CN204270507U - 一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统，该系统主要包括称重传感器、激光扫描仪和智能称重仪，还包括车辆分离器和线圈检测器，该交通检测方法通过称重技术与激光扫描检测技术，能够快速准确的获取车辆的轮重、轴重、轴组重、总重、轴距、车长、车高、车头高、车辆轮廓、通行时间、速度、加速度信息等交通数据。

Description

一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统

技术领域

本实用新型涉及一种交通检测系统，特别涉及一种接触式与非接触式相结合的交通检测系统。

背景技术

随着人类社会的发展和城市化进程的加速，公路建设进入了一个高速增长期。据交通运输部公布的《2013年公路水路交通运输行业发展统计公报》显示，截止2013年末，全国公路总里程达435.62万公里，上年末增加11.87万公里；全国高速公路里程达10.44万公里，比上年末增加0.82万公里，位居世界第一。同时，汽车工业的飞速发展以及人们收入和消费水平的日益提升，使得汽车消费成为一种新时尚，不论是公车还是私家车都在大幅增长。

四通八达的公路运输网及汽车化社会带来的交通阻塞、事故增多、能源浪费等社会问题日趋严重。为缓解这些问题，智能交通系统(ITS)于20世纪90年代迅速崛起，其中交通信息检测是极其重要的一个环节。现有传统检测技术如磁频检测、波频车辆检测及视频检测存在工作寿命、使用环境及可靠性等问题，且单一技术只能提供少量信息,而这些技术之间存在诸多值得挖掘的紧密联系，其合理的组合应用能够实现功能互补，扩大检测数据种类，提高检测数据精度。

在交通检测领域，车辆称重主要基于接触式技术，研发成功的称重系统能够获取大部分车辆特征数据，但是仅利用该技术其获取的特征数据并不全面。同时，经过长期的研究与实验表明车辆称重自有的时序性、稳定性、信息量还可与其它技术结合应用发挥更大功效。

激光扫描检测技术具有良好的方向性和准直性，在勘察、道路检测、考古、环境工程、军事应用等领域都有广泛应用，针对交通检测的应用，它可以较准确获取其它接触式技术难以获取的车辆轮廓数据。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统，采用称重技术与激光扫描检测技术快速准确的获取车辆信息。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统，该系统包括两块安装在检测车道左右两边的称重传感器Ⅰ和称重传感器Ⅱ、位于称重传感器Ⅰ正上方横跨车道的龙门架和设置在路侧的智能称重仪；所述两块称重传感器相平行，垂直于车行方向，两块称重传感器之间有一定距离；所述龙门架上安装有位于车道中间的激光扫描仪，激光扫描仪的扫描区垂直于车行方向；所述称重传感器的宽度小于车辆轮胎直径，长度大于车辆承重轴长度；所述称重传感器是能够产生正弦半波的传感器，所述激光扫描仪用于检测车辆轮廓；称重传感器和激光扫描仪将获取的信号传输至智能称重仪；所述智能称重仪用于采集称重数据与激光扫描数据，处理计算所采集的数据，获取车辆的轮重、轴重、轴组重、总重、轴距、车长、车高、车头高、车辆轮廓、通行时间、速度、加速度信息。

进一步，所述系统还包括车辆分离器和线圈检测器；所述车辆分离器用于检测车辆的进入，所述线圈检测器用于检测车辆的离开。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统，该系统主要包括称重传感器、激光扫描仪和智能称重仪，该交通检测方法采用称重技术与激光扫描检测技术，能够快速准确的获取车辆的轮重、轴重、轴组重、总重、轴距、车长、车高、车头高、车辆轮廓、通行时间、速度、加速度信息等交通数据。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为利用本实用新型所述系统进行交通检测的流程图；

图2为本实用新型所述系统的原理图；

图3为称重传感器信号与车辆轮廓信号关系图；

图4为两轴车通过称重传感器时的信号图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

图1为利用本实用新型所述系统进行交通检测的流程图，以下步骤：

(1)当车辆进入已安装有称重传感器及激光扫描仪的检测车道时，车辆分离器检测到车辆到达，产生车辆进入信号通知智能称重仪进入称重工作状态；

(2)车辆保持安全间距依次进入检测车道，车辆头部首先进入激光扫描仪发射信号区，产生变化的输出信号；

(3)车辆轮轴继续前行驶过铺设在车道路面中的称重设备传感器，传感器产生瞬间的不平衡输出信号；

(4)激光扫描仪和称重传感器产生的输出信号通过信号线缆传向称重接线盒，称重接线盒将称重传感器信号并联处理后，再将处理后的信号传送至智能称重仪；

(5)当车辆尾部离开称重区时，线圈车辆检测器信号发生高低变化，产生车辆结束信号；

(6)智能称重仪综合处理来自称重区的车辆称重信号、车辆轮廓信号和车辆结束信号，同时由独特的逻辑算法同步车辆称重信号和车辆轮廓信号，判断处理车辆异常行驶现象，最后形成称重信息；

