过车辆检测器实现道路交通信息的采集和交通事故检测是ITS的重要内容。
目前高速公路常用的车辆检测器有线圈车辆检测器、视频车辆检测器和微波车辆检测器等。线圈检测是单车道设备，只能检测一条车道的交通信息，且安装或修理时需要中断交通，埋置线圈的切缝容易使路面受损，缩短路面及检测线圈的使用寿命。视频车辆检测器容易受到光线变化的影响，其检测精度和效率都受到限制。微波车辆检测器以其安装维护的方便，可检测多车道以及全天候工作的特点很好地满足了高速公路的应用要求。
1.微波车辆检测器的工作原理与硬件结构
1.1工作原理
微波车检器对车辆的检测基于多普勒效应。微波在传播过程中，碰到物体时会发生反射，反射波的频率会因物体运动状态的变化而发生变化。当物体固定不动时，反射波的频率保持不变；当物体向靠近波源的方向移动时，微波反射波被压缩，导致频率增高；当物体向远离波源的方向移动时，微波反射波被拉伸，导致频率降低。
1.2硬件结构
微波车检器大致由天线、半导体收发开关、隔离器、振荡器、混频器、中频放大器、带通滤波器、A/D转换器、微处理器和通信接口等部件组成（图2）。
图1 微波车检器硬件结构图
图2 某一断面的车流量随时间的变化曲线
2.微波车辆检测器的功能
微波车辆检测器的功能可分为主要功能和辅助功能两方面。
2.1主要功能
2.1.1单点交通信息的采集与处理
检测器通过发射调频微波，反射波发生偏移来判断车辆的有无，识别路上的车辆。主要采集的信息包括：
（1）经过某一断面的车流量（需要体现自然车流量和折算车流量）。通过采集这些数据，可以统计出在不同的时间段内经过某一断面的车流量，进而得到关于时间的流量变化曲线（图3），分析得到在一天、一个月以及一个季度等的高峰车流量，便于交通管理部门的相关管理人员更好的掌握所辖高速公路的车流量规律。
（2）经过某一断面的平均速度。在单位时间内测得通过道路某断面各车辆的地点车速，这些地点速度的算术平均值，即为该断面的平均车速。
（3）按照小型车、中型车和大型车进行车辆分类，并按照车辆类型来分别统计车流量和速度等信息。进而可得到关于各类车型的统计报表和曲线图，便于管理者更清楚的掌握所辖路段的车流量信息。
图3 某一断面不同时间段内的各类车流量分布图
图4 某一断面各类车型随时间的车流量变化曲线
2.1.2路段交通信息的采集与处理
通过路段上安装有多个微波车辆检测器，可以不断获取大量连续的动态交通数据，这些数据为研究高速公路交通状态的时空变化规律奠定了重要基础。
（1）确定路段的交通量。通过布设在道路沿线的微波车检器可以确定该路段在一定时间段内的交通量。但由于车检器或传输线路发生故障时，采集到的路段交通量通常是错误的，这就需要对路段交通量进行校准。
（2）确定路段的交通拥挤程度。在某一路段发生交通事故时，对采集的交通数据进行特征提取，对道路交通流状态进行分析研究，以便确定瓶颈位置并得到瓶颈处拥挤的开始时间、结束时间和拥挤的持续时间。及时准确的预测道路交通流的状态，进而掌握路段瓶颈处交通拥挤的规律。
根据路段不同断面时间平均速度的均值和断面交通量数据进行综合分析，并分为不同等级。路段不同断面时间平均速度的均值越高，表示拥挤程度越低。结合交通运输部的《公路网运行监测与服务暂行技术要求》中的“高速公路路段拥挤度等级划分标准”来判断所辖路段的拥挤度。
2.1.3路网交通信息的采集与处理
多个路段车辆检测器所采集的信息可以反映整个路网的交通状况。
通过对采集得到的路网历史动态交通数据的统计和分析，可以得到高速路网交通状态的时空变化规律；通过分析历史交通事故，对当时所采集的数据进行分析，可以得到交通事故对交通状态的影响规律。通过建立符合本地区路网特点的交通变化预测模型和事故影响预测模型，使之能根据高速路网历史数据预测得到准确的交通状态变化趋势，并估计实时交通事故的时空影响。
2.2辅助功能
2.2.1数据存储功能
车辆检测器可设置参数安全存储，意外的断电事故不会损失数据；如果通信中断，检测器可以将交通信息保存在设备中，等通信恢复后，将历史数据通过通信端口上传到监控中心，保证检测数据的完整性。
2.2.2故障检测功能
当微波车辆检测器发生故障时，其能上传故障信息，所存储的信息能在检测器或检测器相连的外部设备（该设备可检索并显示存储信息）上显示、查阅。以代码或文本形式记录下故障类型与细节、故障发生的时间与日期和故障清除的时间与日期，以便于设备的后续维护。
2.2.3通讯功能
微波车辆检测器可采用传统的有线传输，还可采用无线传输。配合放大器和天线，最远传输距离可达50公里。解决了野外布线不方便，通信困难的问题；作为数据采集终端，可以支持许多不同类型的数据通讯方式，实现GPRS、CDMA的通讯方式。
3.结语
文章介绍了微波车辆检测器的原理与构成，主要从断面、路段和路网三个方面阐述了微波车辆检测器的基本功能和应用。微波车辆检测器作为一种道路通行状况检测的手段，在高速公路交通参数采集方面具有较多的优势，是对传统的高速公路监控系统的升级与完善。随着微波车辆检测器技术日趋成熟和完善，其将成为数据采集的主流技术。在高速公路由数字化进入智能化的重要时期，微波车辆检测器将继续发挥重要作用。 [科]
【参考文献】
［１］2012年全国交通运输工作会议[N].人民日报,2011.12.
［２］杨兆升.基础交通信息融合技术及其应用[M].北京:中国铁道出版社,2002．
［３］王笑京，沈鸿飞，汪林．中国智能交通系统发展战略研究[J]．交通运输系统工程与信息，2006，Vol.6，No.4，9～12.
［４］EI－Geneidy A M，AhrnedM，Bertini R L．Toward validation of freeway loop detector speed measurements using Transit probe data［C］.7th International IEEE Conference Proceedings on Intelligent Transportation Systems．2004．
［５］李文英．微波交通检测器介绍及应用方案［J］．公路交通科技:应用技术版，2006(11): 47－49．
［６］交通运输部公路科学研究院.公路网运行监测与服务暂行技术要求[S].北京:人民交通出版社，2012.1.11.