車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)是道路監(jiān)控系統(tǒng)非常重要的一部分。利用感應(yīng)線(xiàn)圈來(lái)檢測(cè)車(chē)輛速度是目前世界上技術(shù)較為成熟的車(chē)輛檢測(cè)方法，它可以獲得當(dāng)前監(jiān)控路面交通流量、占有率、速度等數(shù)據(jù)，以此判定道路阻塞情況，并利用外場(chǎng)信息發(fā)布系統(tǒng)發(fā)出警告等。本文將就目前環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器的基本原理和組成進(jìn)行介紹和分析。
一、環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器基本原理
其基本原理如圖所示：在同一車(chē)道的道路路基段埋設(shè)一組（2個(gè)） 感應(yīng)線(xiàn)圈，每組感應(yīng)線(xiàn)圈與多通道車(chē)輛檢測(cè)器相連。當(dāng)車(chē)輛分別經(jīng)過(guò)兩個(gè)線(xiàn)圈時(shí)，由于線(xiàn)圈電感量的變化，車(chē)輛的通過(guò)狀態(tài)將被檢測(cè)到，同時(shí)狀態(tài)信號(hào)傳輸給車(chē)輛檢測(cè)器，由其進(jìn)行采集和計(jì)算。此方法檢測(cè)精確，設(shè)備穩(wěn)定，且在惡劣天氣條件下仍具備出色的性能。此外，廉價(jià)的本錢(qián)也是其在世界范圍內(nèi)得以廣泛應(yīng)用的原因之一。
二、檢測(cè)器的組成
檢測(cè)器（歐標(biāo)卡式插槽）基本由機(jī)架、底板、中心處理器、檢測(cè)卡以及接線(xiàn)端子組成。檢測(cè)卡(品牌可選)沿導(dǎo)軌插進(jìn)機(jī)架內(nèi)，并與底板和中心處理器實(shí)現(xiàn)電氣連通。
1、中心處理器
中心處理器是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行計(jì)算的模塊，一般是一個(gè)帶嵌進(jìn)式操縱系統(tǒng)的單板機(jī)，具備較強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算、存儲(chǔ)能力和通訊接口。通過(guò)對(duì)端口的掃描，捕捉電平的變化時(shí)間，以此計(jì)算出相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)（具體算法稍后介紹）。
一般檢測(cè)器的通訊接口包括RS232/485，比較先進(jìn)的還具有以太網(wǎng)接口和GPRS模塊。目前，在國(guó)內(nèi)大多數(shù)應(yīng)用中，由于監(jiān)控 路面和監(jiān)控中心間隔的關(guān)系，系統(tǒng)集成商普遍采用調(diào)制解調(diào)器點(diǎn)對(duì)點(diǎn)聯(lián)接的方式上傳數(shù)據(jù)，或者通過(guò)PLC中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。
任何意外情況的發(fā)生導(dǎo)致處理器死機(jī)、故障等非工作狀態(tài)，都應(yīng)該能在短時(shí)間內(nèi)重新啟動(dòng)，且不應(yīng)超過(guò)三十秒。
2、檢測(cè)卡
檢測(cè)車(chē)輛通過(guò)或靜止在感應(yīng)線(xiàn)圈的檢測(cè)域時(shí)，通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈的電感量會(huì)降低，檢測(cè)卡的功能就是檢測(cè)這一變化并精確地輸出相應(yīng)的電平。
線(xiàn)圈式車(chē)輛檢測(cè)器采用的檢測(cè)卡品牌較多，一般都為歐標(biāo)卡式接口。比較廣泛使用的有英國(guó)PEEK公司的MTS4E，南非NORTECH的TD634ES，英國(guó)的MoniSense等。國(guó)內(nèi)也有眾多的檢測(cè)卡開(kāi)發(fā)商，產(chǎn)品具有較高的性能價(jià)格比，但是在抗干擾能力、檢測(cè)靈敏度、穩(wěn)定性等性能上略遜于國(guó)外同類(lèi)型產(chǎn)品。
就線(xiàn)圈感應(yīng)的角度而言，檢測(cè)卡應(yīng)該具有存在時(shí)間穩(wěn)定，并與車(chē)輛經(jīng)過(guò)實(shí)際情況相吻合的高精度電平跳變性能，由于在車(chē)輛高速通過(guò)的時(shí)候檢測(cè)時(shí)間是非常短的，通過(guò)兩個(gè)線(xiàn)圈的時(shí)間一般為一二百毫秒，單個(gè)線(xiàn)圈的存在時(shí)間更短。況且各種車(chē)的底盤(pán)輕 重，間隔地面位置的高低都會(huì)影響到檢測(cè)卡的電平存在時(shí)間。而存在時(shí)間和存在的開(kāi)始時(shí)間是參與車(chē)長(zhǎng)、車(chē)速計(jì)算的主要參數(shù)，這就解釋了為什么車(chē)高速通過(guò)期有些檢測(cè)卡測(cè)得的車(chē)長(zhǎng)、車(chē)速不正確的情況，這就必須用一定的補(bǔ)償值，所以只有正確調(diào)節(jié)靈敏度才能保證檢測(cè)器的精度。
