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WDL-I-864 交通情况调查系统_标准方案V1.1上

日期:2016年6月29日 15:56

 

 

一、交通情况调查系统技术方案

1系统概述

WDL-I-864激光式交通情况调查系统是威尼斯du博游戏自主研发的的新一代非接触固定式交通情况调查设备。该系统采用当前最先进的激光扫描技术,能精确获得车辆的三维轮廓,在检测精度以及抗干扰方面具有优异的性能,具有可靠的全天候工作稳定性。该系统符合交通运输部关于交调设备的最新标准《交调设备相关技术要求、管理办法及外场检测操作实施细则》中规定的I级设备要求,可以实现机动车自动分型(符合机动车型二级分类要求)、流量统计、地点车速检测等功能,已经通过交通运输部权威鉴定,完全满足公路交通情况调查工作的需要。

2系统工作原理及组成

WDL-I-864固定式交通情况调查基于先进的激光检测技术,通过扫描车辆三维外形来进行车辆分类,具有设备分型精度高、抗干扰能力强(夜间和一般的雨雪雾天气不会对设备精度照成影响)等特点。

系统由激光扫描传感器、中央数据采集控制器等组成。采用纯激光技术,前端设备安装简单,无须破坏路面,也不受路面施工影响,是一种非接触式交调设备。

激光传感器是基于脉冲激光测距原理的、目前最为先进的高速扫描测距传感器,稳定可靠,扫描精度高。工作时传感器发出激光脉冲信号,持续时间极短,能量在时间上相对集中,在有合作目标的情况下,测距精度非常高。

脉冲法测距的工作原理和普通脉冲式雷达相似,是通过测定脉冲激光在测线上往返所经过的时间,按下式求出距离值:

D=CT/2n

式中D为待测距离,n为标准大气条件下传输介质对激光的平均折射率,C为真空中光速,T为激光脉冲在测线上往返传输所需要的时间。

典型的激光脉冲飞行时间测距系统通常由以下五个部分组成:激光发射单元、接收通道、时刻鉴别单元、高精度时刻间隔测量单元和处理控制单元。激光发射单元在起始时刻发射激光脉冲,其中部分功率直接进入回波接收单元,起始触发信号(START),开始时间间隔测量;其余功率向目标发射出去,经距离L后到达目标后被反射;接收通道的光电探测器接收到返回脉冲,经放大后到达信号的放大及整形单元,产生中止(STOP)信号,终止时间间隔测量;高精度计数单元把所测得的时间间隔结果t输出到处理控制单元最后得到距离R。

图1 激光测距原理

激光扫描测距的技术是专门为获取物体的三维信息而发展起来的一门新兴的立体测量技术,激光扫描测距传感器利用激光脉冲飞行时间的基本原理测定被测物的距离,脉冲激光束通过激光扫描测距传感器内部的旋转反射镜,以固定间隔的角度和时间进行扫描,对周围环境扫描出一个扇面,目标物体的轮廓线由接收到的一系列脉冲序列来决定。基于此原理,可以对车辆的轮廓进行扫描,获取车辆的外型特征数据。

图2 激光扫描三维轮廓

WDL-I-864 激光式车辆检测系统基于先进的激光检测技术,通过扫描车辆三维外形来进行车辆分类,具有设备分型精度高、抗干扰能力强等特点。WDL-I-864 激光式车辆检测系统中央数据采集控制器外壳采用嵌入式机箱,体积小,重量轻,外部接线简单。采用先进的工业级 ARM 处理器作为核心控制器,内部板卡之间采用高速数据总线进行通讯,共享各种信息,采用先进的多信息融合技术,保证系统优越的性能以及工作的稳定可靠。激光传感器采用目前最为先进的高速扫描测距传感器,稳定可靠,扫描精度高。

图3 激光交调系统组成

              

图4 激光传感器                     图5 激光控制柜

 

特别说明:

