中国交通采集技术发展历史与现状

2014年11月13日

1.前言

在2014年8月份北京道路交通安全展览上,一些交通信号控制行业厂家问到我,想了解地磁车辆检测器产品的技术和市场情况,对地磁车辆检测器的使用存有比较多的疑问。于是我连同Tranbbs市场研究部的同事,从最终用户、设计院、研究所、集成商、产品商等几个方向对这一产品的使用状况进行了调研。带着用户众多的疑问,以怀疑的眼光去调研产品的适用性,发现造成目前最终用户“远离或观望”地磁车辆检测器的主要原因一个是:在产品不成熟时过快的随着物ope体育电竞app的火热进行了市场推广,安装了大量的目前看存在缺陷的产品;另外一个原因是停车应用场景中,产品技术成本和客户成本意愿没有形成平衡,以至于一些低端产品被使用,有了诸多失败案例。

 

智能交通技术框架主要包括交通采集、信息传输、信息处理和信息发布四个部分,交通采集技术是智能交通发展的重要的共性基础技术。根据公安部交通管理研究所统计,“十一五”期间,交通流信息固定采集点由1.6万个增加到7.3万个,交通监控点由9250个增加到5.1万个。根据Tranbbs市场研究成果,2014年与2010年城市智能交通整体市场规模将会翻倍增长,因此初步预测交通流固定采集点也将会有翻倍的增长,达到15万个点左右。

 

从技术类型上来划分,目前市场中比较常见的交通采集技术包括磁频的车辆检测技术、射频的车辆检测技术、视频的车辆检测技术、波频的车辆检测技术、移动型交通数据采集技术等,有的技术类型中又包括几种采集方式。归纳起来目前市场中常用的交通采集方式主要有线圈、视频、地磁、超声波、雷达、红外线、手机移动终端、浮动车、激光等。

 

2. 主要交通采集技术的发展历程

2.1 感应线圈

1928年,出现了世界上第一台公认的车辆检测器,安装于道路附近的麦克风,需要通过的司机鸣笛来触发设备以检测车辆的经过。这种检测器主要应用于十字路口的信号控制。同一时期,开始使用的另一设备是压感的车辆检测器。直到20世纪60年代,感应线圈被用作为车辆检测器,成为到目前为止使用最广泛的检测系统。

 

2.2 视频

视频交通检测最初由美国加州在1976年提出,国外早在70年代已经开始视觉提取交通参数研究。20世纪90年代起进入商业化阶段。国内从20世纪90年代开始视频车辆检测技术的研究。

我国智能交通市场最早是使用国外进口产品,主要厂家包括比利时的Traficon、美国ISS公司的autoscope、法国Citilog公司,这些企业仍然活跃在国内市场。国内生产企业主要有成都威路特和动视元等。

 

2.3 地磁

2003年,美国先思有限公司(SENSYS)成立,该公司是全球领先的无线流量检测和综合交通数据系统供应商。2008-2010三年间公司流量采集产品市场得到快速发展,三年同比增长3000%。

我国最早使用地磁车辆检测产品是2007年左右的北京快速路二期出入口信号控制项目,大约安装有700个点位左右,由上海中交智能系统工程有限公司提供产品(原技术属秦皇岛保全电子研究所,后通过资本运作获得该项技术产品)。当时的产品外形是圆柱体,每两个为一组。该产品比较多的应用在电子警察、卡口、流量采集和信号控制场景中。2009年前后,国内几家地磁厂商从众多参与者中脱颖而出,包括无锡感知技术有限公司、迈锐数据(北京)有限公司、天津市顺通电子有限公司陆续推出地磁车辆检测器产品。

 

2.4 雷达

从1991年起,RTMS(远程交通微波检测器)开始在北美、欧洲和亚洲广泛应用,应用到路口控制系统、高速公路事故检测系统和流量统计中。国内市场中,中国航空技术国际工程公司在开展对外工程承包中,开发引进了RTMS,并对RTMS全套设置和分析软件进行了汉华和配套工作,在2002-2003年北京市二、三环改造过程中得到安装使用。

目前在我国智能交通市场活跃的雷达产品厂商主要有美国Wavetronix、RTMS、奥利维亚Olvia、Smartsensor;国内厂商主要有大华、蓝盾光电子、川速微波、合肥文康、上海慧昌等。

 

3. 各种车辆检测器的比较

在众多的交通采集技术中,并没有哪种技术能适用各种交通环境,各自都存在有点和缺点。

 

车辆检测技术

主要检测指标

主要特点

应用场景

优点

缺点

线圈

n车速

n车长

n车流量

n占有率

n行车时距

n行车方向

n精度高

n技术成熟

n易于掌握

n大小可调整,不受安装空间限制

n成本较低

n环境适应能力强

n检测数据全面

n功耗低

n需封闭车道进行安装

n需破路施工

n损坏不易迅速恢复

n维护成本大

n动态交通信息采集

n卡口

n闯红灯、超速等违法抓拍

n停车场

n交通信号控制

视频

n车速

n车长

n车流量

n占有率

n车牌号

n停车情况

n交通堵塞情况

n等候车队长度

n检测地点易于改变,

n安装方便

n可一次检测较大区域

n检测数据种类多

n软件控制,便于升级

n车辆互相遮挡漏检

n受天气、积水、亮度影响大

n动态交通信息采集

n卡口

n闯红灯、超速等违法抓拍

n交通信号控制

n交通安全

地磁

n车速

n车长

n车流量

n占有率

n行车时距

n行车方向

n停车情况

n交通堵塞情况

n等候车队长度

n检测精度高

n使用寿命长

n环境适应能力强

n成本较低

n需封闭车道进行安装

n动态交通信息采集

n卡口

n闯红灯、超速等违法抓拍

n交通信号控制

n停车场

雷达

n车流量

n车速

n占有率

n路侧检测

n环境适应能力强

n一台设备可同时检测几条车道

n能测到静止车辆

n需有经验的人员建设与维护

n动态交通信息采集

n道路测速

n卡口抓拍

 

