2016年5月,公安交管局發布《推進城市道路交通標志標線標準化工作方案》和《推進城市道路交通信號燈配時智能化工作方案》(以下簡稱“兩化”文件),對城市道路交通標志標線和交通信號配時的不合理設置排查、整改、優化等工作提出要求。
信號控制一直是道路交通管理的核心組成部分,信號控制精準化的需求在不斷推動各類檢測技術的發展。本文主要介紹雷達、視頻和地磁三種檢測技術在交通信號領域的應用場景與技術區別。
一、傳統檢測器應用場景
雷達+信號
雷達最早應用在軍事領域,八九十年代交通雷達主要用于測速,就是利用多普勒原理對于單目標的速度進行測量,目前可實現測速+測距+測角功能。
上海慧昌智能交通系統有限公司總經理湯維昌介紹,公司研制了一款用于智能紅綠燈控制系統的MPR-MKC微波雷達檢測器,其安裝在道路正上方(如電警桿橫梁),實時跟蹤檢測區域內(1~6車道)的所有車輛的位置和速度,提供車輛存在和速度信息,同時具有闖紅燈定位觸發功能,通過有線或者無線傳輸方式傳輸到信號機控制箱,然后根據信號機的接入類型選擇接入方式。
據了解,還有一種毫米波雷達分別架設在十字路口四個方向的紅綠燈桿上,通過檢測四個方向雙向不同車道200米范圍的交通流信息,實現交通信息實時檢測、交通信號燈感應控制(紅綠燈智能轉換)及多個路口交通信號燈的自適應控制和交通誘導等功能。
每個方向均可檢測多車道的排隊起始位置、排隊長度、排隊車輛數、平均車速和是否溢出等信息,同時檢測多車道四個以上斷面每輛車的車速、車型、車道號、占有時間等過車信息,可優化十字路口紅綠燈的配時方案,動態調整交通信號控制機的各車道紅綠燈設置時間。
視頻+信號
近年來,隨著視頻識別率的不斷提升,視頻檢測技術逐漸應用在交通信號控制上。深圳新創中天信息科技發展有限公司總經理黃慧華表示,信號系統要實現感應控制,或者是自適應控制,就需要獲得詳細的路口車輛信息,以及路口行人過街信息,這樣才能更好地真正實現信號配時智能化。視頻檢測器采集到的車輛和行人信息,可以傳輸到路口信號機,供智能信號機自動調配適用控制方案使用;同時,路口路段的車輛和行人信息可以回傳到交通控制中心存儲,供整個大系統分析數據使用。
視頻數據資源豐富,應用范圍廣。首先是電子警察、卡口的過車記錄信息,包含過車時間、身份標識、流量信息等,能夠有效挖掘交通流的運行特征和車輛的個體特征等信息。其次是基于電警或卡口方式的視頻流媒體二次分析,通過前端終端檢測或者后臺分析的方式,提取對應檢測車道的車流量、車型大小、速度、占有率及排隊長度等信息。
通過這些數據,可進行路網交通運行特征分析。一是結合交通地理信息,分析路網的整體運行態勢,以及路網的承載能力信息;二是交叉口進口車道交通流量、潮汐交通流變化等需求特征;三是交叉口上下游通行匹配信息,為信號配時及服務評價提供數據支撐。
例如南昌市某個十字交叉路口,采用國產型號的交通信號控制機。與該信號機配套的視頻車輛檢測器采用XT—IVD—AC系列,每個路口四臺視頻車輛檢測器,采集十字交叉路口四個方向的交通流量,并提供堵車報警功能。XT—IVD—AC視頻車檢器對路面車輛運行狀況進行檢測,實現了根據檢測到的交通信息,對交通信號控制方案進行實時優化控制,能自動調整紅綠燈時間并自動切換燈色轉換。
終端用戶通過交通監控中心的計算機了解該路口各方向在各個時間段通過的車流數據,包括交通流量、車型分類、車速、車頭時距、時間占有率等,還可以在計算機上查詢相關交通信息的圖表,并隨時查看路口交通監控的高清視頻,直觀地掌握交通信息的變化趨勢。
地磁+信號
