Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Информационные технологии на автомобильном транспорте

Детекторы транспорта

Для организации управления необходимо владеть информацией о реальном состоянии дорожного движения и его параметров. Эти данные необходимы для реализации алгоритмов гибкого регулирования, расчета или автоматического выбора программы управления дорожным движением. С этой целью используют детекторы транспорта.

Детектор транспорта (датчик) - техническое средство, предназначенное для обнаружения транспортных средств, регистрации прохождения количества транспортных средств через сечение дороги, определения параметров транспортных потоков и т.

Назначение систем детекции:

- Адаптивное управление светофорами;

- Определение количества ТС;

- Определение скорости ТС;

- Классификация ТС;

- Детекция правонарушений;

- Автоматизированный контроль оплаты проезда по магистрали;

- Мониторинг парковки;

- Массогабаритные контроль.

В состав систем детекции входят:

- Датчики;

- Контроллеры;

- Модули видеорегистрации (если необходимы);

- Каналы передачи данных;

- Программно-аппаратное обеспечение сбора, архивирования и просмотра данных.

Детекция дорожной обстановки с помощью детекторов транспорта позволяет осуществлять адаптивное управление светофорами, определять скорость и тип транспортных средств, а также их количество [23].

Детекторы транспорта можно классифицировать по назначению, принципу действия чувствительного элемента и специализации (измеряемого ними параметра).

Классификация детекторов

Детекторные системы по функциональному назначению делятся на:

- Проходные детекторы, которые выдают нормированные по продолжительности сигналы при появлении транспортного средства в контролируемой детектором зоне. Параметры сигнала зависят от времени пребывания в этой зоне транспортного средства. Таким образом, этот тип детекторов фиксирует только факт появления автомобиля, что необходимо для реализации алгоритма поиска разрыва в потоке. Поэтому проходные детекторы получили наибольшее распространение;

- Детекторы присутствия выдают сигнал в течение всего времени пребывания транспортного средства в зоне, контролируемой детектором. Эти типы детекторов по сравнению с проходными применяют реже, так как они предназначены в основном для выявления передзаторових и заторов состояний потока;

- Детекторы стоп-линии используется для определения наличия автомобиля в зоне стоп-линии. Назначение - генерация сигнала присутствия и прохождения по каждой полосе в реальном масштабе времени;

- Тактические детекторы служат для задач мониторинга и долгосрочного планирования режимов работы адаптивных систем. Назначение - сбор интервальных данных о транспортных потоках;

- Стратегические детекторы , предназначенные для корректировки работы дорожных контроллеров - получение в реальном времени таких параметров транспортных потоков, как: наличие транспортного средства, расстояния между автомашинами и скорости каждой единицы транспорта.

В каждом из назначений возможно использование детекторов той или иной технологии детектирования из существующих на сегодня и в различных сочетаниях [1]. Независимо от того, в любом детекторе есть несколько однотипных функциональных узлов (рис. 8.2).

Чувствительный элемент непосредственно воспринимает факт прохождения или наличии транспортного средства в контролируемой детектором зоне в виде изменения любой физической характеристики и производит первичный сигнал.

Функциональная схема детектора транспорта

Рисунок 8.2 - Функциональная схема детектора транспорта

Усилительно-преобразовательный блок, в котором первичный сигнал усиливается, обрабатывается и первичные сигналы преобразуются к виду, удобному для регистрации измеряемого параметра. Он может состоять из двух узлов - первичного и вторичного преобразователей. Первичный преобразователь усиливает и преобразует первичный сигнал к виду, удобному для дальнейшей обработки. Вторичный преобразователь обрабатывает сигналы для определения измеряемых параметров потока, изображение их в той или иной физической форме.

Выходной блок, который сохраняет и передает закодированную информацию к контроллерам и других устройств управления дорожным движением.

Микропроцессор обеспечивает обработку цифровых сигналов в сложных детекторах (например, видео). В менее сложных системах эту функцию выполняет усилительно-преобразовательный блок.