4.地磁传感器技术介绍

地磁传感器在中国主要是随着物ope体育电竞app的发展得到广泛应用,近几年发展比较快。由于早期产品在并不成熟的情况下就被过快的进行了市场推广,因此目前智能交通行业对地磁传感器产品的使用存在比较多的疑虑。

地磁传感器技术原理是利用车辆本身含有铁质物质,驶过检测区域,会影响区域的地球磁力曲线发生变化,传感器就能够灵敏感知到磁力的变化,并收集相关数据。

一套基本的地磁车辆传感器产品主要包括车辆检测器、车辆中继器、车辆控制器三个部分。目前市场中有产品将传输天线内置于车辆检测器中,但也有部分产品是需要单独设置天线,外置天线。

车辆检测器:用于检测前端磁场的变化,检测车道车辆的数据;

车辆中继器:当距离过远时,需要增加中继器来增强和转发无线信号;

车辆控制器:用于接收前端检测器的数据,管理多个检测器,能将数据传输到数据服务器。

 

地磁传感器产品技术门槛相对不高,这也是目前市场出现众多生产厂家的原因之一。但是从产品的检测精度,使用寿命方面对比,各厂家技术产品差距还是比较大。就目前市场使用中疑问比较多的问题调研结论:

 

干扰现象

地磁的干扰有两方面,一是指检测功能,另外是通信功能。准确度取决于包含灵敏度的多方面,比如传感器的优劣、处理原始数据的算法、通信的可靠性。检测方面的干扰调调灵敏度什么的,几乎完全可以规避(磁阻传感)。通信方面的干扰有两种情况,一是脉冲式,偶尔干扰你一次,这个要靠可靠的通信机制来解决,另外一种是压制式的干扰,要调通信通道。目前来看,2.4频段应用受到的压制通信干扰的情况很少。

 

电池使用寿命

在2006年北京快速路出入口信号控制项目中,地磁车辆感应器的电池使用寿命短是项目症结的主要原因之一。当时电池实际使用寿命不超过2年。地磁检测器电池主要为车辆检测器的车辆检测和和中继器的数据传输环节供电,目前市场中主流产品电池寿命理论上可以达到10年,实际使用中,厂家通过无车状态下的“休眠”等技术,经过实测一线城市流量环境中厂家可以做到保证5年使用。

另外,目前还有一部分厂家的中继器使用220V的有源电源,但在道路上寻找电源增加了系统正常使用的难度。

 

防水防尘

由于地磁检测产品都安装在地表之下,因此产品防水防尘就是一个关乎产品质量的关键问题。通过防尘防水的测试靠产品外壳就可以实现,但是实际的应用环境比测试环境更恶。,大量的车流和重型车辆的反复挤压,长期可能导致外壳细微形变,从而降低产品的防水防尘效果。

目前市场上有产品采用硅胶进行密封,防水防尘效果更好。这类产品如果要修护只能进行全部更换,但产品整体性能比较好,整体上使用寿命比较长,维护更换量在接受范围内。

 

故障自动报警

由于地磁产品电池有使用寿命周期,防水防尘的效果影响产品的正常使用,因此电池电量的监测和故障自动报警就显得十分重要。

目前市场上地磁车辆检测器产品有数据处理、分析和系统监测平台的厂家不多,这也是地磁产品未来提升完善的空间。

 

5. 交通信号控制场景中地磁、雷达和视频技术的选择

配合交叉口交通信号控制系统的交通流量采集除了目前广泛使用,但已被认为弊端比较多的环形线圈检测技术外,地磁、雷达和视频技术是目前比较多的被提出的取代技术。

 

视频技术交通流量检测与交通信号控制系统联动,技术方案比较成熟。一台500万摄像机负责一个断面,按照三条车道计算配备三台补光灯,合计成本大约在18000元(仅指产品,不含施工安装费,下同),从成本角度考虑,在车道比较多的路口适用性更好。虽然目前业内不少的视频类产品生产企业都有这种解决方案,但视频也存在受环境影响比较明显的不足,从市场实际使用量来说还不多。

 

雷达技术交通流量检测与交通信号控制系统联动,在合肥、苏州、广州等地都有应用。雷达产品一个断面国内品牌大约在10000元左右,一个点位的雷达检测产品至少覆盖3-5条车道可以保证检测精度。雷达流量采集有车辆互相遮挡和低速状态下检测不准确的弊端,市场实际使用量来说也不多。

 

地磁技术交通流量检测与交通信号控制系统联动,近两年逐渐受到业界关注,项目整体投入低于雷达和视频技术。地磁检测器产品行业各企业技术水平参差不齐,造成使用寿命短、准确率不高的问题比较多的困扰用户。根据Tranbbs测算,2013年用于新建交通信号路口的地磁车辆检测器产品,大约占到新建交通信号控制路口总数的10-15%,使用量逐年增大。

 

任何一项新技术在成熟应用之前,都需要经过一个辩证发展的过程。地磁技术一样如此。站在行业的角度,我们更希望看到地磁产品供应商以负责的态度、严谨的技术、及时的服务,为智能交通行业提供方便、可靠的检测方式。