基于城市中廣泛布設于路口、路段的地磁檢測系統,為交管綜合指揮平臺和各級管控系統提供準確率高、實時性強、穩定性可靠的交通流綜合結構化數據。地磁檢測器的安裝方式是在所需要檢測的道路上鉆孔,然后將地磁檢測器放置其中,通過灌注發泡劑、膠、細沙或瀝青等方式進行固定,接收器通信接口豐富,可直接與各家信號機相連。
根據邁銳(北京)數據有限公司資料顯示,地磁檢測器所提供的車流量數據可實現感應控制、路口溢出控制、交通信息誘導、可變車道控制等多種類型控制方案。
其中,可變車道控制是以解決“潮汐現象”比較嚴重的路口的車輛流向為目標,在左轉車道上埋設兩組地磁設備,鄰車道為可變車道,依據不同時段車輛流量流向的特點,對流向進行靈活調控,變換車道的行駛方向,緩解交通壓力。在隧道信號聯動控制方面,通過不同位置的地磁感應控制進入隧道的車輛及信號燈紅燈時間延長。
目前,在城市主干道與其他重要路口通過埋設路面的地磁檢測器實現實時動態交通流數據的采集與處理,已作為了解城市道路交通數據源的重要手段,為城市交通組織優化、交通基礎設施規劃建設提供重要設計依據。
二、交通檢測器技術區別
視頻是通過圖像采集獲取數據,雷達和地磁則是通過傳感器來采集數據,這是三者之間最大的區別。
首先,從安裝位置來看,雷達和視頻都屬于非路面嵌入型,安裝較方便,不會破壞道路,不影響正常交通;地磁屬于路面嵌入型檢測器,對路面有一定的影響。但是近幾年,隨著技術的發展,某些型號的地磁產品也不需要刨開路面即可安裝于路面下(需要鉆孔)。
從檢測數據類型來看,視頻和雷達檢測數據類型較全面,包括流量、車速、車輛分類、占有率、多車道多檢測區域數據等;而地磁在多車道多檢測預期數據方面就稍顯劣勢,道路寬度較窄時容易受相鄰車道大車及緊密車間距影響。
就數據的穩定性來看,重慶攸亮科技股份有限公司總經理戴高表示其實更看好線圈。視頻主要根據車輛外形輪廓檢測,基于模型的一種動態檢測方式,這種方式比較單一,如果采用多種模式檢測效果會更好。
相較來看,視頻檢測數據的準確度還有待提高,還沒有達到“鷹眼”技術,也容易受到雨雪天氣的影響;地磁檢測會受到信號干擾,穩定性較差,偶爾會造成丟包現象;雷達技術主要考慮的問題是在車速緩慢情況下準確度能達到多少,部分微波雷達不能測量靜止車輛。
在信號優化方面,視頻檢測既可以獲取數據,又能看到擁堵現狀,對具體情況進行治理,通過這種方式獲取的數據質量主要和安裝及施工的質量有關,最大的問題是視線內不同車輛的遮擋造成的誤檢、漏檢等問題。
業內人士表示,在實際應用當中,目前視頻檢測應用并不廣泛,主要問題是在霧霾、暴雨和車輛低速行駛的情況下,識別率不夠準確;相對來說,雷達檢測的數據穩定性強,精度較高,但是雷達使用成本較高,一般在預算充足的條件下適用;地磁的主要問題在于電池壽命低,但是性價比較高,成本預算較低的時候選擇地磁的可能性更高。
三、結語
技術在不斷催生產品的變化,除了傳統檢測技術,互聯網企業的軌跡數據也開始成為信號優化的重要數據之一,但由于樣本量、數據獲取、服務開放性等問題,市場上目前還是以地磁、視頻和雷達三種檢測技術為主。
在人工智能技術浪潮下,產品的性能也在逐漸增強。對于檢測技術未來幾年的發展,戴高表示更看好視頻檢測,人工智能技術的深入發展,未來視頻檢測數據的精度也會隨之提高。
此外,視頻檢測設備可以安裝在信號燈桿上,施工更方便,可以縮短工期,減少投資。并且已經有很多企業在攻破惡劣天氣和低速行駛等情況下導致識別率低的問題。因此,視頻檢測技術未來或將成為主流檢測手段。
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