По принципу действия чувствительного поколения выделяют несколько поколений детекторов транспорта, которые часто работают параллельно в одной системе. Детекторы контактного типа (первое поколение) - электромеханические, пневматические и пьезоэлектрические. Сигнал о появлении автомобиля возникает от непосредственного соприкосновения его колес с протяжным чувствительным элементом, который располагается на дорожном полотне перпендикулярно к движению. Детекторы этой группы дешевые и простые по конструкции и монтажа, однако требуют нарушения дорожного полотна и сегодня практически не используются.

Чувствительные элементы электромагнитных детекторов (второе поколение) - катушка с магнитным сердечником или индукционная петля - закладываются под дорожное покрытие на некоторую глубину. Автомобиль, имеющий определенную металлическую массу, регистрируется благодаря искривлению магнитного поля или изменении индуктивности рамки в момент его прохождения над чувствительным элементом детектора.

Различные модификации таких детекторов предназначены для установления факта прохождения автомобилем контролируемой зоны (измерения интенсивности движения), для определения длины очереди, задержки, пробки в движении, для измерения скорости движения потока, состава потока (грузовые и легковые автомобили), плотности потока.

Распространен в управлении дорожным движением комплект аппаратуры индуктивных детекторов транспорта РЕ2019 (КДТИ) предназначен для обнаружения транспортных средств и определения характеристик их движения в контролируемых зонах дорожной сети [2]. Комплект КДТИ обеспечивает программный выбор одного из восьми уровней чувствительности и рабочих частот для каждого входного канала (рис. 8.3).

Схема установки индуктивных детекторов.

Рисунок 8.3 - Схема установки индуктивных детекторов.

Основные рабочие параметры:

- Погрешность не более 4%;

- Расчет интенсивности потока - от 0 до 1500 ед / ч;

- Расчет скорости ТС - от 3 до 120 км / ч:

- Минимальные размеры ТС от 2 м длины и от 1,3 м ширины

- Потребляемая мощность 1 Вт

- Число входных / выходных каналов контроллеров - 4.

Другой распространенный индуктивный детектор для определения характеристик движения транспортных средств и потоков ДТ1 передает информацию о параметрах транспортных потоков к дорожному контроллера и (или) к центральному управляющего пункта. Полученные с помощью этого детектора данные используются для измерения скорости движения транспортных средств, интенсивности, плотности потока, времени присутствия, определение состава транспортного потока. Индуктивный детектор транспорта имеет две модификации.

Детектор транспорта индуктивный ДТ1 - без обработки информации.

Детектор транспорта индуктивный ГТИ-Ц - с обработкой информации.

Основные характеристики детектора ДТ1-ИД:

- В качестве чувствительного элемента индуктивного детектора является 1-2-Виткова индуктивная рамка, расположенная под дорожным покрытием на глубине 50-60 мм;

- Количество чувствительных элементов, подключаемых к блоку - 16;

- Индуктивные рамки подключаются к преобразователю импеданса индуктивной рамки в логический выходной сигнал в субблоци;

- Каждый субблок ГТИ-8 позволяет подключение до 8 индуктивных рамок;

- Питание чувствительных блоков осуществляется напряжением 15 В;

- Потребляемая мощность - не более 25 ВА;

- Количество полос, контролируемых одним детектором от 1 до 4;

- Выявление любых транспортных единиц (кроме двухколесных мотоциклов и велосипедов), движущихся со скоростью от 3 до 120 км / ч, при расстоянии между детектором транспорта и чувствительными элементами от 0 до 500 м;

- Вероятность выявления транспортных единиц при пересечении контролируемого сечения (при установке чувствительного элемента на одну полосу) или вероятность выдачи неправильного сигнала при отсутствии транспортных единиц не превышает 0,04.

К детекторов излучения (третье поколение) относятся фотоэлектрические, ультразвуковые, инфракрасные, радарные и видеодетекторы. Наибольшее распространение получили детекторы последних двух групп (рис. 8.4).

Фотоэлектрический детектор включает в себя источник светового луча и приемник с фотоэлементом. При прерывании луча транспортным средством меняется освещенность фотоэлемента, что вызывает изменения его электрических параметров.

