视频检测技术在高速公路的应用

车流量检测系统是高速公路交通监控系统的组成部分，用于检测高速公路主线车流辆、车型、车速、占有率等交通数据，是控制高速公路的车流出入，确保道路安全畅通的重要手段，也为统计有关资料，为管理者决策提供有效的数字依据。近年来，随着计算机技术的不断进步，车流量检测系统也飞速发展，用于车辆检测的方式也多种多样，但作为高速公路管理者或业主，在选择车辆的检测方式时应从其性能、成本、使用寿命、日常维护、发展方向和系统兼容等方面进行综合考虑，特别是新建的高速公路对以上指标更应认真对比，慎重选择。在选择产品性能可靠、成本合理的前提下，应让高科技含量的产品能充分发挥其作用。车流量检测系统一般由车辆检测部分、传输部分和数据处理部分组成。

1、辆检测部分：安装于高速公路主线的被检测点，用于实时记录各种交通数据，并转换成适合传输用的信号。

2、传输部分：由于高速公路的线路长，数据大，一般采用光纤传输。

3、数据处理部分：对检测部分记录的数据进行必要的处理，计算出有用的交通数据，用曲线、表格和图形等形式提供给管理者。同时对数据进行备份和归档。根据多年来高速公路的实际情况，在系统的运行中损坏最多的是车辆检测部分，维修也占最大的工作量，而且在路上作业需要封道开挖路面，增加了人员不安全的因素和塞车的可能性。以下对车辆检测部分常用的几种方法进行比较。

常用车辆检测方法的比较

高速公路常用的车流检测方法主要有以下几种：

1 空气管道检测

空气管道检测是接触式的检测方法，在高速公路主线的被检测点拉一条空心的塑料管道并作固定，一端为封闭，另一端联接计数器，当车辆经过塑料管道时，车轮压到空气管道，管内空气被挤压而触动计数器进行计算车流量的方法。该方法的优点是：方便，简单，流动性强，成本较低。缺点：塑料管道使用寿命短，更换周期频繁，当更换塑料管道时需封闭车道，增加了人员不安全的因素和塞车的可能性。当长车经过时由于车轴的距离大，有可能被计算成两辆车，造成数据的误差率大。此方法在早期的车流量检测较多见，现在的高速公路车流检测已不用这种方法。

2 检测环检测

检测环检测车流量也属接触式检测方法，在高速公路建设期间应确定主线被检测的站点，铺筑路面和安装线圈检测棒同时进行。当车辆经过路面的检测棒时，车轮压到环形线圈使电感发生变化而产生检测信号，从而进行计算数据的检测方法。该方法的优点：线圈检测技术的发展已很成熟，国内外生产厂家也较多，价格相对合理，被高速公路广泛采用，特别是城市道路公安交警用于抓拍违章车辆也常用这种方法。误差率相对空气管道检测减少。缺点：更换检测棒时必须封闭车道，开挖路面，造成维护成本高和容易塞车，也给维护人员带来不安全的因素，维护作业在路上进行，受天气因素影响较大，在路面大中修时往往会挖断检测棒，给路面的重铺和大中修增加了困难，道路的扩建和改道也受牵制。目前大多数高速公路是用这种检测方法。

3 视频检测

视频检测车流量属非接触式的检测方法，也称为图片处理或人工视觉，是一种结合视频图像和电脑化模式识别的技术，在路上安装摄像机，通过视频摄像机和计算机模仿人眼的功能为实际应用提供工作平台，是目前高速公路车流检测较先进的技术，它通过软件在显示器视频图像的车道上设置虚拟车道检测器，每个虚拟车辆检测器代表一个区域，当车辆通过任何一个虚拟检测器时，就会产生一个检测信号，再经过软件数字化处理和计算得到所需的交通数据，如车型、车流量、车速、车头距离、占有率、车辆排队长度等。该系统的优点：由于是在显示器视频图像的车道设置虚拟检测器，因而在维护时无须封闭车道，无须开挖路面，也不会因道路重铺或拓宽车道而影响车流量的检测。检测点的变化只在监视器的图像上设定虚拟检测器的位置就可完成，不因道路的维修而中断交通检测。缺点：当大雾天气摄像机无法完全捕捉车辆信号时会影响数据的精确率，但这种天气很少见。

实际应用的设想

1、 广深高速公路交通检测系统结构

广深高速公路交通检测系统属接触式的车辆检测方法，由埋在路面的检测环、前置通讯计算机、服务器、数据查询计算机组成。在主线的两个出入口之间分别埋了两对检测环，共有28对检测环对高速公路的车流量、车型、车速、占有率等交通数据进行检测，对被检测点的车流量超过设定的门限值时在计算机终端分别用不同的颜色进行报警。

由于广深高速公路车流量大（日平均已超过12万辆），给检测环的维护和更换带来一定的困难，加上道路大中修和扩建等原因，现大部分检测环已损坏，管理者已无法全面掌握主线车流量的状况。广深高速公路跨越广州、东莞、深圳三个行政区域，各地区的经济发展在不断变化，必然表现在相关区段车流量的变化，而且路网的联接日趋完善，面对同行业、水运、铁路的激烈竞争，为全面掌握主线车流量的变化，及时调整管理策略，对车辆检测系统的改造已很有必要。

2、 广深高速公路交通闭路电视系统结构

广深高速公路交通闭路电视系统由58支摄像机、2台视频切换器、62台监视器、4台录像机和光电转换器组成。摄像机可调焦距为16-160mm, 视频切换器控制云台360度旋转, 每路信号都通过光纤传送到交通监控中心一对一监视，视频信号基本上能监视全路段的交通状况，对高速公路实行全天候的监控，现有的闭路电视系统为视频检测车流量提供了条件。

3、 测系统改造方案

基于以上理由和条件，我们设想把现有检测环检测系统改成用视频检测的方法，虽然微波检测也有独到之处，但利用广深高速公路现有资源，在投入不大的情况下实现先进的检测方法，同时又不影响闭路电视现有的功能，提高资源的利用效率。

方案1：在两个立交之间选一个检测点，全线共17个点，在被检测点设置龙门架或在路肩竖杆，然后安装摄像机，利用现有的光纤作为传输载体，这种方法可以增加路面的监控密度，但相应也大幅度增加了成本。

方案2： 在现有的闭路电视终端取图像信号作为检测图像，选定图像后把信号接到视频检测主机，这种方法可节省大量成本，结合广深高速公路的实际情况，选用这种方法比较可行。

选定方案后把图像信号传到视频检测软件主机进行处理，即可计算出所需的各种交通数据。同时把经处理后的数据与现有的交通监控网络和公司的计算机网络共享，一方面在现有的地图板上显示各个检测点的实时数据，在车流量或车速超过预先设定的门限值时就在地图板上用不同的颜色和声音报警，以便提醒监控员及时调度有关人员到高速公路现场采取必要的行动，如拯救、医疗等业务，以确保安全畅通。另一方面通过公司的计算机网络为公司领导掌握实时的交通数据提供方便，也作为自动化办公的一个组成部分。

结束语

科学技术的变化日新月异，随着高速公路高科技含量的不断增加，在实现资源优势共享的前提下，视频检测技术应用在高速公路的车流量检测必将成为发展趋势。(广深珠高速公路有限公司 田育涛)