CN203165219U - 路侧安装超声波检测器检测交通流的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了路侧安装超声波检测器检测交通流的装置，包括有通过回波的有无及回波时间判断车辆的存在和位置的超声波装置主体，所述超声波装置主体安装在机动车道路一侧，所说的一侧为机动车道路外侧或机动车道路的中间分隔带；超声波装置主体垂直车流方向、平行机动车道路面并正对受测车辆的侧面发射超声波束。被测车辆的回波为正反射波，克服了目前路侧安装波频检测器波束与路面形成较大倾角，回波以非正反射波为主，回波判断非常复杂，极易出错，以致在车速缓慢和堵车时，会错判成没有车的弱点，能够适应目前道路交通状况日趋拥堵，监控需要密集安装检测器的需求。

Description

路侧安装超声波检测器检测交通流的装置

技术领域

本实用新型涉及到检测道路机动车流量的技术领域，尤其是一种将超声波检测器安装在路侧检测交通流的装置。 

背景技术

传统的波频检测器，如超声波交通流检测器均为顶置式，1条车道安装1个或2个探头，探头垂直向下发射超声波束，检测从探头底下通过的车辆。其优点是检测不受遮挡，在车流密度很高时仍能准确检测，能分辨多种车型。缺点是安装需要专门的龙门架，安装成本高，安装维护会影响甚至中断交通，对不按道行驶的车辆易漏检，多个探头同时工作易产生干扰，造成检测误差。 

目前路侧安装的波频交通流检测器主要是微波检测器。检测器安装在路边竖杆大约5米高处，以一定的倾角（约45度）向车道发射微波束，检测通过的车辆。与顶置式超声波检测器比，其优点是在路侧安装，安装费用较低，安装维护不影响交通；缺点有：1)侧装方式检测可能受遮挡；2)波束较宽（一般大于2米），车流密度大时无法正确分割车辆，造成误判；3)波束以一定的倾角向下发射（如图1），车辆和地面均有回波，因波束不能正对反射面，回波多为折射波和散射波，回波复杂，很难处理，容易造成误判，特别是车速低或大面积堵车时，往往会把车辆误判为路面，把堵车判为没有车；4)由于安装高度和安装倾角的原因，为避免检测死角，安装需退缩（如图1，约5米），不利于如桥梁、隧道等特殊环境下的安装使用。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有传统顶置式超声波交通流检测装置以及路侧安装微波检测装置存在的技术问题，提供一种将超声波检测器安装在路侧检测交通流的装置。 

为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：路侧安装超声波检测器检测交通流的装置，包括有通过回波的有无及回波时间判断车辆的存在和位置的超声波装置主体，所述超声波装置主体安装在机动车道路一侧，所说的 一侧为机动车道路外侧或机动车道路的中间分隔带；超声波装置主体发出的超声波束正对受测车辆的侧面，即：该超声波装置主体垂直车流方向、平行机动车道路面并正对受测车辆的侧面发射超声波束。 

超声波装置主体包括用于检测机动车道路上通过的所有车辆的低位设置的超声波探头；用于检测机动车道路上车高超过预定高度的车辆的高位设置的超声波探头。 

本实用新型路侧安装超声波检测器检测交通流的装置（以下简称本装置），与目前所有路侧安装的波频交通流检测器检测交通流的装置，如微波检测器、红外检测器，以及某些文献提到的路侧安装的超声波检测器的最大区别在于：本装置其波束垂直车流方向、平行路面发射（如图2所示），波束正对受测车辆的侧面，即波束正对反射面，而本装置之前的路侧安装检测器的共同特点是，其发射的波束均与路面形成较大的倾角（如图1所示），波束不能正对反射面。我们知道，正反射波很容易被接收和处理，且易与折射波、散射波区分，回波的处理简单且不易出错，进而从根本上保证了检测数据的准确性。同时，由于本装置平行路面发射波束，有车就有回波，没车就没有回波，不像有倾角的发射方式，路面和车辆均有回波，处理起来非常复杂，容易出错。 

进一步的，本装置采用低位设置的超声波探头用于检测机动车道路上通过的所有车辆，采用高位设置的超声波探头用于检测机动车道路上车高超过预定高度的车辆，该预定高度可设为2.2米，如车高超过2.2m的车辆，通过车高来区分大车和小车。 

本装置采用连续发射的方式发射超声波脉冲，所述连续发射是指，超声波探头发出超声波脉冲的时间间隔周期不受传统超声波发射采样周期需大于等于预定的最大检测距离的回波时间的限制，能大大缩短采样周期，提高采样频率。 