(7)智能称重仪通过数据接口将称重信息上传，完成对一辆车的称重过程，等待下一辆车称重。

图2为一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统的原理图，该系统主要由称重传感器、激光扫描仪和智能称重仪组成，并根据实际情况安装车辆分离器和线圈检测器等辅助设备。

其中，称重传感器选用能够产生正弦半波的传感器，其类型不局限于弯板式、石英式、电容式等。激光扫描仪采用相位式测距原理设计，通过与称重信号同步，检测车辆轮廓。智能称重仪是检测系统的核心控制器，主要用于采集称重数据与激光扫描数据，并经过处理计算，获取轮重、轴重、轴组重、总重、轴距、车长、车高、车头高、车辆轮廓、通行时间、速度、加速度等交通数据。

称重传感器的宽度小于车辆轮胎直径，保证同一时刻只有车辆的一个承重轴作用于传感器；长度大于车辆承重轴长度，保证同一时刻车辆的一个承重轴完全作用于传感器之上；并且，每车道左右平行安装两块称重传感器。激光扫描仪安装于能够匹配车道尺寸的龙门架上，进一步，为了与称重传感器信号同步，激光扫描仪设置在称重传感器1正上方，正对车辆前进方向，位于车道的中心位置，激光扫描仪的扫描区垂直于车行方向。

当车辆轮胎驶过称重传感器时，称重传感器受力形变被转换为电压信号，同时，激光扫描仪快速连续扫描车辆经过时的轮廓变化信号。称重电压信号和激光扫描检测信号经过不同通道被放大器放大后，由硬件滤除车辆经过时的高频噪声，再由A/D转换模块对信号采样，得到离散信号。智能称重仪对离散信号进行各种分析与预处理，最终产生整个过程的结果——车辆特征数据。

根据系统基本组成原理，车辆轮廓信号与称重传感信号具有一定的时间同步关系，以两轴车为例，如图3所示。

由图3可知，将车辆轮轴压在第一块称重传感器产生的起始波形时刻t_begin向前扩展T_limit1的时间范围，车辆轮轴压在第二块弯板传感器产生的最后波形时刻t_end向后扩展T_limit2的时间范围，T_limit1和T_limit2根据实际车辆跟车距离进行确定和调整，扩展后的整个时间范围T可以将车辆轮廓信号完全包含在内，其中T表示为公式(1)。

T＝T_limit1+t_end-t_begin+T_limit2    (1)

即使由于激光扫描检测受车辆颜色波长、天气等因素影响不能完全接收车辆轮廓信号，在时间T范围内的信号波形还可以通过软件算法进一步优化处理。获得车辆轮廓信号后，取第一块称重传感器波形起始时刻t_begin作为车辆车头高度计算基本位置，从已计算的车头高度位置处开始，向后取一定数量点的平均值计算车辆高度，最后由公式(2)计算车辆长度L_vech，其中t_vech为车辆通过激光扫描检测时间，V为车辆通过速度。

L_vech＝t_vech×V    (2)

其中，车辆速度V可由称重传感信号的关系计算。设两块称重传感器间距为L_c，以两轴车通过弯板传感器时为例，可获得滤波后的信号组如图4所示。

t₁和t₃是两轴车前轮压过称重传感器时产生的信号；t₂和t₄是两轴车后轮压过称重传感器时产生的信号，利用已知的传感器间距为L_c和时间差可以计算车速V和轴距L_a，如公式3和4。

$V=\frac{L_c}{t_3-t_1}$ 或 $V=\frac{L_c}{t_4-t_2}---\left(3\right)$

L_a＝V×(t₂-t₁)或L_a＝V×(t₄-t₃)    (4)

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统，其特征在于：该系统包括两块安装在检测车道左右两边的称重传感器Ⅰ和称重传感器Ⅱ、位于称重传感器Ⅰ正上方横跨车道的龙门架和设置在路侧的智能称重仪；所述两块称重传感器相平行，垂直于车行方向，两块称重传感器之间有一定距离；所述龙门架上安装有位于车道中间的激光扫描仪，激光扫描仪的扫描区垂直于车行方向；所述称重传感器的宽度小于车辆轮胎直径，长度大于车辆承重轴长度；所述称重传感器是能够产生正弦半波的传感器，所述激光扫描仪用于检测车辆轮廓；称重传感器和激光扫描仪将获取的信号传输至智能称重仪；所述智能称重仪用于采集称重数据与激光扫描数据，处理计算所采集的数据，获取车辆的轮重、轴重、轴组重、总重、轴距、车长、车高、车头高、车辆轮廓、通行时间、速度、加速度信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于接触式与非接触式技术相结合的交通检测系统，其特征在于：所述系统还包括车辆分离器和线圈检测器；所述车辆分离器用于检测车辆的进入，所述线圈检测器用于检测车辆的离开。