Файл: Учебнометодический комплекс для заочного обучения с применением дистанционных технологий для студентов специальности 190702 Организация и безопасность дорожного движения.doc

7.2. Принципы действия основные элементы

      Детектор транспорта – это, по сути, измерительный прибор, который включает в себя чувствительный элемент, усилитель-преобразователь и выходное устройство. Факт прохождения или присутствия автомобиля в контролируемой зоне изменяет какую-либо физическую характеристику чувствительного элемента детектора, на основании чего вырабатывается первичный сигнал. Этот сигнал усиливается, обрабатывается и преобразовывается к виду, удобному для регистрации измеряемого параметра транспортного потока.

      Принцип действия чувствительного элемента – основной показатель детектора, определяющий его возможности и потребительские качества. По этому принципу различают три группы детекторов – контактного типа, электромагнитные и детекторы излучения.

      Детекторы контактного типа (первое поколение) – электромеханические, пневматические и пьезоэлектрические. Сигнал о появлении автомобиля возникает от непосредственного соприкосновения его колес с протяженным чувствительным элементом, который располагается на дорожном полотне перпендикулярно движению. Детекторы этой группы дешевы и просты по конструкции и монтажу. Дополнительным достоинством подобных детекторов является их способность определять давление осей автомобиля на дорожное покрытие. Однако эти детекторы ограничены по своим возможностям – они осуществляют только подсчет числа осей и могут быть использованы только на однополосных или двухполосных дорогах с низкой интенсивностью движения. Кроме этого, их работоспособность зависит от климатических условий (обледенение дорожного покрытия, снежные заносы и т. п.). Поэтому такие детекторы не получили широкого распространения, а используются лишь в качестве переносных детекторов при проведении кратковременных обследований дорожного движения.

      Чувствительные элементы электромагнитных детекторов (второе поколение) – катушка с магнитным сердечником или индукционная петля – закладываются под дорожное покрытие на некоторую глубину. Автомобиль, обладающий металлической массой, регистрируется благодаря искажению магнитного u1087 поля или изменению индуктивности рамки в момент его прохождения над чувствительным элементом детектора. Разные модификации таких детекторов предназначены для установления факта прохождения автомобилем контролируемой зоны (измерения интенсивности движения), для определения длины очереди, задержки, затора в движении, для измерения скорости движения потока, состава потока (грузовые и легковые автомобили), плотности потока. Несмотря на дешевизну, непосредственно детекторов, закладка чувствительных элементов под дорожное покрытие требует проведения дорогостоящих работ. Несоблюдение технологии монтажа распространенная практика) и сложные климатические условия России приводят к тому, что такие детекторы часто работают «до первой весны», разрушаясь вместе с дорожным покрытием. Ремонт дорожных покрытий, как правило, также вызывает необходимость демонтажа старых и укладки новых чувствительных элементов.

---

      К детекторам излучения (третье поколение) относятся ультразвуковые, инфракрасные, радарные и видеодетекторы. По ряду причин наибольшее распространение получили детекторы последних двух групп.

      Радарный чувствительный элемент представляет собой направленную антенну, устанавливаемую сбоку от проезжей части или над ней. Излучение направляется вдоль дороги и, отражаясь от движущегося автомобиля, принимается антенной. В случае направленности излучения вдоль движения радарный детектор может фиксировать не только факт проезда автомобилем контролируемой зоны, но и его скорость (эффект Доплера). Развитие микроэлектронной техники сделало возможным появление видеодетекторов, чувствительными элементами которых является видеокамера. Использование современных микропроцессоров позволяет с помощью специального программного обеспечения анализировать полученное изображение: выделять движущиеся автомобили; определять интенсивность, скорость и другие необходимые параметры транспортного потока.

      В настоящее время во всем мире наибольшее распространение получили электромагнитные детекторы. Но существует ярко выраженная тенденция перехода от второго к третьему поколению. Для этого есть несколько причин. Прежде всего, установка детекторов третьего поколения не требует проведения дорожных работ. Кроме того, растет уровень требований пользователей к составу и качеству информации, получаемой детекторами – электромагнитные приборы перестают удовлетворять этим требованиям. Точность определения некоторых характеристик нельзя признать удовлетворительной – например, при скоростях выше 120км/ч автомобиль всегда расценивается как легковой, а не определенные системой автомобили составляют до 35% от общего числа зафиксированных. Сегодня наибольшее распространение среди детекторов третьего поколения имеют радарные приборы. Основным аргументом в пользу радарных технологий, по сравнению с видео, является их надежная работа в условиях плохой оптической видимости – недостаточное освещение или туман, помехи от дождя или снега.

