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本文作者：蒋程 张凯 刘权富 单位：重庆市公安局交通管理局 重庆交通大学
重庆是典型的山地城市。其城市道路窄，桥多，隧道多，道路网分布受地形影响大。其干道上的支路多，匝道难以控制且红绿灯较多。此外，重庆主城区横跨长江和嘉陵江，过江需要经过桥梁或者隧道。因此如果出现桥梁维护或者事故等情况将会严重影响附近交通。近几年，重庆的交通状况有了大幅进展，但仍很多问题存在。比如，轨道交通发展缓慢，不能及时缓解道路交通的压力；支路建设重视程度低于干道建设重视程度；缺乏交通诱导系统导致支路车流量小而干路拥堵问题严重；交通管理系统不完善，重庆绝大多数的交通信号灯都是固定配时，而且多数是“线控”而没有连成“面”。合理的调节人、车、路三者之间的关系，已成为交通管理部门亟待解决的问题。建立一个完善的交通管理系统也成为科研组织和交通运输管理机构共同的工作重心。在交通管理系统中，需要建立合适的交通信息定点检测系统来检测断面流量、地点车速和时间占有率。本文选择微波检测器（RTMS）作为定点检测系统的主要传感器。文章[10]中指出，雷达检测器在同一路段检测流量时，拥堵时刻和平峰时段的车速检测精度基本相同，在理想安装条件下可以实时检测到通过检测区域的车辆，精确度可达到95%以上。
1微波检测器测量原理
微波传感器（RTMS）是一种用于监测交通状况的再现式雷达装置。它可以测量微波投影区域内目标的距离，通过距离来实现对多车道的静止车辆和行驶车辆的检测。RTMS在微波束的发射方向上以2m为一层面分层面探测物体，RTMS微波束的发射角为40°，方位角为15°。安装好以后，它向公路投影形成一个可以分为32个层面的椭圆形波束，这个椭圆的宽度取决于选择的工作方式，并因检测器安装角度和安装距离的不同稍有变化。RTMS接收到微波投影区域内各种表面的连续不断的回波，如人行道、栅栏、车辆以及树木等。在每一个微波层面内的固定物体回波信号将形成背景阈值，如果回波信号的强度高于改微波层面的背景阈值时，则表明有车辆存在。微波检测器采集系统与控制中心的主控机通过通信介质连接，主控机可发送命令，设置检测器的检测周期、检测参数等工作状态，并监测检测器故障。微波检测器将采集交通数据如交通量、占有率等传送至主控机，以便完成控制系统的信息存储、优化配置、方案选择和事件检测等功能，实现系统的最佳控制效果。
2微波检测器设备安装
安装RTMS需要根据对交通测量信息的不同使用目的来设计检测断面和安装位置。
2.1RTMS检测断面的设计
检测断面位置的设置直接关系到检测数据的准确性和可靠性。设置检测断面的原则为以下几点：a）以交通数据的调查、统计为目的，可在环城道路及市区主干道上选择若干典型路段，设立长期交通数据检测断面，断面间隔可达数千米；b）为室外交通诱导信息显示屏提供实时诱导信息数据，则需要在显示屏下游数公里内，连续设立检测断面，平均间隔以1000m左右为宜；c）若将检测数据应用于交通意外事件检测，则检测断面间隔范围应在500m—1000m之间；d）由中央隔离带的路段，当隔离带的高度超过70cm时，应采用双向检测（道路两边都设微波检测器）的方法，避免由于隔离带的干扰造成检测数据的不准确；e）在弯道集中区域应适当增加检测断面。检测断面确定后，对检测设备的安装位置通过GPS确定明确的坐标值，既便于设备的标识，也有利于指挥中心GIS准确反映检测断面的位置。
2.2RTMS的安装位置
RTMS的安装位置是影响其检测效果的关键因素，要得到好的检测效果，必须合理配合使用先进的检测设备与科学的安装位置。RTMS的安装可以分为侧向安装和正向安装两种。测向安装是指将RTMS安装于道路的侧面，使检测面与行车方向垂直的安装方法。正向安装则是指将RTMS安装于车道的正上方，使检测面已道路方向一致的安装方法。
2.2.1RTMS的正向安装
