城市环线智能交通系统中的交通信息采集方案

　　一、城市环线的智能交通系统

城市环线智能交通系统一般包括以下几个方面：

　　1、    LED交通诱导信息发布系统

LED交通诱导信息发布系统是道路交通指挥控制系统与外部进行交换的组成环节。系统可根据通过各种手段所采集的各路口路段交通流信息以及天气、交通设施检修、特殊车辆的行驶等具体内容，借助于前端控制系统，按照用户设定的模式分屏显示所输入的内容。

　　2、   视频监控系统（含隧道监控）

利用高清摄像机对全路段实施可视化监控。

　　3、   交通信息流检测系统

利用微波雷达技术，对各路口路段的车流量、车速、占有率等交通信息进行实时检测，所检测到的信息将用于其它相关系统（如LED交通诱导信息发布系统、超速抓拍系统、治安卡口系统等）。

　　4、   超速抓拍系统

利用微波雷达检测车超速车辆，利用高清摄像机进行拍照取证，利用后台软件进行车牌号码识别等。

　　5、   治安卡口系统

治安卡口系统（公路车辆智能监测记录系统）能记录通过车辆的清晰照片并据此识别出车牌号码，同时还能检测车速、流量并具有自动报警、远程维护等功能。可以包含有超速抓拍功能。

对于城市环线，一般情况下每400~500m设置一个交通信息检测断面，在上、下匝道口附近设置卡口（兼具交通信息检测与超速抓拍功能），每3~5km设置一个超速抓拍点（兼具交通信息检测功能）。

　　二、适用于城市环线的交通信息采集手段

所有ITS系统都需要基于道路实时交通信息检测，交通信息检测手段有很多，比如地感线圈、视频监控、机动车GPS定位、人工报警以及微波雷达等，对于城市环线来说，微波雷达是最佳选择。

基于微波雷达的交通信息检测技术已有十多年的历史，它具有其他检测手段难以媲美的优点并且几乎能克服其他技术手段的缺点。随着科技的进步，近几年微波雷达技术得到了迅速发展，特别是安装于车道上方的低成本微波雷达，它既能非常准确地检测车流量、车道占有率、车辆长度等交通流信息，还能非常精确地测量实时速度，因此既能用于纯粹的交通信息检测与行车诱导系统，还能集成于超速抓拍系统、治安卡口系统以及大车占用小车车道（或者其他车辆占用公交专用道）抓拍系统中以达到单一信息采集服务于多用途的效果，从而降低成本，提高效率。除此之外，微波雷达技术还具有以下主要优点：

1）数据实时性强，检测数据量充足，检测精度高，安装和维护时不需要破坏路面；

2）寿命长，维护成本低；

3）不受光照以及雨、雾、雪、尘等恶劣自然环境因素影响。

 　　三、基于微波雷达的交通信息采集方案

城市快速路的特点是各种各样的道路环境都有，下面给出了几种基于微波雷达的交通信息采集方案。

　　1、  卡口系统（兼具流量采集、超速抓拍功能）

基于微波雷达的卡口系统主要有三种安装方案。

方案一：在隔离带中间架设“Y”型（或者“T”型）支架，将正向雷达（如上海慧昌智能交通系统有限公司产品MPR-U）、摄像机和闪光灯等安装于支架臂上，如图1所示。
 

　　该方案优点：

最好的也是最经济的卡口系统和交通行车诱导系统综合方案，既能非常准确的检测车流量、车速、车型以及占有率等交通信息，又能用于超速抓拍和卡口系统，成本很低；特别适合于双向四车道路况，这样每个方向只需要一个高清摄像机就可以了，将大大节约成本；

缺点：

只适应于中间隔离带很窄的路况（对于隔离带很宽的路况，可以采取在隔离带两边或者道路外沿两侧分别架设“F”杆的方式）；

方案二：架设横跨双向多车道（如6~8车道）的龙门架，将正向安装雷达（如MPR-U1）、摄像机、闪光灯等集成安装于龙门架一面（另一面安装诱导牌之类的）。如图2所示。

　　该方案的优点：1）龙门架既用于诱导牌安装，也用于卡口系统和交通行车诱导系统；

2）双向卡口位于同一位置，便于信息传输和维护；

3）能充分利用已有龙门架资源，不再需要增加支架成本；

缺点：如果在该检测位置不需要安装诱导牌之类的，则该方案成本偏高；

方案三：架设横跨单向多车道（如2~3车道）的龙门架，将正向安装雷达（如MPR-U1）、摄像机、闪光灯等集成安装于龙门架一侧，另一侧安装诱导牌之类的；在龙门架的一端侧壁上安装侧向微波雷达（如MPR-2）以检测另一方向多车道的交通流信息，如图3所示。在相距400~500m的地方再安装一个龙门架在相反方向的车道上方，如图4所示。