---

      Несмотря на достоинства радарных технологий, видеодетекторы имеют ряд существенных преимуществ. Пожалуй, основным преимуществом видеодетекторов является то, что изображения наиболее адекватно человеческому восприятию окружающего мира. Дополнительным преимуществом видеодетекторов является высокая информативность видео как источника информации, что предоставляет уникальные возможности по дальнейшему развитию этого направления. Это может быть детектирование случаев проезда на «красный» свет, выездов на встречную полосу движения, интеллектуального наблюдения парковок и многое другое. Наконец, развитие полупроводниковых технологий приводит к постоянному снижению стоимости, повышению надежности и других потребительских качеств видеодетекторов, что делает их более доступными и создает предпосылки для массового распространения. Если 10 лет назад для обработки видеоизображения в реальном масштабе времени требовался громоздкий вычислитель стоимостью в десятки тысяч долларов, то сегодня – это компактный прибор, а его цена приближается к отметке $1000. Можно провести аналогии с сотовой связью – в начале 90-х годов сотовый телефон был дорогим престижным аксессуаром, в то время как сейчас это массовый продукт, доступный большинству населения.

Кроме измерения характеристик транспортного потока, видеодетектор позволяет получать визуальную информацию о дорожной обстановке.

Для организации системы управления дорожным движением, важное значение имеет выбор места расположения детекторов транспорта.

1. 
   Для реализации адаптивных алгоритмов управления, а также мониторинга чувствительные элементы детектора транспорта располагаются на расстоянии 20-50м от стоп-линии на каждой полосе движения.
   
2. 
   Для измерения средней пространственной скорости потока детекторы располагаются на перегонах дороги между перекрестками.
   

Подводя итоги, можно утверждать, что каждая технология измерения характеристик транспортного потока – радарная и видео – имеет свои достоинства и недостатки, что обеспечивает их паритет.

 Обе технологии будут развиваться параллельно, дополняя возможности и компенсируя недостатки друг друга. В перспективных системах мониторинга дорожного движения будет использоваться объединение информации от обоих каналов.

---

Рисунок 7.1. Интеллектуальный детектор транспорта «Трафик-Монитор»
Трафик-Монитор определяет:

1. 
   общее количество прошедших транспортных средств (ТС) по каждой полосе движения;
   
2. 
   заполнение каждой дорожной полосы ТС (в том числе фиксация "пробок");
   
3. 
   длину транспортной очереди
   
4. 
   измеряет:
   
5. 
   среднюю скорость движения по каждой полосе,
   
6. 
   расстояние между ТС для каждой распознает: 5 типов, прошедших ТС по типам (мотоцикл; легковой автомобиль; грузовик/микроавтобус; автобус; трейлер).
   

Основные характеристики:

1. 
   количество подключаемых видеокамер - до 4-х;
   
2. 
   поддержка видеостандартов - PAL/NTSC;
   
3. 
   количество полос движения, контролируемых одной камерой - до 6-ти;
   
4. 
   диапазон скорости движения ТС - 5...250 км/ч;
   
5. 
   высота расположения видеокамер - не менее 8-ми м;
   
6. 
   удаленность расположения видеокамеры от дороги - не более 5-ти м;
   
7. 
   поддержка европейского стандарта 5+1 (TLS);
   
8. 
   сжатие передаваемого изображения в формате JPEG;
   
9. 
   удаленное управление и передача информации по протоколу TCP/IP через сеть Ethernet, аналоговый или цифровой (в т.ч. GSM);
   
10. 
    Web интерфейс;
    
11. 
    накопление данных о транспортном потоке в течение следующих временных интервалов, задаваемых пользователем: 10 с, 20 с, 30 с, 1 мин, 3 мин, 10 мин, 15 мин, 30 мин, 1 час;
    
12. 
    выдача накопленной статистической информации по запросу;
    
13. 
    надежная работа в различных условиях наблюдения (день, ночь, тени, фары, отражения, дождь, снег и туман);
    
14. 
    самостоятельное тестирование по включению, перезагрузка и возвращение в рабочий режим после падения напряжения;
    
15. 
    наработка на отказ - не менее 50000 час.
    

Трафик-Монитор представлен в следующих вариантах:

Таблица 7.1.

ТМЕ – 12(220)

	Устройство представляет собой спецвычислитель с блоком питания на 12В (220В), помещенный в пылезащищенный корпус с вентилятором. Обмен информацией осуществляется по RS-232/485. Устройство предназначено для интеграции с другими системами, например, светофорный контроллер.
	Габариты	230х105х105
	Диапазон рабочих температур	-40 +75
	Влажность	75% при температуре 35 С
ТМЕ-12(220)	Мощность потребления	не более 15 Вт

---

Таблица 7.2

ТМ-РСI-4

	Плата расширения для шины PCI. Устанавливается в офисный или промышленный PC.
	Габариты	188x131x40
	Масса	не более 0.3 кг.
	Диапазон рабочих температур	-10 +35
	Влажность	75% при температуре 35 С
ТМ-PCI-4	Мощность потребления	не более 5 Вт

---