交通调查的新技术及其应用综述

题 目 交通调查的新技术及其应用综述 姓 名 何曦 学 号 专业班级 交通工程 3 班 指导教师 霍娅敏 2016 年 3 月 25 日 西南交通大学交通运输与物流学院 1 交通调查的新技术及其应用综述 何曦 交通工程 西南交通大学 摘要摘要 随着我国社会与经济的发展 人们对道路交通的需求越来越强 这就要求 交通工作者能够在准确掌握交通现状及其变化规律的条件下为未来的交通需求 提供相应的道路工程设施及交通管理控制手段 本文介绍了交通调查中交通流 三要素的调查方法和技术创新 并说明各方法的适用情况和优缺点 关键词 关键词 交通调查 交通流三要素 调查方法 1 1 新技术在交通量调查中的应用新技术在交通量调查中的应用 交通量调查的检测方式很多 主要工作原理各不相同 但都是基于车辆通 过或存在 使检测器中能量发生变化而产生车辆感应信号 目前国内外的交通 量调查检测方式主要分为磁频 波频 视频以及压电等几类 此外浮动车观测 法与录像观测法在如今的交通调查中也应用广泛 1 11 1 磁频方式磁频方式 主要包括环形线圈 地磁等 可以被动地测量到车辆的磁场或磁性介质的 空间分布 通过一定的处理算法来进行车辆的检测和识别 环行线圈检测方式目前是国内外技术相对成熟和应用最广泛的车辆检测方 式 调查的数据种类齐全 并可分辨车型 检测精度高 可靠性好 不受环境 因素影响 但在安装时需要中断交通 进行切割路面 在使用中易受路面破损 因素影响 1 21 2 波频方式波频方式 主要包括超声波式 微波式以及红外等检测方式 超声波检测方式主要是利用超声波反射时间差的变化来检测车流量 车高 等车辆参数 微波检测方式是由雷达天线发射出电磁波之后 当有车辆经过时 则会将波反射回来 再由雷达检测器进行计算处理 主动式红外检测方式由 LED 或者镭射二极管发射红外线到路面上一特定检测区域 由矩阵式感光组件 进行接收并进行处理 波频式检测方式优点是安装简单 维护方便 缺点是在大交通流量时检测 精度不高 车型分辨能力较差 西南交通大学交通运输与物流学院 2 1 31 3 视频检测方式视频检测方式 通过对摄像机拍摄的图像进行数字化后来检测其像素变化度 通过一系列 的算法演算出各种交通信息 视频检测方式安装和维护比较方便 单台摄像机和处理器可检测多车道 提供的视频图像可同时应用于道路监控 但其检测精度不高 易受环境等因素 影响 对高速移动车辆的检测有一定困难 1 41 4 压电式压电式 主要是利用压电材料的压电效应 通过在路面下设置压电传感器感知车辆 的通过状态 当车辆通过或存在时 传感器中的压电材料受机械力冲击或震动 产生电压感知车辆的运动参数已采集交通数据 压电类检测方式不仅能采集常规的交通流量 地点车速 占有率等交通数 据 而且能采集车辆轴距 轮距 轴重 轮胎数等其他检测方式无法采集的交 通数据 数据采集精度高 车型分辨能力较强 缺点与线圈检测方式类似 安 装时需要占路施工 1 51 5 流动车观测法流动车观测法 流动车观测法又称浮动车法 是英国运输与道路研究室的华德鲁勃 Wardrop 和查尔斯沃斯 Charlesworth 在 1954 年提出来的 该方法灵活 方便 根据调查的数据资料 可以同时计算出交通量 平均行驶车速 平均运行时间 等重要参数 使用该方法进行调查时 一般需要观测车一辆 驾驶员 1 人 观测记录人员 3 名 其中 1 人记录与观测车反向行驶的会车数 1 人记录与观测车间向行驶的 超车数和被超车数 另 1 人记录观测车顺向行驶时间和反向行驶时间 当交通 量较小时 可以减少观测记录人员 行程为固定路段的已知距离 总的行驶时 间 根据美国国家城市运输委员会的规定 主要道路为 19min km 次要道路为 6min km 一般往返 12 16 次 