1、本方案是标准方案,适用于标准双向4车道的道路,且车道宽度为3.5米(不含车道线)或3.75米(含车道线)的标准车道,安装点前后直道大于200m,无岔路口(严禁选在弯道处),距离红绿灯路口大于500m;道路坡度小于10°;道路两个行驶方向的路面的水平高度差小于300mm。如为其它情况,则必须进行现场勘查,以便提供针对性方案;

2、激光扫描,道路总宽小于25米时可采用路侧安装,25米以上时需在中央隔离带上方安装;

3、立杆安装,需要求路侧无大树等遮挡物遮挡;

3系统布局以及工作流程

3.1正装布局

图6 系统布局图

两个高速扫描激光传感器会按照固定角度安装在一个路侧或路中间的立杆上(具体安装方式会根据路况略有区别,高速公路上双向车道的情况下,以安装在中间隔离带上立杆为宜)。此安装方式要满足以下要求:

要求一:正装情况下,激光器安装位置距离地面高度:路宽30米以内时离地面高度不得小于5.5米,路宽30--40米时离地面高度不得小于6.5米,路宽40--50米时离地面高度不得小于7.5米;

要求二:中央隔离带上方安装时,车道数不得超过8个(不含应急车道),且在8车道时,隔离带宽度不得超过8米;

要求三:垂直激光器和倾斜激光器在路面上方的扫描断面不能被门架或树枝遮挡住,如果被遮挡,需要调整安装位置。

3.2侧装布局

图7 侧装系统布局图

在激光器安装在路侧时,如上图所示,立杆顶端位置安装两只激光扫描测距传感器301和激光扫描测距传感器302;其中,激光扫描测距传感器301扫描的方向与道路行驶方向垂直,且扫描的光幕与道路表面垂直;激光扫描测距传感器302扫描的光幕与激光扫描测距传感器扫描的光幕呈一定角度,通常为45度。

激光扫描测距传感器301扫描的光幕在地面的投影线用L1表示,激光扫描测距传感器302扫描的光幕在地面的投影线用L2表示;侧装安装时,安装点位必须满足以下要求:

要求一:路侧安装情况下,激光器安装位置距离地面高度:路宽15米以内时离地面高度不得小于5.5米,路宽15--20米时离地面高度不得小于6.5米,路宽20--25米时离地面高度不得小于7.5米;

要求二:路侧安装时,最大支持6车道,且安装点距离道路最远端的距离不得超过25米(建议在现场使用手持式单点激光测距测量);

要求三:在路侧安装立杆,扫描带隔离带的双向行驶车道的情况下,隔离带上的植物或建筑高度必须要低于1.5米,否则该点不适合安装!

要求四:特别注意,垂直激光器和倾斜激光器路面上方的扫描断面(图9中的L1、L2和激光器所在的三角面)没有被门架或树枝遮挡住,如果被遮挡,需要调整安装位置。

3.3工作流程

当正常行驶的车辆进入第一束激光幕时,激光传感器会迅速通过信号线缆传向中央数据采集控制器,并记录其触发时间、车辆高度以及宽度信息,得到一张车辆完整切面信息。

随着车辆的向前行进,会得到一系列车辆的横切面的轮廓信息,通过前后间隔固定的两束激光光幕,还能进一步计算出车辆的速度以及长度,当车辆完全通过检测区域以后,系统会根据原始信息,包括长、宽、高以及一些局部特征,精确重构车辆三维轮廓,从而进行精确车型识别、数据存储以及打包,按照交通部规定的数据处理周期将统计的数据通过网络进行定时上传。

图8 系统工作流程图

4数据上传方式

提供多种灵活的数据上传方式,满足交通部最新的TCP/IP协议标准,具体协议标准参见《固定式交调设备与数据服务中心通讯协议(原52号文修订)》,此外支持数据通过GPRS无线上传,方便用户灵活选用。与数据中心交互流程图9所示。

 

图9 设备与数据中心交互流程图

 

5车型分类标准

满足交通部《关于加强公路交通情况调查设备技术管理的指导意见(试行)》附件1《固定式交通流量调查设备技术条件》中I级B、C类设备的要求,车型分类标准如表1所示。

表1 车型分类

 

 