为了实现以上所述连续发射，需要消除盲区的影响。装置主体包括有固定座，固定座上分别设有超声波发射端和超声波接收端，超声波发射端和超声波接收端保持有预定的间距连接在所述固定座上，在超声波发射端和超声波接收端之间设置有音障隔板，设置在超声波发射端的超声波发射传感器和超声波接收传感器分别与固定座之间设置隔震胶垫,阻隔超声波发射传感器发射时引起空气震动直接传递到超声波接收传感器的短路路径，以及阻隔超声波发射传感 器发射的超声波在承载超声波发射传感器和超声波接收传感器的固定座中直接传播的短路路径，可以消除盲区的影响。 

为了达到更好的发射和接收效果，超声波发射传感器为至少2个，超声波接收传感器为至少2个。以便发射的波束能够到达不同的角度和距离，能够接收到不同角度和距离的回波。 

在每个超声波发射传感器、超声波接收传感器的前端分别连接相同或不同预定曲面的喇叭，以强化上述发射和接收效果。 

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：在路侧安装，克服了顶置式超声波检测器一条车道的上方至少要安装一个探头，安装维护不方便、安装成本高、安装维护会影响甚至需要中断交通的弱点；与目前其他路侧安装波频检测器，如微波检测器的检测方法相比最大区别在于：波束平行路面，正对被测车辆侧面，被测车辆的回波均为正反射波，克服了路侧安装微波检测器波束与路面形成较大倾角，接收到的被测车辆的回波以非正反射波为主，回波判断非常复杂，极易出错，以致在车速缓慢和出现大面积拥堵时，会错判成没有车的弱点，能够适应目前道路交通状况日趋拥堵，监控需要密集安装检测器的需求。 

附图说明

图1为现有技术侧装倾斜发射微波检测器检测交通流示意图； 

图2为本实用新型侧装近水平发射超声波检测装置示意图； 

图3为传统超声波传递途径示意图； 

图4为本装置阻断波束短路路径示意图； 

图5为本实用新型超声波装置主体结构立体示意图； 

图6为图5的侧视图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。 

实施例： 

请参阅图2和图4所示，路侧安装超声波检测器检测交通流的装置，包括有通过回波的有无及回波时间判断车辆的存在和位置的超声波装置主体，所述 超声波装置主体安装在机动车道路一侧，所说的一侧为机动车道路外侧或机动车道路的中间分隔带；超声波装置主体发出的超声波束正对受测车辆的侧面，即：该超声波装置主体垂直车流方向、平行机动车道路面并正对受测车辆的侧面发射超声波束。 

采用连续发射的方式发射超声波脉冲，所述连续发射超声波脉冲是指，超声波探头发出超声波的发射时间间隔小于等于预定的最大检测距离的回波时间。传统的超声波检测方式是等到过了预定的最大检测距离回波时间后，才能发射下一个检测波，即平常所说的收到前一个回波后，再发下一个检测波，依次循环，称之为非连续发射方式。比如：假设预定最大检测距离为6米（可以检测6米范围以内的物体），超声波的传播速度为340米/秒，从发射到接收到回波的时间T=2*6米/340米/秒=0.035秒即约35毫秒，按非连续发射的方式检测，其发射周期必须大于35毫秒，这对检测静态物体，或检测距离不远的运动物体，如检测6米以内正常行驶的车辆，是可以满足要求的。但当要检测距离较远的运动物体时，如路侧安装超声波检测器要检测3条车道行驶中的车辆，这种方式就不能满足要求了。 

按国家规范3条车道的总宽度为：3.75×3=11.25米，因检测器不可能紧贴车道边安装，因此检测器的检测范围至少要达到12米。超声波的速度为340米/秒，超声波到达12米距离的物体再被反射回来，需要：12×2/340=0.071秒，即71毫秒。一辆4.5米长的小轿车以每小时108公里（30米/秒）的速度通过检测断面需时：4.5/30=0.15秒，即150毫秒，据此可知，按传统方式，这辆小轿车最多能有2个回波。在实际应用中，回波不可能百分百被正确检测到，一辆车丢失1～2个回波的概率很高，加之路侧安装，车流达到一定密度时，车辆被部分遮挡的概率也较高，因此，如侧装超声波检测器仍采用传统非连续方式发射，因波束密度不够，漏检情况会非常严重。解决办法有多种，本装置采用连续发射的方式来解决该问题。 

所谓连续发射是相对传统非连续发射发射方式而言，就是发射时间间隔无需大于预定最大检测距离的回波时间，换句话说，就是在还没收到之前已经发出的波束的回波之前，就用一个比较短的时间间隔，发射第1个、第2个……第n个波束，缩短发射周期，以增加发射密度，提高采样频率，实现超声波检测的连续发射。 

要实现连续发射，就必须消除盲区的影响。所谓盲区就是发射传感器发出的波束，不经过受测物体的反射，以最短的路径传到接收传感器，如图3所示的路径②和路径③，在这段时间内，接收传感器收到的是被“短路”过来的非常强的波束，而无法正常接收到物体的回波，这段时间被称之为盲区。超声波检测器的盲区一般在发射结束之后若干个脉宽之内，具体时长与发射的脉冲宽度、发射器件的拖尾特性、声波的“短路”路径有关。 

