车流量检测技术在交通灯控制中的现状与发展

车流量检测技术在交通灯控制中的现状与发展

作者：费杰 王媛媛 王亦欣 季梦雅 来源：《科技风》2018年第07期

摘 要：交通灯控制器在我们的日常生活中非常重要，它保证了道路交通有序进行，同时也保证行人和车辆安全通过路口，这也对交通灯控制系统提出了更高的要求，车流量检测也成为改善交通灯控制系统的落脚点。本文联系现实背景，在交通控制系统的框架下，着重分析了关键车流量检测技术的现状，并针对性地提出发展建议，为完善整体交通控制系统提供了可靠依据。

关键词：交通灯控制；车流量检测；现状；发展 1 交通系统的现实背景

传统的交通灯控制方法是我国目前十字路口交通灯控制的主流，由于交通灯都是事先设定好的时间，无论此时交通状况如何，交通流量有多少，交通灯分配的时间都不会改变。就在我们的生活中，常常会面临交通灯设置不合理的情况。在不同的时刻，或者是发生某些特殊情况，车流量都有可能发生较大的变化，很容易出现东西绿灯亮而车流量很少，南北方向为红灯但车辆排成长队的现象。有时交通灯分配给某些方向的时间过少，导致行人很难及时通过；有时明明没有车辆通过，或者是车辆很少，交通灯却分配了相对过长的时间，导致行人不必要的等待，这些都是对道路资源的浪费。 2 车流量检测技术的现状

目前前应用的交通信息采集手段较多，主要有地感线圈、微波、视频、超声波等ADDINEN.CITE赵亚妮201113[17]131317赵亚妮高辉计算机测量与控制计算机测量与控制2542-254419102011。主要可以分为以下几种检测器ADDINEN.CITE熊圣明201414[18]141432熊圣明2014重庆大学：

（1） 械压电检测器：通过压力的变化判断有无车辆通过。

（2） 电磁金属探测器：汽车的大部分结构都由金属制成，磁感应线圈对金属敏感，金属通过将会引起磁场的变化。

（3） 波频检测器：利用微波、超声波和红外线等电磁波的发射及反射检测车辆，也可检测车辆的外观等信息。

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（4） 视频检测器：基于图像处理技术，利用摄像机采集某一区域的图像，再进行图像处理，以此获得交通信息。

下面介绍几种常见的车流量检测方法，以及它们的优缺点：

（1）超声设备。超声设备根据声波传播和反射原理被广泛应用与医学领域，由于超声不会对人体造成伤害，超声在医学检查领域有其不可替代的地位。超声的原理也应用于交通检测，从超声发射设备发射超声波，超声从目标物体上反射，再被接收器接收，这其中有一个时间差，发出和接收的波形也会改变。根据这些可以测量车辆到探测器的距离，或者是车辆在一段时间内通过的距离。有车辆通过和没有车辆通过时返回的波形也不同，接受这些信号后再经过相应模块的处理，就可以得出一段时间内经过探测器的车辆数目，车速等参数。但是超声波检测设备普遍存在的信号不稳定，误差较大，系统耐用性、可靠性差，检测精度难于达到要求等问题[17]。

（2）红外线设备。红外线设备由发射器和接收器组成，发射器持续发射红外线，当有车辆通过时，红外线被反射回来，被接收器接收。经过一系列处理后，输出检测信号，达到检测目的。红外线设备的显著缺点是外界环境的变化对检测结果影响较大，发射器和接收器如果积聚了灰尘，很多信号将无法被检测出来。

（3）视频检测器。视频车辆检测器主要的采集设备是 CCD 摄像机，划定一个检测区域，将在这个区域内利用计算机图像技术先将这个范围内的图像数字化，每一个像素点用一个灰度值表示。若有车辆驶入这个区域，相应位置像素点的灰度值必定会变化，由此可以判断有车驶入。此技术的优点是在安装摄影机时无须破坏路面也不影响交通，结果直观。缺点是易受外界环境如天气，光线，路边的树木路灯的摇摆影子等影响。更重要的是视频车辆检测成本过高，难以大规模推广。

（4）磁感应检测器。这种检测方法的主要优点有ADDINEN.CITE吕伟200616[23]161617吕伟智能建筑与城市信息智能建筑与城市信息27-2822006：抗干扰，不容易被外界环境的变化而影响；精度高且稳定可靠，安装维护方便，使用寿命长，但是安装时需破坏路面。本系统就采用这种方法，这种方法一直是研究的重点，也是应用的主流。 3 车流量检测技术的展望

金属探测器相较于其他几种车流量检测方式，受外界干扰的可能性较低，由于埋于地下，只要做好相应的防护，几乎不需要后期维护，不像压电传感器那样成本高，易受损，也不像超声或红外线设备精度不高且需要经常维护。将灵敏的金属探测器用于车流量检测，放弃了以往先统计车流量，经过计算再改变交通灯控制的设计，能够及时的根据交通状况改变交通灯的指示灯和时间，提高了效率，能有效减少车辆等待时间，并且成本低，抗干扰能力强，精度高，测量准确，适合在各种情况下使用，如果在城市交通系统中推广，相信会对城市交通状况带来有利的影响。

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4 结语

通过检测车流量，估计此时一个方向上车辆的多少，若是车辆较多，则相应的多分配时间，若是车辆较少，则相应的少分配时间。智能交通灯基于此种方法，动态地分配道路资源，缓解交通堵塞，缩短了行人和驾驶员的等待时间，交通流量控制更灵活方便，节约了疏解交通压力、解决交通问题而付出的人力物力。本文采用的车流量检测方法较为简便，成本较低，便于实践，为进一步解决交通问题提出了一种新的思路。 参考文献：

[1]李盛春，孔令江，刘慕仁，等.智能交通灯对交叉路口交通流的影响[J].物理学报， 2009， 58（4）：2266-2270.

[2]谢智英.论交通灯两种控制方法的比较[J].机械工程与自动化， 2016（3）：141-142. [3]刘学军，李树彬，林勇，等.城市智能交通信号控制系统的研究概况[J].山东科学， 2008， 21（4）：36-40.

[4]罗庆生，韩宝玲.一种基于超声波与红外线探测技术的测距定位系统[J].计算机测量与控制，2005， 13（4）：304-306.

[5]刘文智.视频车辆检测器在高速公路上的应用[J].公路交通科技， 2003， 20（2）：88-91. [6]李国洪，张文彬.电磁金属探测器的设计[J].化工自动化及仪表， 2012， 39（8）：1008-1010.

作者简介：费杰（1997-），男，江苏盐城人，徐州医科大学本科在读，研究方向为生物医学工程学。