车型

一级分类

二级分类

额定荷载参数

轮廓及轴数特征参数

备注

汽车

小型车

中小客车

额定座位≤19座

车长<6m,2轴

 

小型货车

荷载质量2吨

包括三轮载荷汽车

中型车

大客车

额定座位>19座

6m≤车长≤12m,2轴

 

中型货车

2吨荷载质量7吨

包括专用汽车

大型车

大型货车

7吨荷载质量20吨

6m≤车长≤12m,3轴或4轴

 

特大型车

特大型货车

荷载质量20吨

车长>12m或4轴以上;

车高<3.8m或车高>4.2m

 

集装箱车

车长>12m或4轴以上;

且3.8m≤车高≤4.2m

 

摩托车

摩托车

发动机驱动

两轮或三轮摩托车

包括轻便、普通摩托车

拖拉机

拖拉机

 

 

包括大、小拖拉机

 

6针对性技术措施

6.1高精度扫描解决方案

采用波长905nm的激光,具有方向性好,穿透能力极强等特点,能适应各种极端天气,在雨雪雾天气下,依然能精确测量。

通过调整激光器内部旋转的角度分辨率为0.5度,当车辆经过激光扫面断面时,在50HZ的激光扫描频率下,能形成几十个精确的断面信息,能精准测出车辆的细节信息,如凹槽部位,厢式货车的车厢,货车是否装货、是否侧面有玻璃等信息,对于细分车型提供了充分的依据

6.2应对不同地区气候、环境特点的方案

l针对各省不同的使用环境要求,我公司提供的设备有如下特点:

l设备的各主要部件采用单片机控制,无磁盘操作系统,可在比较宽的温度范围内工作.机箱内设备所使用的元器件均采用工业级标准元器件,保证了机箱内的设备在恶劣天气工作的稳定性和可靠性。

l室外控制柜、机箱、激光器等外壳采用不锈钢板制作,外壳表面均作防锈处理,保证不锈蚀、不龟裂、不脱落,能够防灰、防水、防潮、防震密封良好;

l控制箱采用双层防护结构,具有防晒及隔热功能,内箱体具备气密级防护,防护等级IP65,有效避免空气潮湿及温度变化的影响

l设备安装后保证在40m/s的风速环境中正常工作。

6.3应对防雷电、防静电干扰解决方案

l本系统所有设备都针对多雷、多雨的气候条件做等电位连接,并且与接地系统相连,接地端子与机壳顶部金属部位间的接触电阻小于0.1Ω,设备接地电阻小于4Ω,满足防雷、防干扰的要求;

l设备防雷除使用系统的防雷接地外,电源和信号都加了防雷器,与上位机通讯接口及外设接口均采用光电隔离设备,有防浪涌电流能力;

l设备信号线缆和电源线缆分管走线,穿线管做等电位处理,电缆电线穿在钢管中,起到屏蔽作用,防止信号受到干扰。信号线具有金属网或铝箔,起到屏蔽作用。

7系统主要功能

l能够实现如下检测功能:机动车分型、交通量、地点车速、车头时距、跟车百分比、车头间距、时间占有率等交通参数;

l支持多车道同时进行流量统计,用户可根据实际道路情况灵活设置;

l采用性能优良的ARM9工业级处理器与嵌入式实时操作系统,系统稳定可靠;

l不依靠外界光源,不受外界光线影响,夜间检测效果良好;

l具备自动加热功能,在雾、雨、雪条件下性能稳定;

l能够分车道以及分方向进行统计;

l系统升级方便,可根据用户自定义多种车型;

l支持TCP/IP网络传输、无线传输,用户可灵活选择;

l支持大容量SD卡,可用于海量数据存储,数据可保存10年;

l支持RS232/422串口通讯;

l支持实时数据传输以及按照数据处理周期传输;

l具备来电自动恢复以及数据断点续传能力;

l支持无线、光纤、局域网等多种联网方式;

l具备故障自动检测以及实时上报功能;

l具备车辆并线自动检测功能,并进行提示;

l施工以及调试简单,维护以及产品升级方便。

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