即可得到满意的结果 调查数据的计算 测定方向上的交通量 c q ac c ac XY q tt 西南交通大学交通运输与物流学院 3 式中 路段待测定方向上的交通量 单向 辆 min c q 测试车逆测定方向行驶时 测试车对向行驶 即顺测定方向 的 a X 来车数 辆 测试车在待测定方向上行驶时 超越测试车的车辆数减去被测试 c Y 车超越的车辆数 即相对测试车顺测定方向上的交通量 辆 测试车与待测定车流方向反向行驶时的行驶时间 min a t 测试车顺待测定车流方向行驶时的行驶时间 min c t 平均行程时间 c t c cc c Y tt q 式中 测定路段的平均行程时间 min c t 平均车速 c v 60 c c l v t 式中 测定路段的平均车速 单向 km h c v 观测路段长度 km l 在利用以上各公式进行计算时 式中所用答数值 如等 一般都取用 acac XY t t 其算术平均值 如果分次计算后再计算各次的平均值亦可 但计算比较 ccc q t v 麻烦 1 61 6 录像法录像法 目前常利用录像机 摄像机 电影摄影机或照相机 作为高级的便携式记录 设备 可以通过一定时间的连续图像给出定时间间隔的或实际上连续的交通流 详细资料 在工作时要求专门设备 并升高到工作位置 或合适的建筑物 以 便能观测到所需的范围 将摄制到的录像 影片或相片 重新放映或显示出来 按照一定的时间间隔以人工来统计交通量 这种方法搜集交通量或其他资料数 西南交通大学交通运输与物流学院 4 据的优点是现场人员较少 资料可长期反复应用 也比较直观 其缺点是费用 比较高 整理资料花费人工多 因此 一般目前多用于研究工作的调查中 对于交叉口交通状况的调查 往往可采用录像法 或摄像法 通常将摄像 机 或摄影机或时距照相机 安装在交叉口附近的某制高点上 镜头对准交叉口 按一定的时间间隔 如 30s 45s 或 60s 自动拍摄一次或连续摄像 摄影 根据 不同时问间隔情况下每一辆车在交叉口内其位置的变化情况 数点出不同流向 的交通量 这种方法的优点是能够获取一组连续时间序列的画面 只要适当选 择摄影的间隔时间 就可以得到最完全的交通资料 对于如自行车和行人交通 量 分车种分流向的机动车交通量 车辆通过交叉口的速度及延误时间损失 车头时距 信号配时 交通堵塞原因 各种行人与车辆冲突情况等 均能提出 令人信服的证据 并且资料可以长期保存 其缺点是费用大 内业整理工作量 大 需要做大量图 像 上的量距和计算 并且在有繁密树木或其他遮挡物时 调查比较困难或会引起较大误差 近年来 国内外的一些研究机构开发了一种采用计算机图像处理和模式识 别技术对摄像设备采集的连续图像 或称视频 进行加工 自动获取其中交通 信息的技术 随着这种技术的成熟 录像观测法会得到更加广泛的应用 2 2 新技术在区间车速调查中的应用新技术在区间车速调查中的应用 2 12 1 跟车法跟车法 这种方法 可以与独立的实验工具 也可与客 货车一般 或另一辆车尾 随目标车辆 观察人员两人 携带一个秒表 通过测量车辆的记录表格及文具 测量车辆的驱动程序需要更多的经验 可以用平均速度接近车辆运行的旅行 当实验开始从观测断面 观察者一按下秒表 另一人记录时间记录表 据观察 车路线 之后 写下时间 停机时间 停机原因 到最后 结束的时间了 然 后车掉头往回开 重复上述操作过程 所以往返 4 6 次 每次观测值除以次数 可以计算速度 综合 部分 的速度 跟车测速法的主要优点是方法简单 能测到全程及各路段的行程时间 行 驶时间 延误 沿途交通状况及交通阻塞原因等 所需的观测人员少 劳动强 度小 适用于交通量大 交叉口多路线上交通较复杂的道路 主要缺点是测量 次数不可能多 相对于某一时段 如高峰小时 只能 2 次 至多 3 次 