Фотоэлектрические датчики могут работать на принципе отражения - приема отраженного луча, и тогда и излучатель, и приемник размещаются в одном корпусе. Обычно в конструкциях датчиков используют инфракрасный свет. Недостатком фотоэлектрических чувствительных элементов является погрешность измерений, возникающая при многорядной интенсивном движении

Основные виды современных детекторов

Рисунок 8.4 - Основные виды современных детекторов

автомобилей, а также тот факт, что на их работу существенно влияет пыль, грязь, дождь, снег. Как световой луч часто используется инфракрасный свет.

Инфракрасный детектор транспорта PIR ДТ (пассивный инфракрасный детектор) представляет собой детектор с динамическим управлением и диапазоном обнаружения (с радиусом действия) примерно 20 м [11]. Детектор может применяться автономно или вместе с дорожными контроллерами. Полученные с помощью этого детектора данные могут быть использованы для оптимизации транспортных потоков в местах установки светофоров (рис. 8.5).

Общий вид PIR ЗН

Рисунок 8.5 - Общий вид PIR ЗН

Основные характеристики: незначительное потребление энергии; избирательность полос движения; количество контролируемых полос движения - 1; возможность изменение угла установки - до 75 градусов; напряжение питания 12В; потребляемый ток - не более 12 мА; расширенный диапазон температур от -40 ° С до + 50 ° С.

Радарный детектор представляет собой направленную антенну, устанавливается сбоку от проезжей части или над ней. Излучение антенны направляется вдоль дороги и отражается от движущегося, и воспринимается антенной. Действие радарного детектора основана на применении эффекта Допплера. Детектор может фиксировать не только факт проезда автомобилем контролируемой зоны, но и его скорость. Развитие микроэлектронной техники привело к появлению видеодегекторив, чувствительными элементами которых видеокамера. Использование современных микропроцессоров позволяет с помощью специального программного обеспечения анализировать полученное изображение: выделять автомобили, движущиеся; определять интенсивность, скорость и другие необходимые параметры транспортного потока [11].

Ультразвуковой детектор - представляет собой прийомовипроминювач импульсного ультразвукового направленного луча. Он выполнен в виде параболического рефлектора с расположенным в нем пьезоэлектрическим преобразователем, который генерирует ультразвуковые импульсы. Недостатками ультразвуковых ЧЕ является их чувствительность к акустическим и механических препятствий, а также необходимость точного фиксирования в пространстве для того, чтоб прийомовипроминювач противостоял действия ветровой нагрузки.

Поляризационный детектор представляет собой установку СВЧ-излучения, устанавливается над проезжей частью. Он подобен радарных детекторов, однако работа основана на принципе измерения поляризации отраженной волны.

Оптический детектор снимает визуальную информацию из потока на цифровую видеокамеру, что позволяет хранить и при необходимости воспроизводить полученную информацию. Однако существенным недостатком данного вида зависимость этого детектора от погодных условий и освещения.

Детекторы третьего, четвертого поколений в своем развитии прошли несколько этапов (также поколений) - от простой фиксации определенного параметра и передачи его на обработку к комплексному восприятия, фильтрации, математического анализа, распознавания объектов и тому подобное.

Представителями 1-го поколения радарных детекторов является детекторы RTMS XI, Х2, ХЗ фирмы E1S (Канада) и детектор "Спектр 1" (Россия) [1].

Детектор транспорта "Спектр 1" предназначен для сбора статистической информации о параметрах транспортных потоков и управления дорожным движением. Принцип работы основан на бесконтактном зондировании проезжей части дорожного полотна сигналом сверхвысокой частоты с линейной частотной модуляцией. Он контролирует до восьми полос движения. Прибор может обнаруживать и регистрировать транспортные средства, находящиеся в движении, а также и те, что остановились, независимо от времени суток и заданных условий контроля. Основное назначение прибора - контроль за интенсивностью движения.

Прибор накапливает статистические данные относительно: интенсивности движения; занятости зоны (процентное соотношение времени, в течение которого зона контроля была занята транспортом, и общего времени наблюдения) средней скорости движения; количества длинномерных транспорта.

Детектор также может быть использован для работы в автоматизированных системах управления дорожным движением, адаптивного управления движением транспорта, контроля на въездах-выездах скоростных дорог, проведения транспортных обследований, автоматического обнаружения ДТП и др. В комплекте с детектором используют GPRS-модем, с помощью которого передается вся накопленная информация.