正向安装的方法是对于每条车道都独立使用一个检测器进行检测，其检测精度相对于侧向安装有进一步的提高，特别对速度的检测精度可达到±2%。但由于其每个检测面的设备费相当高，因此在实际使用中并不是很普遍。正向安装的方式多应用于高速公路交通流检测等对速度检测精度要求较高的道路上。采用正向安装方式时，检测器可安装在远离障碍物的天桥上，也可在有条件的情况下在道路上架设龙门架，将检测器安装在龙门架上。检测器的瞄准方向可以是对着车辆驶来方向也可以是驶出方向，检测器的设置高度为5m，不能超过7m。同时要保证检测器两边保持水平。从设备后面看，视轴的指向位置应离检测器约10m（30英尺），保持充分的长度和合适的宽度的投影对应单一的车道。正向安装检测器时，其检测区域投影必须限制在其检测车道的内部与车道边缘线紧邻，错误的瞄准会导致检测邻车道或本车道未完全检测的误差出现。另外，在正向安装没有设立龙门架的条件也没有合适的立交桥可供选择的情况下，若偏移值（检测器离中心线的距离）小于3m，RTMS可以安装在路旁的杆上，此时可以使用延伸臂来减小偏移值。
2.2.2RTMS的侧向安装
RTMS的测向安装因其在性价比上的优势是目前应用较为广泛的一种安装方式。采用单检测器有利于控制项目成本减少检测器的数量，相应减少施工难度。虽然检测器可以同时检测1条~8条车道上的车流量、车道占有率、平均车速、长车流量等数据但是对于道路中间有高于70cm的中央隔离带的道路，检测双向车流的精度会有一定影响。而采用双检测器，在同一个检测断面上设置两台检测器，使得每台检测器就一个方向上的车流进行检测，这样就避免了中央隔离带所造成的干扰问题。检测精度得到提高，但是同时相对投入的成本也较高。RTMS侧向安装的位置选择主要从以下两个方面来考虑：a）需要检测的车道数，通过明确需要检测的车道数从而确定RTMS钢杆设立的位置以及安装的高度；b）中心隔离带的位置和高度，主要是由此确定是否适合使用单检测器。RTMS的安装钢杆设置的后置距离要能保证波束的投影可以覆盖收有需要检测的车道，同时保证投影与检测道路正交。
3数据的传输及存储
就交通信息检测系统的应用特点来看，其检测点较多、范围大、分布多样化、检测设备大都以固定周期方式输出数据，数据报文一般为几个至几十个字节。数据传输方式主要分为无线传输和有线传输两类。无线传输方式主要通过GPRS网、CDPD网、CDMA网以及专用无线传输网（诺特网）等。无线网络的接入提供了更加灵活、便利的通信服务。尤其在网络设施不完善的地域，更加体现出其优越性。线传输方式在交通领域中主要是通过有线专线网络传输，具有通信容量大、质量高、性能稳定、安全保密性强等优点，传输介质以铜缆和光缆为主。此类传输网络主要包括以下几个方面：a）DPN专网；b）数字数据网（DDN）；c）异步传输模式（ATM）；d）千兆以太网（GBEthernet）；e）光纤分布式数据接口（FDDI）。#p#分页标题#e#
3.1CDMA无线数据传输系统
随着CDMA通信技术的发展以及其网络覆盖面积的增大，CDMA凭借其简便、稳定、高效性，正越来越多的应用于微波检测系统的传输设备。CDMA系统具有以下四个特点：a）CDMA系统具有较高的可靠性采用先进的通信传输技术，能迅速、准确、实时地传输交通流检测信息，及时为智能交通管理提供可靠依据；b）动态配置机制可在本地或远程动态地修改路侧车流量检测传输设备的配置，有利于下端设备的维护和管理；c）分层次模块化软件体系层次清晰的模块化软件设计有利于提高软件的可靠性，便于软件系统开发、维护和升级，模块化的软件可适用于不同规模的计算机系统，有利于构建不同规模的中心站；d）系统安全管理系统提供了不同层次的安全管理功能，有利于整个系统的完全运行和故障恢复。下端CDMA数据传输设备接通电源后将自动建立PPP连接，再通过CDMA1x分组域的接入认证，在PDSN和专网之间建立起专用隧道。然后通过专网的认证后终端经过分组网的PDSN与专网的路由器间建立起PPP连接，用户传输的数据流就可以通过隧道到达交通流信息检测系统中心。由CDMA无线网络将下端微波检测器的数据传送到中心后，经过路由器后送到防火墙，数据经防火墙处理后根据业务类型送到服务器或协议解释服务器。CDMADTU设备认证数据送给AAA服务器进行身份认证。交通流检测系统业务数据送给协议解释服务器进行检错、协议转换后，以TCP/IP方式发送给车流量应用服务器，由应用程序对数据进行分析、归一化处理后录入数据库。入库软件程序进行数据解析、标记、合成等处理后，将数据写入相应的数据库。
