隧道內(nèi)車輛交通事件智能檢測技術綜合應用

楊羚 謝斌 黨倩

華設設計集團股份有限公司 江蘇省南京市 210005

隨著建設技術水平的提高和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國公路隧道建設取得了巨大的成就，已成為世界上隧道數(shù)最多、技術最復雜、發(fā)展最快的國家，但由于隧道特殊的環(huán)境，導致車輛行駛過程中容易發(fā)生交通事件。單一的技術手段難以應對多種多樣的交通事件，為此，本文采用視頻、多目標雷達和光纖振動傳感設備，隨隧道內(nèi)車輛行駛全過程中的交通事件進行實時檢測，保障車輛在隧道內(nèi)安全通行。

1 隧道交通事件檢測類型

《視頻交通事件檢測器》（GB/T28789-2012）標準中將公路領域視頻方式交通事件檢測內(nèi)容定義為停止、逆行、行人、拋灑物、擁堵、機動車駛離六項內(nèi)容?？紤]到隧道為單向行駛通道，逆行現(xiàn)象發(fā)生概率較少，因此本文不對逆行現(xiàn)象進行檢測。此外，隧道內(nèi)機動車駛離的表現(xiàn)方式一般為違規(guī)變道，因此需增加對違規(guī)變道的檢測。同時，由于隧道“黑白洞效應”的影響，駕駛人員在隧道出入口附近對車輛行駛速度的控制感降低，導致超速或緩行現(xiàn)象時有發(fā)生，故增加對超速和緩行的檢測。

綜上，本文對隧道交通事件檢測劃分為7 項，如表1 所示。

表1 隧道交通事件分類

2 智能感知設備綜合檢測方法

在對隧道常發(fā)交通事件分析研究基礎上，根據(jù)各智能感知設備特性及其與各類交通事件的契合度，提出不同交通事件的檢測設備與方法。

2.1 基于光纖振動技術的交通事件檢測

光線振動技術能夠通過接受到的光脈沖的信號強弱判斷是否發(fā)生異常情況。通過采集車輛行駛產(chǎn)生的地面振動信號，獲得較為精確的行車速度、方向、位置等交通數(shù)據(jù)，進而檢測超速、緩行、違停等與車輛速度異常相關的交通事件。光纖振動感知技術原理如圖1 所示，部署裝置示意圖如圖2 所示。

圖1 光纖振動傳感技術原理圖

圖2 光纖振動傳感系統(tǒng)部署示意圖

2.2 基于多目標雷達與視頻相結合交通事件檢測

多目標雷達和視頻相結合的檢測方式對車輛違規(guī)變道、行人闖入、拋灑物等事件檢測作用顯著，雷達與視頻聯(lián)合檢測工作原理如圖3 所示。

圖3 雷達與視頻聯(lián)合檢測工作原理圖

對于車輛違規(guī)變道，既需要檢測車輛速度變化，又需要跟蹤車輛目標。采用雷達與視頻聯(lián)動技術，一方面雷達設備能夠檢測出車輛目標位置、速度信息，另一方面視頻設備結合AI 深度學習算法能夠檢測車輛精細化特征，解決單純雷達丟失、混淆跟蹤車輛目標的問題，進而實現(xiàn)較為復雜的車輛變道事件檢測。

對于行人闖入，通過視頻設備，結合AI 機器視覺識別行人及動作行為具有較高的檢測精度，輔助雷達跟蹤檢測行人運動軌跡及運動速度，解決單一檢測方式存在誤報率高的問題。

對于拋灑物事件，結合雷達與視頻設備樁號即可提供由于拋灑物導致的交通擁堵事件發(fā)生的地點。結合YOLOv4 等深度學習方法，即能有效區(qū)分車輛與拋灑異物目標。

2.3 基于多目標雷達跟蹤技術的交通事件檢測

由于單純的視頻檢測方式，易受到大型車輛遮擋造成交通量統(tǒng)計不精確的問題。本文提出利用多目標雷達進行車輛跟蹤檢測，可有效避免固定視頻檢測方式難以解決的車輛遮擋問題，特別適用于交通擁堵等事件的檢測。

給隧道內(nèi)通行的每個車輛賦予1 個ID識別碼，隧道單個行車道每隔500 米設施多目標雷達檢測設備。通過多目標雷達全程記錄車輛的運行軌跡，對雷達波進行解算獲取交通流量、時間占有率、車行速度等信息，從而通過數(shù)據(jù)分析模擬出實時交通動態(tài)，進而判斷是否發(fā)生交通擁堵事件。其檢測示意圖如圖4 所示。

圖4 多目標雷達交通擁堵事件檢測示意圖

3 結論

本文著眼于對車輛通過隧道全程的檢測及跟蹤，針對單一視頻檢測技術手段存在監(jiān)控盲區(qū)、誤報率高等問題，研究適用于隧道交通事件智能檢測方法，采用多種前沿技術與設備相互融合、相互補充、協(xié)同運行的技術方案，對隧道內(nèi)的車輛通行情況進行全天候、全天時、全方位的捕獲，顯著提高檢測精度和實效性。