2-е поколение радарных детекторов представлены цифровым радаром SmartSensor SS105 фирмы Wavetronix (США). Применение допплеровского эффекта существенно повысило точность определения скорости движения, в то время как радарные системы 1-го поколения определяли скорость, основываясь на средней длине транспортных средств и времени их наличии в зоне детектирования. Применение высокотехнологичной распределенной антенны специальной конструкции позволило избавиться от "звона" частоты и зависимости качества показаний от влияния температуры, а также обеспечило рост угла вертикальной видимости с 50 до 80 градусов, увеличение дальности до 60 метров. Анализ текущих показателей детектора позволил установить, что детекторы 2-го поколения более устойчивы к реальным колебаний интенсивности движения, неизбежных в городских условиях.

3-е поколение радиолокационных детекторов имеют так называемую Двухлучевая структуру. Скорость в этих детекторах определяется путем измерения времени прохождения от первого луча ко второму, а классификация ТС - непосредственно, а не по косвенным данным. Кроме того, в детекторе 3-го поколения реализована возможность определения транспорта, проехал против движения с выдачей в реальном времени его характеристик по скорости и категории длины.

Современные детекторы транспортного потока (4-е поколение) оснащаются двумя или тремя датчиками различного типа ( "двойная" и "тройная" технологии). Так, в "тройных" детекторах микроволновый радар измеряет скорость, ультразвуковой детектор обеспечивает оценки габаритов и классификацию автомашин по классам, а многоканальный инфракрасный детектор - подсчет автомашин, определение интенсивности и занятости дорожного полотна.

Как правило, детектор может контролировать только одну полосу. Поэтому размешивают их на опоре по несколько штук сразу, по количеству полос движения (рис. 8.6). Соответственно, интенсивности заключают, а скорости и занятость обобщают.

Схема размещения детекторов

Рисунок 8.6 - Схема размещения детекторов

Транспортные детекторы серии TDC4 являются современными комплексными детекторами, которые используют одновременно технологию видео, радар Доплера, ультразвук и пассивное инфракрасное излучение. Детекторы TDC4 дополняют набор функций предварительного детектора серии TDC3 возможностью видеоидентификации. Детекторы измеряют скорость каждого транспортного средства, используя канал Допплера микроволновой частоты.

Ультразвуковая сенсорная система сканирует высоту проезжающего транспорта, а инфракрасные зоны определяют позицию транспортных средств на полосе наблюдения (рис. 8.7).

Детекторы серии TDC4 специально разработаны для систем управления дорожным движением, где ранее применялись индуктивные петли, и обеспечивают контроль индивидуальной скорости ТС; подсчет количества ТС; обеспечивают детекцию присутствия, наличия заторов, движения по встречной полосе; детекцию нахождения в зоне детекции и временных интервалов; видеоконтроль дорожных инцидентов [34].

Вид детектора серии TDC4

Рисунок 8.7 - Вид детектора серии TDC4

Детектор может быть настроен на автоматическую фиксацию определенных транспортных ситуаций (движение по встречной полосе, пробка).

В нескольких странах ведутся работы по созданию так называемых интеллектуальных транспортных систем (ИТС) [11]. Концепция ИТС предполагает обязательное выполнение такой функции, как измерение в реальном масштабе времени характеристик транспортных потоков, например: общее количество автомобилей, проехали в заданный интервал времени, классификация автомобилей что проехали, по классам или другим признакам, средняя скорость движения потока по каждому направления и т. д. Актуальная и качественная информация о транспортные потоки позволяет реализовывать алгоритмы гибкого регулирования движения с учетом реальной дорожно-транспортной обстановки, фиксировать и оперативно реагировать на ДТП, рассчитывать нагрузку на дорожное полотно и его износ, планировать места расположения парковок и транспортных развязок вязки и многое другое.

В ИТС используют эффективные детекторы 4-го поколения, которые по своим возможностям в большинстве конструкций относятся к интеллектуальным детекторов.

