公交車輛檢測技術(shù)研究進(jìn)展

摘要：公交車輛檢測技術(shù)是公交優(yōu)先系統(tǒng)的重要組成部分，是提升公交車輛運(yùn)行效率、提高公交服務(wù)水平的基本依據(jù)。針對交通信號控制系統(tǒng)中公交車輛檢測的實(shí)際需要，介紹了線圈檢測、GPS定位檢測、RFID射頻檢測和視頻檢測四種公交車輛檢測技術(shù)的工作原理、使用效果及存在的缺陷，并得出了在未來的交通監(jiān)控系統(tǒng)和公交優(yōu)先系統(tǒng)中視頻檢測器的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：公交優(yōu)先；公交車輛檢測；線圈檢測；GPS檢測；RFID射頻傳輸檢測；視頻檢測

0 引言
隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，機(jī)動(dòng)車保有量迅速上漲，城市道路交通所面臨的壓力與日俱增。在城市設(shè)計(jì)規(guī)劃基本定型和土地資源有限的情況下，不可能通過大規(guī)模的改建道路、擴(kuò)建路網(wǎng)的方式來解決交通擁堵。因此，優(yōu)化智能交通系統(tǒng)的運(yùn)行策略、提高公共交通系統(tǒng)的服務(wù)效率，成為改善道路交通運(yùn)行水平的有效措施。
眾所周知，公共交通運(yùn)營能力是私人交通的十幾倍甚至幾十倍，可以充分利用城市道路資源，是減少道路交通流量、緩解交通擁擠、節(jié)約自然資源的有效措施。然而，在多種交通工具并存的情況下，由于公交車輛的運(yùn)行時(shí)間長、準(zhǔn)時(shí)性差等弊端使得人們不愿意選擇公交車輛出行，造成公交車輛的出行分擔(dān)率很低。因此，發(fā)展城市的公交運(yùn)行系統(tǒng)、提高公共交通的服務(wù)水平、落實(shí)“公交優(yōu)先”戰(zhàn)略，對緩解城市交通擁堵、促進(jìn)市民選擇公共交通工具出行具有重要的意義。
公交優(yōu)先技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是以公交車輛檢測技術(shù)提供的信息為基礎(chǔ)，因而，準(zhǔn)確有效的公交車輛檢測技術(shù)是公交優(yōu)先的先決條件。

1 研究現(xiàn)狀
公交車輛的檢測技術(shù)是智能公共交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)。美國、日本、加拿大、英國、法國、韓國等國家都已在智能交通系統(tǒng)的研究中取得了顯著的成績。相比之下，我國的智能公共交通事業(yè)的發(fā)展起步較晚，但實(shí)施速度較快。杭州、上海、北京、大連、廣州等大城市已在部分公交線路上建成了公交車輛跟蹤調(diào)度系統(tǒng)，并安裝了電子站牌，車載定位設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對車輛的實(shí)時(shí)跟蹤和定位、公交車與調(diào)度室的雙向通信等功能。公交車輛檢測技術(shù)的應(yīng)用大幅度提高了智能公交系統(tǒng)的發(fā)展速度，提高了公交車輛的運(yùn)行效率。

2 國內(nèi)公交車輛檢測現(xiàn)狀
車輛檢測方式依據(jù)被檢測車輛是否裝有被檢測設(shè)備可分為被動(dòng)式檢測與主動(dòng)式檢測。被動(dòng)式檢測指公交車輛上無需安裝任何裝置，只在路口安裝檢測設(shè)備的檢測方式，它包括環(huán)形線圈檢測方式、視頻檢測方式等；主動(dòng)式檢測指公交車輛上裝有被檢測或主動(dòng)傳輸設(shè)備，同時(shí)路口裝有檢測設(shè)備的檢測方式，包括：GPS定位檢測方式，RFID射頻檢測方式等。
2．1 環(huán)形線圈
線圈檢測技術(shù)屬于被動(dòng)式檢測，是國內(nèi)應(yīng)用最早、適用范圍較廣的車輛檢測方式，主要由環(huán)形線圈、線圈調(diào)諧回路和檢測電路組成，如圖1所示。環(huán)形線圈與檢測處理單元組成初級調(diào)諧電路，環(huán)形線圈相當(dāng)于電感元件，在線圈周圍的空間產(chǎn)生電磁場。當(dāng)主要由鐵質(zhì)材料組成的車體進(jìn)入線圈磁場范圍時(shí)，車身金屬感應(yīng)出渦流，此渦流又產(chǎn)生與原有磁場方向相反的新磁場，使線圈的總電感量隨之降低，調(diào)諧頻率偏離原有數(shù)值；偏離的頻率值被送到相位比較器，與壓控振蕩器頻率相比較，確認(rèn)其偏離值，從而發(fā)出車輛通過或存在的信號；相位比較器輸出信號控制壓控振蕩器，使振蕩器頻率跟蹤線圈諧振頻率的變化，從而產(chǎn)生脈沖信號；該脈沖信號經(jīng)過放大器、數(shù)模處理模塊后，可以以數(shù)字、模擬和頻率等形式輸出。頻率輸出可以用來測速，數(shù)字信號便于車輛計(jì)數(shù)，模擬量輸出用于計(jì)算車長和車型識別。

線圈檢測器的測速精度和交通量計(jì)數(shù)精度高，且工作穩(wěn)定性好，不易受天氣和交通變化的影響，抗干擾能力強(qiáng)。但是由于線圈檢測器需要在車道下埋設(shè)，在安裝的過程中會對路面有一定的破壞作用，影響道路的正常使用壽命；同時(shí)，線圈檢測器的安裝和維修過程中會影響交通的正常通行，因此，線圈檢測器已基本不被采納。
2．2 GPS檢測
GPS系統(tǒng)主要由空間星座、地面檢測系統(tǒng)和用戶接收設(shè)備三大部分組成，GPS可以為用戶提供實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能，廣泛地應(yīng)用于航空航天、軍事、交通運(yùn)輸、資源勘探、通信、氣象等領(lǐng)域中。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)開始逐步深入人們的日常生活。在公交系統(tǒng)的車輛定位導(dǎo)航和交通數(shù)據(jù)采集中，GPS的應(yīng)用較為廣泛。
公交車輛定位系統(tǒng)共分4部分：GPS差分站、總凋中心、區(qū)域監(jiān)控站、車載設(shè)備。
車載設(shè)備由定位模塊(GPS接收機(jī)和DR傳感器)、通信控制器、收發(fā)信機(jī)(即集群電臺)、駕駛員接口和電源模塊組成。GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星所發(fā)射的導(dǎo)航電文，經(jīng)處理后形成一定格式的綜合數(shù)據(jù)流(包括位置、時(shí)間、速度等)，經(jīng)串口送至通信控制器。通信控制器將綜合數(shù)據(jù)流和本車的車號及其他運(yùn)營數(shù)據(jù)按照通信協(xié)議重構(gòu)，經(jīng)收發(fā)信機(jī)發(fā)射到監(jiān)控中心站；并將差分GPS基站發(fā)來的差分修正信息經(jīng)解調(diào)后送至GPS接收機(jī)；調(diào)度中心發(fā)來的調(diào)度信息也由通信控制器解調(diào)后以語音提示。駕駛員接口提供駕駛員與調(diào)度中心之間進(jìn)行聯(lián)絡(luò)和短信息傳送、車輛快慢提示、語言提示等的接口。車載設(shè)備模塊框架如圖2所示。