雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)在高速公路上的應(yīng)用

馬品成 謝金華

雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)煌顩r進(jìn)行高效、及時(shí)、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的自動(dòng)檢測(cè)和預(yù)警，成為了當(dāng)今道路交通運(yùn)輸業(yè)，特別是高速公路運(yùn)營(yíng)管理的重要手段。文章對(duì)雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)在高速公路運(yùn)營(yíng)管理中的重要作用進(jìn)行探討。

高速公路;交通檢測(cè)技術(shù);雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng);應(yīng)用

0?引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)日新月異的發(fā)展，我國(guó)人均汽車保有量不斷增多，同時(shí)高速公路運(yùn)營(yíng)里程也在不斷增加，高速公路成為人們重要的道路交通方式。由于各種因素的綜合作用，高速公路道路運(yùn)營(yíng)環(huán)境變得越來(lái)越復(fù)雜，伴隨著車流的增加，高速公路上交通事件也頻頻增多。怎樣提高高速公路交通事件的監(jiān)測(cè)效率，成為了高速公路運(yùn)營(yíng)管理人員迫切需要關(guān)注的主要問(wèn)題。

1?交通事件檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展

事件檢測(cè)一般有人工檢測(cè)和自動(dòng)檢測(cè)兩種。伴隨高速公路迅速發(fā)展，交通事件自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。智能交通系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代被廣泛提出，并在短時(shí)間內(nèi)得到了迅速發(fā)展，雷達(dá)事件檢測(cè)技術(shù)作為智能交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，在高速公路運(yùn)營(yíng)管理中的應(yīng)用得到快速發(fā)展。

當(dāng)前智能交通監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為交通事件檢測(cè)的主要方式，目前國(guó)內(nèi)外常用的幾種智能交通事件監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有環(huán)形線圈、微波、紅外線視頻、數(shù)字視頻等。其中環(huán)形線圈檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用較早，發(fā)展較為成熟，被廣泛應(yīng)用于車流統(tǒng)計(jì)、車型識(shí)別、交通占有率統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)收集，因其檢測(cè)精確度高、工作穩(wěn)定，在市場(chǎng)上獲得了較高的占有率。相較于環(huán)形線圈檢測(cè)，各種視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠快速有效地檢測(cè)到行人事件、拋灑物事件、停車事件等更復(fù)雜的道路交通突發(fā)情況，在一定程度上滿足了高速公路運(yùn)營(yíng)管理中對(duì)監(jiān)測(cè)事件、救援指揮、防災(zāi)調(diào)控、應(yīng)急處理、分流調(diào)度、信息發(fā)布、視頻監(jiān)控等方面的使用要求。但是視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)道路環(huán)境（特別是能見(jiàn)度）的依賴程度較高，存在一些無(wú)法克服的缺陷，而高速公路運(yùn)營(yíng)環(huán)境復(fù)雜，大霧、大風(fēng)、強(qiáng)光、霧霾、沙塵、昆蟲(chóng)覆蓋、夜間能見(jiàn)度下降的問(wèn)題都給視頻事件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)帶來(lái)了很大的影響。怎樣降低外界環(huán)境因素對(duì)交通事件檢測(cè)技術(shù)的影響，已經(jīng)成為了道路運(yùn)營(yíng)管理研究的關(guān)鍵。雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)具有受環(huán)境因素影響小、抗干擾能力強(qiáng)、檢測(cè)精度高、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足高速公路復(fù)雜的路況事件檢測(cè)的需求（見(jiàn)圖1），給交通事件的監(jiān)測(cè)提供了新的手段。

2?雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1?應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用原因

雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)電磁波發(fā)射和接收反射波的信號(hào)，獲得位置、速度等信息，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)車輛、行人、墜落物、動(dòng)物的反射信號(hào)，實(shí)時(shí)分析收集到的數(shù)據(jù)后得出結(jié)果，判斷是何種交通事件。因此，與其他事件檢測(cè)技術(shù)不同，雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)受外界環(huán)境變化的影響小，不受天氣和亮度等客觀環(huán)境變化的影響，同時(shí)探測(cè)距離較遠(yuǎn)，工作效率高，即使在環(huán)境較復(fù)雜的隧道內(nèi)部，其檢測(cè)準(zhǔn)確率和可靠性也很高，能夠保證極低的誤警率。

雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)具備設(shè)備故障自檢測(cè)自報(bào)警功能，可以針對(duì)系統(tǒng)各部件死機(jī)、系統(tǒng)過(guò)熱、采集卡故障等事件做出恰當(dāng)?shù)奶幚?，保證系統(tǒng)在出現(xiàn)意外情況時(shí)實(shí)現(xiàn)最大限度的可用性;或者在極端的情況下保證系統(tǒng)設(shè)備不損壞，方便維護(hù)設(shè)計(jì)，一般的故障處理可以不使用工具就能完成。設(shè)備主動(dòng)進(jìn)行故障檢測(cè)，檢測(cè)到故障后自動(dòng)向后端發(fā)送，以便系統(tǒng)及時(shí)獲得采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)具備故障自檢功能，故障信息在本地提示的同時(shí)，可將故障報(bào)警信息發(fā)送到中心服務(wù)器。

2.2?應(yīng)用方案

雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)360°持續(xù)掃描監(jiān)測(cè)周圍事件信息并實(shí)時(shí)上傳，同時(shí)能夠很好地與管理平臺(tái)軟件、多功能分析軟件等兼容。雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)平臺(tái)控制系統(tǒng)，控制雷達(dá)傳感器不斷掃描監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的路況信息，分析軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)翻譯雷達(dá)監(jiān)測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)路況信息來(lái)檢測(cè)交通事件。根據(jù)設(shè)定的相關(guān)規(guī)則設(shè)置智能報(bào)警功能，對(duì)不同交通事件進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警。雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)既可以單個(gè)檢測(cè)單元單獨(dú)工作，也可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)檢測(cè)單元協(xié)同線面結(jié)合大范圍監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜交通環(huán)境的覆蓋檢測(cè)。雷達(dá)檢測(cè)設(shè)備可以安裝于道路的各個(gè)位置，包括路側(cè)立桿、道路中間龍門架、隧道側(cè)壁、橋梁架等位置，占用空間小、安裝快捷方便，能夠根據(jù)不同場(chǎng)合需要優(yōu)化設(shè)備的使用數(shù)量和使用效率，降低使用成本。

在雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到道路交通事件觸發(fā)報(bào)警的同時(shí)，雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)控雷達(dá)參數(shù)、調(diào)整雷達(dá)頻率以及收集所有雷達(dá)接收到的原始數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行分析處理以后，將結(jié)果通過(guò)網(wǎng)口傳送給現(xiàn)場(chǎng)控制器。現(xiàn)場(chǎng)控制器會(huì)根據(jù)雷達(dá)控制器傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行匯總處理，同時(shí)進(jìn)行空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將雷達(dá)信號(hào)與高清攝像機(jī)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)與攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)以及與系統(tǒng)信息融合。同時(shí)通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)將融合的結(jié)果傳送給監(jiān)控中心服務(wù)器，供監(jiān)控人員核查事件的詳細(xì)信息（見(jiàn)圖2）。結(jié)合多功能分析軟件系統(tǒng)設(shè)定的規(guī)則和算法，參照真人對(duì)交通事件的評(píng)估辦法，觸發(fā)其他智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器進(jìn)行工作，協(xié)同應(yīng)急救援系統(tǒng)做出應(yīng)急預(yù)案，在獲得授權(quán)的情況下指導(dǎo)緊急救援，提高道路管理部門的工作效率，降低交通事故的發(fā)生概率，挽回司乘人員的生命財(cái)產(chǎn)損失。

2.3?安裝要求

根據(jù)微波工作的原理，應(yīng)側(cè)向安裝雷達(dá)檢測(cè)器檢測(cè)每個(gè)車道的交通事件、行人事件、拋灑物、車輛平均速度等信息，而且需要考慮檢測(cè)的車道數(shù)和立柱位置的因素。為了降低大型車完全遮擋的情況，檢測(cè)器的安裝高度應(yīng)盡量高，如高于地面6 m。雷達(dá)檢測(cè)器的安裝立柱需設(shè)置在第一探測(cè)區(qū)外，后置距離（就是距離最近一條需要探測(cè)的車道的距離）要能保證波束的投影可以覆蓋所有需要檢測(cè)的車道，同時(shí)保證投影與檢測(cè)道路近似平行。根據(jù)雷達(dá)檢測(cè)器需要檢測(cè)的車道數(shù)選擇合適的安裝高度和合理的后置距離，可以確保更好地收到車輛側(cè)面的反射信號(hào)（見(jiàn)下頁(yè)圖3）。在彎曲的隧道里，其監(jiān)測(cè)能力會(huì)受到一定的限制，所以在安裝的過(guò)程中必須全面計(jì)算安裝所需要的雷達(dá)檢測(cè)器個(gè)數(shù)和安裝的距離。如果僅僅監(jiān)控普通道路應(yīng)當(dāng)安裝在距離地面2 m的地方;如果需要監(jiān)測(cè)多個(gè)車道，則需要安裝在4～5 m的高度;當(dāng)需要監(jiān)測(cè)整體的道路布局時(shí)，雷達(dá)可以安裝在距離路面8 m的高度。

雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)的安裝必須考慮防雷措施，系統(tǒng)安裝必須設(shè)置良好的防雷接地。建議電源設(shè)置多重防雷措施，如模塊防雷、空氣開(kāi)關(guān)、防浪涌插排、開(kāi)關(guān)電源器件防雷等。同時(shí)，需要保證穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)通訊鏈路系統(tǒng)，構(gòu)建綜合信息處理控制子系統(tǒng)和各個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)、中心服務(wù)器鏈路的聯(lián)通。

2.4?軟件系統(tǒng)

管理平臺(tái)軟件用于控制雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)的具體工作，包括探測(cè)器掃描、接收數(shù)據(jù)、事件追蹤控制、設(shè)備自檢、觸發(fā)視頻監(jiān)控協(xié)同工作等。通過(guò)多功能分析軟件用于實(shí)時(shí)翻譯、分析雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到的路況信息，將檢測(cè)信息和被處理的對(duì)象進(jìn)行各種運(yùn)算，分析事件位置、方向、速度、形狀和運(yùn)動(dòng)軌跡等。

當(dāng)交通事件發(fā)生時(shí)，雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)會(huì)對(duì)具體事件發(fā)生的地點(diǎn)及相關(guān)物體進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)多功能分析軟件將檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理，并且將事件信息及時(shí)傳達(dá)到管理平臺(tái)，通過(guò)管理平臺(tái)調(diào)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視事件發(fā)生區(qū)域的實(shí)時(shí)路況信息，同時(shí)根據(jù)設(shè)定的業(yè)務(wù)規(guī)則進(jìn)行事件報(bào)警，觸發(fā)應(yīng)急指揮系統(tǒng)生成應(yīng)急預(yù)案，輔助管理人員進(jìn)行應(yīng)急處置。

3?雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)應(yīng)用

雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多車道覆蓋、硬路肩、隧道和橋梁的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

多車道覆蓋監(jiān)測(cè)主要應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車多車道的監(jiān)測(cè)，在中央路線上設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)路況進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，通過(guò)對(duì)有效區(qū)域的監(jiān)測(cè)集中顯示事件發(fā)生的地段和該地段的路況信息。

硬路肩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是監(jiān)測(cè)事件發(fā)生區(qū)域和事件車輛，忽略其他車道的緩行車輛。當(dāng)路面開(kāi)闊或道路容量增加時(shí)可以用此系統(tǒng)檢查路面的運(yùn)行狀況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)車道的全方位覆蓋。

隧道自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)的交通狀況，包括運(yùn)行車輛、行人和交通事故等。雷達(dá)檢測(cè)視野的線性特點(diǎn)會(huì)直接影響雷達(dá)的檢測(cè)質(zhì)量，為了得到最佳的檢測(cè)效果，必須要將雷達(dá)安裝在隧洞弧線的外切線位置，同時(shí)按照隧道彎曲度合理配置足夠的檢測(cè)雷達(dá)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道路況的全面覆蓋監(jiān)測(cè)。

4?結(jié)語(yǔ)

越來(lái)越復(fù)雜的高速公路道路交通環(huán)境，難免會(huì)引起各種交通事件，甚至引起交通事故、交通擁堵等問(wèn)題，直接或間接地影響廣大司乘人員的財(cái)產(chǎn)安全和人身安全。如果能夠?qū)煌ㄊ录M(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)、預(yù)判，將能夠預(yù)防和減少交通事件、交通事故的發(fā)生。如果交通事件引起了交通事故的發(fā)生，則能夠及時(shí)、準(zhǔn)確檢測(cè)到，并采取有效的應(yīng)急措施，也可以避免二次事故的發(fā)生。對(duì)交通事故及時(shí)檢測(cè)并采取緊急救援，可將事故傷亡率降到最低。對(duì)于路況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采取有效的交通管理和疏導(dǎo)，還能夠有效地減少交通事件發(fā)生的幾率。未來(lái)雷達(dá)事件檢測(cè)系統(tǒng)可以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)高速公路運(yùn)營(yíng)管理當(dāng)中大有可為。

[1]林?浩.淺談高速公路隧道智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].交通科技，2016（5）：157-160.

[2]紀(jì)守新.異常事件檢測(cè)系統(tǒng)在高速公路隧道中的應(yīng)用[J].中國(guó)交通信息化，2016（3）：118-119，126.

[3]李慧娟.高速公路檢測(cè)與隧道領(lǐng)域中雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用淺析[J].中國(guó)交通信息化，2015（10）：128-129，140.

[4]孫慶翔，秦?剛，丁國(guó)鋒.高速公路隧道災(zāi)害事件檢測(cè)新方法及應(yīng)用研究[J].公路交通科技，2010，27（11）：94-99.