公交车辆检测技术研究进展

摘要：公交车辆检测技术是公交优先系统的重要组成部分，是提升公交车辆运行效率、提高公交服务水平的基本依据。针对交通信号控制系统中公交车辆检测的实际需要，介绍了线圈检测、GPS定位检测、RFID射频检测和视频检测四种公交车辆检测技术的工作原理、使用效果及存在的缺陷，并得出了在未来的交通监控系统和公交优先系统中视频检测器的发展趋势。
关键词：公交优先；公交车辆检测；线圈检测；GPS检测；RFID射频传输检测；视频检测

0 引言
随着城市化进程的不断加快，机动车保有量迅速上涨，城市道路交通所面临的压力与日俱增。在城市设计规划基本定型和土地资源有限的情况下，不可能通过大规模的改建道路、扩建路网的方式来解决交通拥堵。因此，优化智能交通系统的运行策略、提高公共交通系统的服务效率，成为改善道路交通运行水平的有效措施。
众所周知，公共交通运营能力是私人交通的十几倍甚至几十倍，可以充分利用城市道路资源，是减少道路交通流量、缓解交通拥挤、节约自然资源的有效措施。然而，在多种交通工具并存的情况下，由于公交车辆的运行时间长、准时性差等弊端使得人们不愿意选择公交车辆出行，造成公交车辆的出行分担率很低。因此，发展城市的公交运行系统、提高公共交通的服务水平、落实“公交优先”战略，对缓解城市交通拥堵、促进市民选择公共交通工具出行具有重要的意义。
公交优先技术的实现是以公交车辆检测技术提供的信息为基础，因而，准确有效的公交车辆检测技术是公交优先的先决条件。

1 研究现状
公交车辆的检测技术是智能公共交通系统的基础。美国、日本、加拿大、英国、法国、韩国等国家都已在智能交通系统的研究中取得了显著的成绩。相比之下，我国的智能公共交通事业的发展起步较晚，但实施速度较快。杭州、上海、北京、大连、广州等大城市已在部分公交线路上建成了公交车辆跟踪调度系统，并安装了电子站牌，车载定位设备，实现了对车辆的实时跟踪和定位、公交车与调度室的双向通信等功能。公交车辆检测技术的应用大幅度提高了智能公交系统的发展速度，提高了公交车辆的运行效率。

2 国内公交车辆检测现状
车辆检测方式依据被检测车辆是否装有被检测设备可分为被动式检测与主动式检测。被动式检测指公交车辆上无需安装任何装置，只在路口安装检测设备的检测方式，它包括环形线圈检测方式、视频检测方式等；主动式检测指公交车辆上装有被检测或主动传输设备，同时路口装有检测设备的检测方式，包括：GPS定位检测方式，RFID射频检测方式等。
2．1 环形线圈
线圈检测技术属于被动式检测，是国内应用最早、适用范围较广的车辆检测方式，主要由环形线圈、线圈调谐回路和检测电路组成，如图1所示。环形线圈与检测处理单元组成初级调谐电路，环形线圈相当于电感元件，在线圈周围的空间产生电磁场。当主要由铁质材料组成的车体进入线圈磁场范围时，车身金属感应出涡流，此涡流又产生与原有磁场方向相反的新磁场，使线圈的总电感量随之降低，调谐频率偏离原有数值；偏离的频率值被送到相位比较器，与压控振荡器频率相比较，确认其偏离值，从而发出车辆通过或存在的信号；相位比较器输出信号控制压控振荡器，使振荡器频率跟踪线圈谐振频率的变化，从而产生脉冲信号；该脉冲信号经过放大器、数模处理模块后，可以以数字、模拟和频率等形式输出。频率输出可以用来测速，数字信号便于车辆计数，模拟量输出用于计算车长和车型识别。

线圈检测器的测速精度和交通量计数精度高，且工作稳定性好，不易受天气和交通变化的影响，抗干扰能力强。但是由于线圈检测器需要在车道下埋设，在安装的过程中会对路面有一定的破坏作用，影响道路的正常使用寿命；同时，线圈检测器的安装和维修过程中会影响交通的正常通行，因此，线圈检测器已基本不被采纳。
2．2 GPS检测
GPS系统主要由空间星座、地面检测系统和用户接收设备三大部分组成，GPS可以为用户提供实时三维导航与定位功能，广泛地应用于航空航天、军事、交通运输、资源勘探、通信、气象等领域中。随着全球定位系统的不断改进，其应用领域已经开始逐步深入人们的日常生活。在公交系统的车辆定位导航和交通数据采集中，GPS的应用较为广泛。
公交车辆定位系统共分4部分：GPS差分站、总凋中心、区域监控站、车载设备。
车载设备由定位模块(GPS接收机和DR传感器)、通信控制器、收发信机(即集群电台)、驾驶员接口和电源模块组成。GPS接收机接收GPS卫星所发射的导航电文，经处理后形成一定格式的综合数据流(包括位置、时间、速度等)，经串口送至通信控制器。通信控制器将综合数据流和本车的车号及其他运营数据按照通信协议重构，经收发信机发射到监控中心站；并将差分GPS基站发来的差分修正信息经解调后送至GPS接收机；调度中心发来的调度信息也由通信控制器解调后以语音提示。驾驶员接口提供驾驶员与调度中心之间进行联络和短信息传送、车辆快慢提示、语言提示等的接口。车载设备模块框架如图2所示。