消除盲区最主要的就是阻断波束的“短路”路径。必须从三个方面阻断波束的“短路”路径：空气的传播，承载发射和接收传感器的固体物质的直接传播，电路间的感应传播。本实施例采用如下技术手段来消除盲区： 

阻隔超声波发射传感器发射时引起空气震动直接传递到超声波接收传感器的短路路径，包括有固定座11，固定座11上分别设有超声波发射端12和超声波接收端13，本装置具体采用拉大发射和接收传感器的距离，装置主体1上的发射传感器121和接收传感器131保持有预定的间距连接在所述固定座11上，同时采用超声波音障隔板14将超声波发射传感器和超声波接收传感器分隔开的方式阻隔空气间短路路径。本实施例发射传感器和接收传感器的距离大于25cm，音障隔板的高度大于8cm。 

如图4所示，通过拉大发射传感器和接收传感器的距离，增加音障隔板14，有效地减弱超声波发射时引起的空气震动直接传递到接收传感器，从而阻断“短路”路径②；在发射和接收传感器固定座之间增加隔震材料15，从而有效地减少超声波从发射端通过固定座直接传递到接收端的能量，进而达到阻断波束“短路”路径③的目的；阻断电路间感应传播主要通过合理布线及屏蔽等常规措施，这里不再赘述。 

阻隔的措施只要能使“短路”的波束衰减到不足以影响正常回波的接收和判断，就能实现盲区的消除。 

如果不消除盲区，连续发射只能是一句空话。非连续发射时，只要保证检测装置离开被测物体有一定的距离，即被测物体在检测装置的盲区之外，就能保证不会错过有效的回波。但改为连续发射时，如仍有盲区存在，有效回波就有很大几率落在盲区范围内而无法被正确识别出来。 

消除盲区不仅可以实现波束的连续发射和接收，而且可以避免因盲区而导致的检测装置安装位置的退缩。如路侧安装的微波检测器除因安装高度和角度 会造成安装需退缩外，受盲区的影响，也会造成安装的退缩。本装置就不存在这个问题，其安装退缩只由设备距车道的安全距离决定，一般安装在防撞栏外，离车道线有0.5米就足够，在桥梁、隧道均可方便地安装。 

为了达到更好的发射和接收效果，本装置在发射端同时使用至少2个发射传感器，在接收端同时使用至少2个接收传感器，以便发射的波束能够到达不同的角度和距离，能够接收到不同角度和距离的回波。 

本装置在每个传感器的前端连接不同曲面的喇叭，以强化上述发射和接收效果。 

本实施例低位探头采用了3个发射传感器、2个接收传感器同时工作，高位探头采用了2个发射传感器、1个接收传感器同时工作。其传感器的平面布置和传感器前端连接的相同或不同曲面的喇叭的示意图，如图5和图6所示。 

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。 

Claims (5)

1.路侧安装超声波检测器检测交通流的装置，其特征在于：包括通过回波的有无及回波时间判断车辆的存在和位置的超声波装置主体（1），所述超声波装置主体（1）安装在机动车道路一侧，所说的一侧为机动车道路外侧或机动车道路的中间分隔带；超声波装置主体（1）发出的超声波束正对受测车辆的侧面，即：该超声波装置主体（1）垂直车流方向、平行机动车道路面并正对受测车辆的侧面发射超声波束。

2.如权利要求1所述的路侧安装超声波检测器检测交通流的装置，其特征在于：超声波装置主体（1）包括用于检测机动车道路上通过的所有车辆的低位设置的超声波探头；用于检测机动车道路上车高超过预定高度的车辆的高位设置的超声波探头。

3.如权利要求2所述的路侧安装超声波检测器检测交通流的装置，其特征在于：装置主体（1）包括有固定座（11），固定座（11）上分别设有超声波发射端（12）和超声波接收端（13），超声波发射端（12）和超声波接收端（13）保持有预定的间距连接在所述固定座（11）上，在超声波发射端（12）和超声波接收端（13）之间设置有音障隔板（14），设置在超声波发射端（12）处的超声波发射传感器（121）和超声波接收传感器（131）分别与固定座（11）之间设置隔震胶垫（15）。

4.如权利要求3所述的路侧安装超声波检测器检测交通流的装置，其特征在于：超声波发射传感器（121）为至少2个，超声波接收传感器（131）为至少2个。

5.如权利要求3所述的路侧安装超声波检测器检测交通流的装置，其特征在于：在每个超声波发射传感器（121）、超声波接收传感器（131）的前端分别连接具有预定曲面的喇叭（16）。

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