　　该方案优点：1）两个龙门架组合在一起（如图4），既解决了双向卡口问题，相对于方案二来说也减少了成本（因为这种组合解决了2个检测断面的交通信息检测问题，对于方案二，还需要在400~500m处再增加一个交通流检测断面）；

2）龙门架既用于诱导牌等的安装，也用于卡口和交通行车诱导系统；

3）能充分利用已有龙门架资源，不再需要增加支架成本；

缺点：如果在该检测位置不需要安装诱导牌之类的，则该方案成本偏高；

　　2、  交通信息采集（纯粹用于交通行车诱导系统）

前面阐述的用于卡口系统的三种方案均可同时用于交通信息采集，此外还具有以下几种常见的微波交通信息采集雷达安装模式：

1）  双向车道之间没有隔离带或者隔离绿化带很低（低于1.5米）

对于该环境，在道路一侧距离第一车道超过1米远的地方埋设7米左右高度的立杆，在立杆上安装MPR-2雷达用于检测双向各车道的交通信息，安装方案（方案四）如图5所示。
 

　　该模式优点：最经济的交通信息检测方式，单一雷达能同时检测双向多车道交通信息；

缺点：只能提供平均速度和平均占有率，且难以区分车型；

2）  双向隔离绿化带高（高于1.5米）、中间或者两边存在防撞防噪屏

此时无法用单一雷达同时检测2个方向的车道。解决办法是在隔离带中央埋设6米高的立杆，在同一杆上相背安装2个MPR-2，2个雷达共用一根立杆和一个控制箱，安装方案（方案五）如图6所示。
 

　　该模式优点：1）单一雷达同时检测单向多车道交通信息，费用较低；

2）2个雷达共用1根立杆和1个控制箱，成本得到了很大降低

缺点：只能提供平均速度和平均占有率且难以区分车型；

　3）  辅导很窄或者没有（如桥梁和高架路）

　　桥梁和高架路的特点是辅道和中间隔离带很窄或者没有。由于辅道很窄，侧向安装微波雷达由于需要侧置距离（大于1米）而难以胜任，只能采用正向安装模式。如果存在龙门架，则可以直接将MPR-U1安装于架上，否则宜采用如图1所示方案一。

　　4）  隧道

隧道环境具有不便于甚至不容许对路面进行破坏、顶置设备安装简单等特点，因而在该环境下MPR-U1具有得天独厚的优势，安装方案（方案六）如图7所示。

 　　四、方案综合原则

前面提出了六种方案，在实际应用中，可以采用以下原则进行方案综合。

1、  充分利用已有龙门架

对于已有的龙门架，可根据龙门架是否跨越双向车道而选择方案二或者方案三。在这些位置安装卡口系统（如果龙门架在上下匝道附近）或者超速抓拍系统（如果龙门架离上下匝道很远）

2、  在需要安装诱导牌的地方新架设龙门架

可根据新建龙门架是否跨越双向车道而选择方案二或者方案三。在这些位置安装卡口系统（如果龙门架在上下匝道附近）或者超速抓拍系统（如果龙门架离上下匝道很远）；

3、  在上下匝道口附近安装卡口系统（兼具交通信息检测与超速抓拍功能）

上下匝道口是车辆驶入驶出环线的通道，因此卡口系统应该安装在匝道口附近。如果已有或者新建了龙门架则采用方案二或者上案三，否则宜采用方案一；

4、  每3~5km安装一个超速抓拍断面（兼具交通信息检测功能）

按照每3~5km安装一个超速抓拍点的原则，在考虑了已有卡口点（因为卡口兼具超速抓拍功能）的情况下，采用方案一布设超速抓拍点；

　　5、每400~500m安装一个交通信息检测断面

按照每400~500m安装一个交通信息检测断面的原则，在考虑了已有卡口和超速抓拍点（因为它们均具有超速抓拍功能）的情况下，采用方案四（或者方案五）与方案一交替布设的方式设置交通信息采集点，对于关键路段，宜全部采用方案一布设，因为方案一能获得非常准确的实时车速，并且其占有率、车型分类也比方案四和方案五准确得多。

　　6、  隧道环境采用方案六。