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车流量检测技术在交通灯控制中的现状

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摘要:交通灯控制器在我们的日常生活中非常重要,它保证了道路交通有序进行,同时也保证行人和车辆安全通过路口,这也对交通灯控制系统提出了更高的要求,车流量检测也成为改善交通灯控制系统的落脚点。本文联系现实背景,在交通控制系统的框架下,着重分析了关键车流量检测技术的现状,并针对性地提出发展建议,为完善整体交通控制系统提供了可靠依据。

关键词:交通灯控制;车流量检测;现状;发展

1交通系统的现实背景

传统的交通灯控制方法是我国目前十字路口交通灯控制的主流,由于交通灯都是事先设定好的时间,无论此时交通状况如何,交通流量有多少,交通灯分配的时间都不会改变。就在我们的生活中,常常会面临交通灯设置不合理的情况。在不同的时刻,或者是发生某些特殊情况,车流量都有可能发生较大的变化,很容易出现东西绿灯亮而车流量很少,南北方向为红灯但车辆排成长队的现象。有时交通灯分配给某些方向的时间过少,导致行人很难及时通过;有时明明没有车辆通过,或者是车辆很少,交通灯却分配了相对过长的时间,导致行人不必要的等待,这些都是对道路资源的浪费。

2车流量检测技术的现状

目前前应用的交通信息采集手段较多,主要有地感线圈、微波、视频、超声波等。主要可以分为以下几种检测器:(1)械压电检测器:通过压力的变化判断有无车辆通过。(2)电磁金属探测器:汽车的大部分结构都由金属制成,磁感应线圈对金属敏感,金属通过将会引起磁场的变化。(3)波频检测器:利用微波、超声波和红外线等电磁波的发射及反射检测车辆,也可检测车辆的外观等信息。(4)视频检测器:基于图像处理技术,利用摄像机采集某一区域的图像,再进行图像处理,以此获得交通信息。下面介绍几种常见的车流量检测方法,以及它们的优缺点:(1)超声设备。超声设备根据声波传播和反射原理被广泛应用与医学领域,由于超声不会对人体造成伤害,超声在医学检查领域有其不可替代的地位。超声的原理也应用于交通检测,从超声发射设备发射超声波,超声从目标物体上反射,再被接收器接收,这其中有一个时间差,发出和接收的波形也会改变。根据这些可以测量车辆到探测器的距离,或者是车辆在一段时间内通过的距离。有车辆通过和没有车辆通过时返回的波形也不同,接受这些信号后再经过相应模块的处理,就可以得出一段时间内经过探测器的车辆数目,车速等参数。但是超声波检测设备普遍存在的信号不稳定,误差较大,系统耐用性、可靠性差,检测精度难于达到要求等问题[17]。(2)红外线设备。红外线设备由发射器和接收器组成,发射器持续发射红外线,当有车辆通过时,红外线被反射回来,被接收器接收。经过一系列处理后,输出检测信号,达到检测目的。红外线设备的显著缺点是外界环境的变化对检测结果影响较大,发射器和接收器如果积聚了灰尘,很多信号将无法被检测出来。(3)视频检测器。视频车辆检测器主要的采集设备是CCD摄像机,划定一个检测区域,将在这个区域内利用计算机图像技术先将这个范围内的图像数字化,每一个像素点用一个灰度值表示。若有车辆驶入这个区域,相应位置像素点的灰度值必定会变化,由此可以判断有车驶入。此技术的优点是在安装摄影机时无须破坏路面也不影响交通,结果直观。缺点是易受外界环境如天气,光线,路边的树木路灯的摇摆影子等影响。更重要的是视频车辆检测成本过高,难以大规模推广。(4)磁感应检测器。这种检测方法的主要优点有:抗干扰,不容易被外界环境的变化而影响;精度高且稳定可靠,安装维护方便,使用寿命长,但是安装时需破坏路面。本系统就采用这种方法,这种方法一直是研究的重点,也是应用的主流。

3车流量检测技术的展望

金属探测器相较于其他几种车流量检测方式,受外界干扰的可能性较低,由于埋于地下,只要做好相应的防护,几乎不需要后期维护,不像压电传感器那样成本高,易受损,也不像超声或红外线设备精度不高且需要经常维护。将灵敏的金属探测器用于车流量检测,放弃了以往先统计车流量,经过计算再改变交通灯控制的设计,能够及时的根据交通状况改变交通灯的指示灯和时间,提高了效率,能有效减少车辆等待时间,并且成本低,抗干扰能力强,精度高,测量准确,适合在各种情况下使用,如果在城市交通系统中推广,相信会对城市交通状况带来有利的影响。

4结语

通过检测车流量,估计此时一个方向上车辆的多少,若是车辆较多,则相应的多分配时间,若是车辆较少,则相应的少分配时间。智能交通灯基于此种方法,动态地分配道路资源,缓解交通堵塞,缩短了行人和驾驶员的等待时间,交通流量控制更灵活方便,节约了疏解交通压力、解决交通问题而付出的人力物力。本文采用的车流量检测方法较为简便,成本较低,便于实践,为进一步解决交通问题提出了一种新的思路。

参考文献:

[1]李盛春,孔令江,刘慕仁,等.智能交通灯对交叉路口交通流的影响[J].物理学报,2009,58(4):2266-2270.

[2]谢智英.论交通灯两种控制方法的比较[J].机械工程与自动化,2016(3):141-142.

[3]刘学军,李树彬,林勇,等.城市智能交通信号控制系统的研究概况[J].山东科学,2008,21(4):36-40.

[4]罗庆生,韩宝玲.一种基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统[J].计算机测量与控制,2005,13(4):304-306.

[5]刘文智.视频车辆检测器在高速公路上的应用[J].公路交通科技,2003,20(2):88-91.

[6]李国洪,张文彬.电磁金属探测器的设计[J].化工自动化及仪表,2012,39(8):1008-1010.

作者:费杰;王媛媛;王亦欣;季梦雅 单位:徐州医科大学医学影像学院

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