所测车 西南交通大学交通运输与物流学院 5 速可以用作宏观控制 但难于做微观分析 当路段交通流量少时 车辆难于形 成车流 往往发生测试无车流可跟 测试中经常处于非跟踪状态 最后测得的 车速受到测试车性能及驾驶员习惯的影响 不能完全代表道路上车流的车速 2 22 2 标准的编号方法标准的编号方法 使用这种方法的综合速度只能计算汽车 在每个观测线的两段的方法 一 个 6 人的观察 分为下行 观察 观察员被分为四组布置在观测断面 一个人 阅读的最后三号点的汽车车牌号 一个人看汽车通过的时间点 一个记录 观 测前 根据标准时间校准秒表 进入部分同时测量车辆 首次报道车牌号码最 后三个数字 然后提交时间 在几秒钟内首次报道 观察结束时 四组记录排 序数据的两端 一个车牌号码来计算时间差 和其两端之间的距离 可以计算 综合速度 这种观察方法对交叉口 中途 出入多的路线的车辆的效果或中途 停车的段差 2 32 3 五轮仪法五轮仪法 五轮仪是测量车速的专用仪器 与速度分析仪同时使用 测速时将五轮仪 装置于试验车之后 成为试验车以外另加的一个轮子 故名五轮仪 当测试车 行驶时 五轮仪的轮子亦与地面接触 同样转动 在五轮仪的轮轴上设有光电 装置 其作用是将车轮转动速度转换成电信号输入速度分析仪 此时记录仪能 自动记下行驶距离 行驶时间 行程车速 五轮仪的测速法主要优点是自动化程度高 测速精确 能直接将结果打印 输出 无需记录 它可以与车辆油耗仪同时使用 测量不同行驶状态 不同车 速情况下的耗油量 作为建立模型的可靠资料 但在使用五轮仪时 对路面平 整度有一定要求 平整度很差的路面 行驶时五轮仪跳动得厉害 影响测速精 度 并有损仪器 2 42 4 光感测速法光感测速法 光感测速仪也是一种测量车速的专用仪器 这种仪器是由光电探测器和光 谱屏幕两个主要部件组成 测速时 将光感测速仪贴在试验车箱外壳上 光电 探测器对准地面 随着车辆行驶 在光电屏幕上产生不同频率的电信号 频率 的高低与车速成正比 如果再配置一台微型计算机且与之连机 则可以直接打 印出速度曲线 行驶时间 行驶距离等 这种仪器的测速范围在 3 200km h 之 西南交通大学交通运输与物流学院 6 间 使用光感测速仪测速 也是试验车跟踪测速的方法之一 其主要优点是测 速方便 能方便地安装在各种类型的车辆上 测速精度高 可连续获得各点的 瞬时车速和全程平均车速 并直接打印出结果 除此之外 这种仪器还可用于 加速试验和制动试验 加速试验测得的数据是加速的最终速度 加速距离 加 速时间 制动试验测得的数据是制动时的初速度 制动距离 制动时间 这种 仪器对测速时的使用和平时保养的要求均较高 3 3 新技术在密度调查中的应用新技术在密度调查中的应用 3 13 1 出入量法出入量法 出入量法是一种通过观测取得中途无出入交通的区段内现有车辆数或行驶 时间的方法 其原理为 在某一时刻上游地点 A 处的交通量是同一时刻 AB 区间 内新增的车辆数 反之 这时在下游地点 B 处的交通量等于 AB 区间内减少的车 辆数 AB 区间内车辆数的变化应等于入量租出量之差 因此 只需要知道最初 AB 区间的元始车辆数 就能求得每单位时间内实有车辆数 则在 t 时刻的密度 可由下式表示 0 tA ttB t EQEQ 式中 在 t 时刻 AB 区间内的车辆数 t E 从观测开始到 t 时刻通过 A 处的累加交通量 A t Q 在观测开始的 t0时刻 AB 区间内的原始车辆数 0 t E 从观测开始的 t 时刻通过 B 处的累加交通量 B t Q 3 23 2 地面高处摄影观测法地面高处摄影观测法 西南交通大学交通运输与物流学院 7 用动态录像仪在高处进行摄影 测定区间的长度视地区内的状况和周围条 件而变化 一般取 50 100m 摄影的时间间隔依