3.2DPN有线数据传输系统
DPN（DigitalPacketNetwork）网是原北京电信针对模拟专线网传输不可靠、不稳定的特点而建成的数字专线网。它克服了模拟专线网的许多缺点，大幅度提高了传输质量。传输技术指标能够满足专线用户对数据传输的需求。DPN网是采用电路交换技术的数字通信网，利用数字信道提供永久性电路连接。它具有网络安全性高、无拥塞、传输误码率小、网络时延小、设置灵活、DTE接口类型丰富、资费低廉、覆盖范围广等特点。用DPN数字专线网做为传输媒介，需要在交通流量采集下端机与交流量采集中心通信服务器之间分别安装数字传输编码和解码接入设备。这些设备是各下端交通流量采集信号接入中心系统的必备设备。同时，通过上下端DPN接入设备可将上端的控制信号经以太网接口传输至下端现场采集机的对应通信接口（RS232）。下端的交通流量传感器采集的车流量信息通过RS232串行接口接入安装在现场的DPNMODEM的串行接口COM1。再由MODEM进行协议转换、调制解调后送入DPN网。各下端车流量信息通过DPN网进行交叉、汇集、复用，最后统一传输到专用DPN网中心设备的E1接口。中心设备实现将1个DPNE1信号中包含的30个下端信息转换接出1个遵循标准协议的100Mbps/s以太网接口功能。RTMS在进行交通量检测的同时，实时地将检测到的交通流数据通过有线或无线的方式记录到数据库中，由数据库存储到数据保存模块，从而完成交通流数据的存储。数据保存模块还提供以下两个对数据库中数据进行维护的功能：a）将数据转存到其他的存储媒介，以长期保存；b）自动清理数据库中超过保存期限的数据，以保证数据库不会溢出。交通流数据通过有线或无线的方式传输到控制中心后，用户就可以通过数据库的应用分析软件对数据进行管理。为了满足公路管理部门的不同用户对数据的浏览和操作需求，软件系统一般采用B/S结构。即任何一个用户，只要通过浏览器即可访问数据库。同时，针对不同的用户，也有访问权限控制，以保证数据的安全。
4微波检测器的实际应用
各地大力发展交通流实时检测系统的目的都是希望通过收集交通流信息，更好的帮助交通管理者了解道路交通状况，分析道路交通问题，提出优化解决方案，为交通管理工作服务。所以，在交通流实时检测系统中，更为重要的步骤是如何把检测到的交通流数据科学的应用道路面上，实实在在的改善道路交通状况。RTMS检测系统是交通流实时检测系统中的重要组成部分，也为交通管理的各个方面提供了良好的数据支持。4.1RTMS在交通诱导中的应用交通诱导显示屏，作为交通参与者的“出行参考”，通过实时各种交通状态、意外事件、交通通告和相关信息，帮助驾驶员选择最佳出行路线。从而有效地对交通流进行诱导，合理地控制和均衡交通流的分布，提高现有道路的使用率，为驾驶人员安全快速行车提供良好的服务。而这些服务的基础就是安装在路面上的检测器所采集的交通流数据。交通流检测器，通过对车辆速度的准确检测，获得交通流数据，然后通过信息共享处理，交通诱导屏根据所得数据再显示到显示屏上，达到交通诱导的目的。4.2RTMS在电子警察中的应用随着电子警察系统在交通执法中越来越多的使用，其在交通管理中的作用也越来越重要，电子警察的非现场执法方式在经过众多争议之后得到了广泛的认可。微波检测器通过对车速进行检测的同时，一经发现超速车辆立即激发电子警察摄像机对超速车辆的车牌进行拍摄。在整个过程中，微波检测器起到一个检测、筛选、发现同时激发电子警察摄像机摄像的作用。
5结语
本文对目前交通流信息检测中最常用到微波检测器（RTMS）的测量原理进行了介绍；阐述了RTMS对设置断面和位置的原则，并提出了在设置工程中容易出现的问题；在数据传输方面，本文介绍了目前使用比较普遍的两种传输方式；在检测器应用上，检测的交通流数据通过数据控制中心实现与交通诱导的共享，为交通管理者提供了道路交通情况的数据。