三、檢測(cè)器協(xié)議的架構(gòu)
每個(gè)車(chē)輛檢測(cè)器都應(yīng)該有自己的地址，以相互區(qū)分。
數(shù)據(jù)上傳的方式一般是應(yīng)答式的，也就是戶(hù)外系統(tǒng)（車(chē)輛檢測(cè)器）不主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到戶(hù)內(nèi)系統(tǒng)（監(jiān)控中心）發(fā)出采集數(shù)據(jù)的指令。車(chē)輛檢測(cè)器和監(jiān)控中心通訊的命令通常分為查詢(xún)和設(shè)置兩類(lèi)。查詢(xún)類(lèi)一般是查詢(xún)車(chē)檢當(dāng)前的工作狀態(tài)、故障等，并能根據(jù)預(yù)先設(shè)置的車(chē)長(zhǎng)類(lèi)型進(jìn)行不同車(chē)長(zhǎng)類(lèi)型的回類(lèi)處理；設(shè)置類(lèi)命令是對(duì)檢測(cè)器參與計(jì)算的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如時(shí)間、車(chē)長(zhǎng)分類(lèi)等。戶(hù)外系統(tǒng)應(yīng)對(duì)且對(duì)戶(hù)內(nèi)系統(tǒng)發(fā)出的設(shè)置、查詢(xún)命令要做實(shí)時(shí)應(yīng)答，推薦IDS規(guī)范中數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的定義。
1、數(shù)據(jù)無(wú)錯(cuò)傳輸
2、數(shù)占有錯(cuò)傳輸
ACK:幀接收應(yīng)答；
NACK:請(qǐng)求重發(fā)幀。
四、檢測(cè)器的算法概述
在高速公路或城市的快速道路上，此類(lèi)檢測(cè)器多應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)道路的一段區(qū)域內(nèi)的車(chē)輛經(jīng)過(guò)情況，并且該統(tǒng)計(jì)是基于一定周期內(nèi)的，比如1、5、10、30、60分鐘等，時(shí)間小于1分鐘則失往了統(tǒng)計(jì)和分析的意義，長(zhǎng)于1小時(shí)則可由上位機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理。而且數(shù)據(jù)具有掉電保護(hù)，至少能查詢(xún)一周內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)或者自配有高性能的UPS能在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)工作。
在國(guó)家交通部即將推出的行業(yè)規(guī)范里，環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器功能要求中，對(duì)流量、均勻速度、車(chē)道占有率、均勻車(chē)長(zhǎng)、均勻車(chē)間距要求是必須的，其他算法就未幾陳述了。其中標(biāo)準(zhǔn)對(duì)均勻速度的定義為
；指第i輛車(chē)通過(guò)的速度，n指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的車(chē)輛數(shù)。而以前的PEEK公司的IDS規(guī)范則不同，它們是
；S指調(diào)和均勻速度，Si指?jìng)€(gè)別車(chē)輛速度。后者算法主要是消除個(gè)別超高速車(chē)輛對(duì)反映在監(jiān)控畫(huà)面上的曲線(xiàn)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的影響，使之變得平滑。
五、檢測(cè)器的實(shí)際應(yīng)用情況
在浙江金麗溫高速公路石城山隧道、牛庭嶺隧道、杭州西湖隧道等項(xiàng)目中采用中控信息公司自主開(kāi)發(fā)的VDi系列的車(chē)輛檢測(cè)器，取得了滿(mǎn)足的效果。
但車(chē)輛檢測(cè)器也存在著其固有的一些缺點(diǎn)：如其據(jù)點(diǎn)必須在車(chē)道上開(kāi)槽埋設(shè)線(xiàn)圈，這在實(shí)際使用時(shí)，由于沿海很多地區(qū)高速公路軟基題目和路面維護(hù)時(shí)線(xiàn)圈損壞率較高，維護(hù)工作量和用度相對(duì)增大；車(chē)檢數(shù)據(jù)固然精確，但相對(duì)而言還不夠直觀(guān)，有時(shí)車(chē)輛檢測(cè)器發(fā)出警告時(shí)消息已滯后，或者監(jiān)控職員擔(dān)心是數(shù)據(jù)錯(cuò)誤而猶豫往現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)出進(jìn)一步指示等，實(shí)際上需要一些可視的監(jiān)測(cè)手段來(lái)輔助；適用范圍主要在高速公路、橋梁、隧道，而對(duì)于城市交通而言不適宜。
目前，中國(guó)正在大力建設(shè)高速公路，環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)輛檢測(cè)器必將在密集而又方便的高速公路網(wǎng)上發(fā)揮其越來(lái)越重要的監(jiān)測(cè)作用。
