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美国MSI压电交通传感器在ITS中发展应用讨论

www.cechina.cn2008.02.27阅读 3545

  随着全球智能交通技术ITS的发展,与众多的技术一样,美国MSI公司研发与生产的压电传感器在过去数年里取得了长足的发展。它为用户提供的不仅仅是良好的性能,高度的可靠性,简易的安装方法,还有逐步降低的价格。它独一无二的特性使其在日益扩展的应用中成为理想的选择。

  压电传感器主要应用于行驶中称重(WIM),计轴数,测轴距,车辆分类统计,车速监测,闯红灯拍照,泊车区域监控,收费站地磅,交通信息采集和统计(道路监控),及机场滑行道。

车速监测

  通常在每条车道上安装两条传感器,这便于分别地采集每条车道的数据。使用两个传感器可计算出车辆的速度。当轮胎经过传感器A时,启动电子时钟,当轮胎经过传感器B时,时钟停止。两个传感器之间的距离一般是3米,或比3米短一些(可根据需要确定)。传感器之间的距离已知,将两个传感器之间的距离除以两个传感器信号的时间周期,就可得出车速。根据德国PTB的报告,在汽车以200公里/小时的匀速行驶时,测量精度可达到1%。

  压电传感器可以区分差别很小的车辆www.cechina.cn,这一点使其可与速度相机触发器在固定地点一同使用。通常都安装2条传感器作为一组,有的国家也安装3条(增加了校验)。当轮胎经过传感器时控制工程网版权所有,根据从A到B,再从B到C,最终从A到C的时间,计算出车速。然后对这几个车速进行对比,它们都应在规定的范围内,通常不超过2%。如果车辆超过了规定的时速,
前轮经过最后一个传感器时,立刻给车辆拍照,并计算出车速。在第一张照片拍摄后的固定时间进行第二次拍照,这样观测仪可以校验车速。即使在车流量很高的情况下,也可得到各个车道的信息。传感器可以交错安装,以便照相机有稳定的焦点,从而使得照片清晰可读。

  通过车速监测既可以对超速车辆罚款,又可以根据车流量建立可变限速标志和可变情报板。在车流量较高时,设置较低的限速;流量较低时CONTROL ENGINEERING China版权所有,设置较高的限速,建立动态的管理系统,从而实现路面管理智能化。

车辆分类统计

  压电传感器的主要用途是车型分类,车速数据可被转换为可靠的分类数据。不同的国家使用不同的分类表对车辆分类。在美国,FHWA把车辆定义为从摩托车到多用途拖车的13种类型(见高速公路动态称重(WIM)系统的标准规范及用户要求与试验方法ASTMl318-94)。车辆的类型是根据轴数和轴距确定的。

  轴距:由于车速在3米或小于3米的距离内基本上是均速,用车轴经过传感器时建立的信号时间差乘以车速,就得出轴距。

  轴数:由于传感器是检测压过轮胎的力,因此即使在车量靠得很近时也很容易测出轴数,但在车流密集、低速及车型相似时,不能区分所计轴数是同一辆车还是两辆车,而电感线圈不能计轴数,因而用电感线圈+压电传感器的方案既可测得轴数又可测得车数。配置方案既可以是传感器+线圈+传感器,也可以是线圈十传感器十线圈,为获取车速信号芹进行其它计算,两个方案都可以控制工程网版权所有,但前一个配置较好。

  轮距:有些国家如南韩,车辆的分类需要检测轮距,我国车辆的种类很多,存在同轴距不同轮距的问题,如解放车和黄河车CONTROL ENGINEERING China版权所有,其载重能力的差别很大。如果检测器能分辨轮距,将增加系统的覆盖率和准确性。将传感器以一定角度斜埋就可解决这个问题。

  轮胎数:其他国家车辆分类的标准,如巴西是以双轮胎作为等级划分标准的。为了探测双轮胎,通常在与车流方向成一定角度(一般是30度到45度)再加装一个传感器。当双轮胎经过斜埋的传感器时,会产生一个双峰脉冲,通过电路的处理可识别双轮胎信号。垂直车流安装的传感器仍用来正常探测车速,轴数,并与斜埋传感器计数进行比较。根据交通部发布的“超限运输车辆行驶公路管理规定”,动态称重系统应具备识别单、双轮胎的能力,通过斜埋压电轴传感器就可解决这个问题。

  由于车流量的快速增长,ETC(电子不停车收费系统)成为业内人士关注的焦点。我国一直采用的是按吨位和按客车座位数分类,现在国内行驶的车辆种类复杂,按这种分类法在ETC系统中引入自动分类十分困难。按轴距和轴数分类,再考虑载重,应是比较合理的方法。建立合理的分类标准是解决ETC问题的关键。

  制定标准的基础是检测手段。应结合视频技术,压电轴传感器及网络技术针对车辆的轴数、轴距、轮数、长、宽、高等物理特性设计车型识别系统。这需要管理部门,系统集成商及器件供应商的有机组合才能实现。

行驶中称重(WIM)

  在美国、巴西、德国、日本和韩国有大量应用,其主要用途是高速公路车辆超重超载监测的预选和桥梁超载警告系统,既判断正在高速行驶中的车辆,尤其是驶过桥梁的车辆是否超载,由视频系统拍下车牌号记录在案,然后再由执法机构用精度较高的低速称重系统判断超载量并根据超载量罚款。

  性能符合ASTME1318-94动态称重标准,传感器长度方向上的输出一致性小于±7%,埋设在路面下永久性安装时,总重精度在±10%以内,

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