公路自动事件检测技术

　2001年6月系统工程理论与实践第6期　文章编号:100026788(2001)0620118207

公路自动事件检测技术

张秀媛,达庆东,张国伍

(北方交通大学交通运输学院,北京100044)

摘要:　介绍了智能交通系统(IT S)研究中一个重要的领域自动事件检测(A I D)Λ通过对A I D各种检

测器特点的描述和算法的分析比较,得知在现有科技知识水平下,只有通过综合集成的方法才能解决

交通系统中存在的问题Λ最后对交通事件检测研究提出展望,提出使用软方案和硬方案可以有效地提

高A I D效率Λ

关键词:　智能交通;事件检测;检测算法;算法集成

中图分类号:　U12 文献标识码:　A α

T echno logy of H ighw ay A u tom atic Inciden t D etecti on ZHAN G X iu2yuan,DA Q ing2dong,ZHAN G Guo2w u

(In stitu te of T ran spo rtati on,N o rth J iao tong U n iversity,Beijing100044,Ch ina) Abstract　T h is paper in troduces au tom atic inciden t detecti on(A I D),a sign ifican t part

of IT S.W ith the descri p ti on and comparison of all k inds of detecto rs and algo rithm,w e

can conclude that m etasyn thesis is the on ly m ethodo logy to so lve the tran spo rtati on

p rob lem under p resen t level of techno logy and know ledge.A t last th is paper look s

fo rw ard to A I D research and concludes that capacity of A I D can be i m p roved by u sing

soft2m ethod and hard2m ethod.

Keywords　in telligen t tran spo rtati on;inciden t detecti on;detecti on algo rithm;

algo rithm in tegrati on

1　引言

交通事件是指公路上偶发性事件如交通事故、故障停车、货物散落和常发性拥堵如早晚高峰等引起的交通堵塞,在本文中主要指交通事故Λ由交通事故引起的非常发性拥堵造成的经济损失是非常大的Λ所以有必要把IT S技术集成到交通监控系统中,以提高交通管理部门检测和清理交通事故和疏导交通拥堵的能力,从而减少经济损失Λ

美国、欧洲和其他IT S发达国家,都在实施交通事件管理项目,他们开发不同的算法,采取的不同技术来实现事件检测、清理和信息管理Λ一般来说,事件检测管理必须纳入交通管理指挥中心的管理范畴,这是一个综合交通运营管理中心,接收和处理来自各种渠道的交通信息和数据Λ

自动事件检测(A I D)由两个过程组成,即数据收集和数据分析Λ数据收集主要是通过硬件设施(检测器)收集车辆在道路上运行状态参数;数据分析主要是通过软件和具体的算法对数据进行过滤处理,获得能够真实反映交通状态的规律Λ

2　数据收集技术

过去A I D采用环型线圈作为前端数据采集工具,出现了各种各样的问题,如安装位置和数据不精确等,现在由于计算机硬件和通讯技术的发展,出现了各种各样的车辆检测设备Λ有些虽然还不够成熟或者

α

比较昂贵,但是将来的公路管理系统将能够集成各种检测器的技术,产生更加稳健的监控和A I D 系统Λ以下是各种检测器的介绍Λ

2.1　感应式环型线圈检测器(I LD )

I LD 作为一个成熟的技术,具有低廉的价格,已经成为交通运营和监控系统必不可少的工具Λ线圈检测的数据通过通讯线路传到交通管理中心,使用配置A I D 算法的计算机进行分析Λ虽然线圈可以在每秒钟读数据许多次,但是由于距离和传输的问题,只能每隔20或30秒传输一次数据Λ线圈可以测量交通流量、占有率和车辆速度Λ测量的精度取决于I LD 合适地安装选位、

精确地操作和维护,这在实际操作过程中是比较难以掌握的,须有经验的交通工程师来完成Λ

2.2　视频检测处理系统(V IP )

V IP 是通过闭路电视系统或数字照相机、

摄像机来进行现场数据采集,采用视频识别技术和数字化技术分析交通数据ΛV IP 能够采集的数据很广,一个摄像机能够采集几个车道的数据,使得检测交通动态行为(如振动波)和各种空间交通参数(如密度、速度、排队长度)成为可能,而这是环型线圈所不能轻易做到的Λ除此以外,视频检测能提供辅助信息,如路肩交通、停车交通、车道变化、速度差异和其它方向的交通拥堵Λ因此,随着高性能计算机和图像处理硬件价格的下降,V IP 的应用前景非常看好Λ

2.3　其他辅助检测器

磁性检测器(M agnetm eter ),它是一个被动检测设备,本身不产生磁场,放在道路上截取磁性的扰动Λ当一辆汽车驶过时,使得地球磁场产生变化,磁性检测器检测和捕捉异常的磁性变化,它通常用来检测车辆存在的信息Λ在桥梁上面无法埋设I LD ,同时钢铁对I LD 的性能产生干扰,这时可采取磁性检测器取代I LD 或者两者互相配合使用Λ

微波雷达车辆检测器,它以光速、带宽为2.5到24.0GH z 的频率发射电磁能,它能够测量车辆计数、速度,在某种结构下还可以检测车辆存在,一种试验类型可以通过测量车辆的高度进行车种分类工作Λ微波雷达对天气不敏感,可以适应于白天和晚上的运行,尤其是在长距离的开放的公路上就更能发挥它的作用Λ高级的微波雷达检测器组件可以测量目标之间的距离,每个组件可以检测多个区域Λ

超声波检测器,它有两种类型Λ第一种是脉冲式多普勒超声检测器,原理类似于多普勒雷达,区别在于它发出频率20到200KH z 超过人类听力范围的声波Λ这些波是压力波,在空气中以740mph 的速度传播Λ它可以测量速度、占有率、车辆存在和排队长度Λ由于超声波从移动车辆反射回来时的复杂性,传感器的有效范围(大约40英尺)小于微波检测器Λ超声波通过大气传播,受限于周围环境的影响,如气温、空气波动和湿度等,这些因素都会影响检测器精度Λ第二种是脉冲式超声波检测器,安装在路面高处如灯杆上,可以检测通过车辆的种类Λ它通过测量从高杆上发射器发出的声波到达路面后返回的时间与到达通过车辆的车顶后返回的时间差来确定车辆类型Λ尽管它在区别小汽车和面包车时有困难,但是能够辨别大多数车辆种类Λ

被动声学检测器,它的结构成垂直排列的麦克风阵列,检测接近车辆发出的噪声Λ在声音到达上端麦克风和下端麦克风之间存在一个时间延误,这个延误随着发出声音的车辆的不断接近而变化Λ当车辆在远处时,发出的声音几乎同时到达上端和下端麦克风,当车辆到达麦克风下端时,上端接收的声音通过内部传感器送来,要有一个延迟Λ应用麦克风阵列之间的相关关系可以跟踪车辆,当声音数据被过滤成50到2000H z 带宽时,检测结果达到最佳Λ

红外线检测器,它有两种类型Λ第一是激光红外雷达检测器,原理和微波雷达检测器一样,但是发射频率更高(较短的波长),它可以检测车辆存在、车速、流量、占有率和车种信息,适用于白天和黑夜情况Λ它易受到天气条件的影响,发生散射Λ第二是被动红外检测器,它本身不发射能量,而是检测目标发射的能量Λ通过检测道路和车辆发射能量之差,可以确定车辆存在Λ它可以测量流量、占有率和车辆存在信息Λ天气对测量有负面影响Λ

蜂窝电话技术,一些交通部门允许驾驶员通过蜂窝电话报告交通事件Λ经过评价发现这种方法比较有效率,一大部分主要交通事件是通过蜂窝电话首先发现的Λ在芝加哥该项研究统计中有,每年受到10万个

911第6期公路自动事件检测技术