公交車輛檢測技術研究進展

摘要：公交車輛檢測技術是公交優先系統的重要組成部分，是提升公交車輛運行效率、提高公交服務水平的基本依據。針對交通信號控制系統中公交車輛檢測的實際需要，介紹了線圈檢測、GPS定位檢測、RFID射頻檢測和視頻檢測四種公交車輛檢測技術的工作原理、使用效果及存在的缺陷，并得出了在未來的交通監控系統和公交優先系統中視頻檢測器的發展趨勢。
關鍵詞：公交優先；公交車輛檢測；線圈檢測；GPS檢測；RFID射頻傳輸檢測；視頻檢測

0 引言
隨著城市化進程的不斷加快，機動車保有量迅速上漲，城市道路交通所面臨的壓力與日俱增。在城市設計規劃基本定型和土地資源有限的情況下，不可能通過大規模的改建道路、擴建路網的方式來解決交通擁堵。因此，優化智能交通系統的運行策略、提高公共交通系統的服務效率，成為改善道路交通運行水平的有效措施。
眾所周知，公共交通運營能力是私人交通的十幾倍甚至幾十倍，可以充分利用城市道路資源，是減少道路交通流量、緩解交通擁擠、節約自然資源的有效措施。然而，在多種交通工具并存的情況下，由于公交車輛的運行時間長、準時性差等弊端使得人們不愿意選擇公交車輛出行，造成公交車輛的出行分擔率很低。因此，發展城市的公交運行系統、提高公共交通的服務水平、落實“公交優先”戰略，對緩解城市交通擁堵、促進市民選擇公共交通工具出行具有重要的意義。
公交優先技術的實現是以公交車輛檢測技術提供的信息為基礎，因而，準確有效的公交車輛檢測技術是公交優先的先決條件。

1 研究現狀
公交車輛的檢測技術是智能公共交通系統的基礎。美國、日本、加拿大、英國、法國、韓國等國家都已在智能交通系統的研究中取得了顯著的成績。相比之下，我國的智能公共交通事業的發展起步較晚，但實施速度較快。杭州、上海、北京、大連、廣州等大城市已在部分公交線路上建成了公交車輛跟蹤調度系統，并安裝了電子站牌，車載定位設備，實現了對車輛的實時跟蹤和定位、公交車與調度室的雙向通信等功能。公交車輛檢測技術的應用大幅度提高了智能公交系統的發展速度，提高了公交車輛的運行效率。

2 國內公交車輛檢測現狀
車輛檢測方式依據被檢測車輛是否裝有被檢測設備可分為被動式檢測與主動式檢測。被動式檢測指公交車輛上無需安裝任何裝置，只在路口安裝檢測設備的檢測方式，它包括環形線圈檢測方式、視頻檢測方式等；主動式檢測指公交車輛上裝有被檢測或主動傳輸設備，同時路口裝有檢測設備的檢測方式，包括：GPS定位檢測方式，RFID射頻檢測方式等。
2．1 環形線圈
線圈檢測技術屬于被動式檢測，是國內應用最早、適用范圍較廣的車輛檢測方式，主要由環形線圈、線圈調諧回路和檢測電路組成，如圖1所示。環形線圈與檢測處理單元組成初級調諧電路，環形線圈相當于電感元件，在線圈周圍的空間產生電磁場。當主要由鐵質材料組成的車體進入線圈磁場范圍時，車身金屬感應出渦流，此渦流又產生與原有磁場方向相反的新磁場，使線圈的總電感量隨之降低，調諧頻率偏離原有數值；偏離的頻率值被送到相位比較器，與壓控振蕩器頻率相比較，確認其偏離值，從而發出車輛通過或存在的信號；相位比較器輸出信號控制壓控振蕩器，使振蕩器頻率跟蹤線圈諧振頻率的變化，從而產生脈沖信號；該脈沖信號經過放大器、數模處理模塊后，可以以數字、模擬和頻率等形式輸出。頻率輸出可以用來測速，數字信號便于車輛計數，模擬量輸出用于計算車長和車型識別。

線圈檢測器的測速精度和交通量計數精度高，且工作穩定性好，不易受天氣和交通變化的影響，抗干擾能力強。但是由于線圈檢測器需要在車道下埋設，在安裝的過程中會對路面有一定的破壞作用，影響道路的正常使用壽命；同時，線圈檢測器的安裝和維修過程中會影響交通的正常通行，因此，線圈檢測器已基本不被采納。
2．2 GPS檢測
GPS系統主要由空間星座、地面檢測系統和用戶接收設備三大部分組成，GPS可以為用戶提供實時三維導航與定位功能，廣泛地應用于航空航天、軍事、交通運輸、資源勘探、通信、氣象等領域中。隨著全球定位系統的不斷改進，其應用領域已經開始逐步深入人們的日常生活。在公交系統的車輛定位導航和交通數據采集中，GPS的應用較為廣泛。
公交車輛定位系統共分4部分：GPS差分站、總凋中心、區域監控站、車載設備。
車載設備由定位模塊(GPS接收機和DR傳感器)、通信控制器、收發信機(即集群電臺)、駕駛員接口和電源模塊組成。GPS接收機接收GPS衛星所發射的導航電文，經處理后形成一定格式的綜合數據流(包括位置、時間、速度等)，經串口送至通信控制器。通信控制器將綜合數據流和本車的車號及其他運營數據按照通信協議重構，經收發信機發射到監控中心站；并將差分GPS基站發來的差分修正信息經解調后送至GPS接收機；調度中心發來的調度信息也由通信控制器解調后以語音提示。駕駛員接口提供駕駛員與調度中心之間進行聯絡和短信息傳送、車輛快慢提示、語言提示等的接口。車載設備模塊框架如圖2所示。