Эта группа детекторов позволяет автоматически выявлять ситуации, требующие быстрой реакции дорожно-постовых служб - например, при ДТП или на неправильно припаркованные транспортные средства. Детектор ДТП автоматически обнаруживает событие, обеспечивает интеллектуальный видеоанализ ситуации.

Детектор парковку в неположенном месте обнаруживает брошенные или неправильно припаркованные транспортные средства, автоматически обнаруживает заторы, образующиеся на дорогах.

Надо отметить, что почти все современные цифровые системы видеонаблюдения имеют хотя бы простейшие средства анализа видеоизображения - например, детектор движения. Однако этого недостаточно для решения очень многих актуальных на сегодняшний день вопросов. Поэтому разработкой технологий интеллектуального анализа видеоизображения занимается большое количество исследовательских и программистских команд.

Одной из важнейших отраслей, для которых разрабатываются системы интеллектуального анализа ситуации по видеоизображения, есть системы обеспечения безопасности граждан в масштабах города (программа "Безопасный город») [1]. Следствием использования систем интеллектуального анализа ситуации является адаптивное управление транспортным движением. Для решения вопросов адаптивного управления наилучшим образом подходят радиолокационные и видеодетекторы, имеющих удобную настройку, простую установку, приемлемые показатели надежности, а также позволяют контролировать многополосные трассы; обеспечивать многозонных независимые измерения; проводить предварительную обработку и накопление данных; генерировать команды для светофорных контроллеров.

Комплексные детекторные системы

В зависимости от назначения и использования детекторов, внедряются целевые комплексные системы, которые при необходимости могут обмениваться информацией с общегородским системами управления транспортом [2]. Среди наиболее распространенных комплексных систем известны такие:

а) автоматизированная система фотофиксации нарушений скоростного режима (рис. 8.8). Данная система создается для обеспечения контроля за дорожной ситуацией путем не только измерения, но и фотографирования нарушения для предъявления нарушителю;

Система фотофиксации нарушений швидкисногорежиму

Рисунок 8.8 - Система фотофиксации нарушений швидкисногорежиму

б) автоматизированная система контроля оплаты проезда. Интеграция такой системы в систему управления дорожным движением позволяет использовать систему социальных пластиковых карт при оплате проезда в наземном пассажирском транспорте и автоматизировать взаиморасчеты между администрацией и перевозчиком. Система предоставляет возможность персонифицированного учета перевезенных льготников и уменьшить дотации из бюджета за счет повышения качества учета перевезенных льготников;

в) система массогабаритных комплексов. Система предназначена для определения превышения допустимых пределах массы автотранспорта, определение превышения габаритов автотранспорта, распознавания регистрационного знака автотранспорта и автоматизации процесса учета;

г) автоматические дорожные метеостанции. На магистралях иногда можно увидеть высокие мачты, на которых установлена бочка, (вариант - металлическая коробка), флюгера, антенны и объективы. Это автоматическая метеостанция (рис. 8.9). Она собирает информацию о погодных условиях и состоянии дорожного покрытия в районе установки. Например, информацию о наличии на асфальте так называемого "черного льда", который на трассе может привести к очень тяжелым последствиям. Список измеряемых параметров достигает трех десятков позиций.

Метеостанции периодически передают информацию о погодных условиях в виде текстового или XML-файла заинтересованным сторонам, например, в автоматизированные системы управления дорожным движением. Погодная информация может повлиять на введение определенных скоростных ограничений, а также на запуск специфических управляющих сценариев в зоне "катаклизма".

д) система экологического мониторинга. Комплект аппаратуры детекторов химического загрязнения РЕ2007 обеспечивает сбор информации для определения концентраций выбросов загрязняющих веществ в контролируемой зоне.

е) система контроля и управления доступом (СКУД). Это совокупность технических средств для обеспечения контроля доступа всех категорий посетителей к определенным помещениям (зон) на охраняемом объекте, путем

Автоматическая дорожная метеостанция

Рисунок 8.9 - Автоматическая дорожная метеостанция

сбора, обработки, передачи, изображения в заданном виде информации от специальных устройств. СКУД предназначены для контроля доступа на объекты, находящиеся под охраной и предотвращения несанкционированного проникновения, въезда / выезда автотранспорта на территорию объекта.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее