1.采集设备
由于计算机技术和通信技术的快速发展，目前的交通流数据采集已经脱离人工方法，进而转向全自动的采集设备，目前比较成熟的有视频采集系统、气压管传感器、磁映像原理传感器、微波传感器，代表设备有深圳神州公司的Video Trace TM VT2100R视频采集系统、美国Flow Traffic公司的Autoscope-2004视频采集系统、美国Nc-metrcs公司的NC-97袖珍交通流量计、澳大利亚Microcom Pty公司的Metro Count 5600车辆分型统计系统和加拿大电子集成系统公司的RTMS远程交通微波传感器。各种设备有自己的适用范围和条件，在采集数据时可单独使用，也可以组合使用。
由于各种设备采用不同的识别技术，工作原理也不尽相同。视频车辆检测器是一种基于视频图像分析和计算机视觉技术对路面车辆运行情况进行检测分析的集成系统。它能实时分析输入的交通图像，跟踪图像中的车辆，获得各种交通数据。
视频车辆检测器采用摄像机作为视频传感器。摄像机架设在道路的合适位置（道路上方、路中央的隔离带），视频信号经视频线输入视频检测系统，利用图像工程学（图像处理与机器视觉）的方法，实时监测各个现场的图像，并去除各种环境造成的影响，通过图像分析处理获得所需的各种交通数据，检测线和检测区可在计算机或监视器的图像画面上自由设置。系统检测到的各种交通数据既可存储在设备本身的大容量非易失存储器中，也可以通过通信接口，将检测数据传输到远端数据中心。
图5-2 摄像机正在采集视频图像
视频车辆检测器的安装相对简单（见图5-2），摄像机可以安装在路面上方、路中间的隔离带上。摄像机的安装高度通常在7～20m之间。通过输入从现场测量的摄像机高度、路面检测区标定长度等参数对检测器进行校准，现代的视频检测器在校准时也无需其他额外设备，系统自身即可完成，Video Trace TM VT2100R视频采集系统和Autoscope-2004视频采集系统就是典型代表。使用者对照显示器或监视器上的现场图像设置好检测区域（模拟线圈）（见图5-3），当车辆经过这些模拟线圈时，各种交通数据就被提取出来，检测数据可以实时发送，也可存在设备里，在合适的时间传送。
图5-3 检测器在检测视频图像
2.采集方法
城市快速路系统按其构造形式及车流运行特征的不同可划分为基本路段、交织区、匝道及匝道连接点（包括匝道合流区和匝道分流区）三部分。这三部分之间的关系见图5-4，并且基本路段可分为直线路段、曲线路段和纵坡路段，匝道可分为入口匝道和出口匝道。由于快速路各组成部分的设备安装方法、安装要求不同，因此调查方法也不同，分述如下。
图5-4 快速路系统的各组成部分图示
（1）直线路段交通流数据采集
直线路段交通流数据采集可采用两种设备组合方式。
①为Metro Count 5600系列路旁单元和摄像机组合测量2个断面。当快速路为双向4车道时，需要2组Metro Count及两台摄像机；当快速路为双向6车道及8车道时，需要4组Metro Count及两台摄像机。设备布设见图5-5。
②为8个NC-97袖珍交通流量计测1个断面。当快速路分别为双向4、6及8车道时，分别需要4、6及8个NC-97，并用数码摄像机进行短期交通状况记录。设备布设见图5-6。
图5-5 快速路直线路段设备布设简图一
图5-6 快速路直线路段设备布设简图二
（2）曲线路段交通流数据采集
为了了解整个曲线路段的交通流规律，至少要采集3个断面的交通流数据，即曲线起点、中点和曲线终点。双向4车道：利用6组Metro Count 5600系列路旁单元，同时观测3个断面。此时气压管布设在曲线起点、终点处及曲线中点三个断面。设备布设见图5-7。双向6、8车道：双向6车道及8车道利用1台RTMS远程交通微波传感器、6或8个NC-97袖珍交通流量计及4组Metro Count 5600系列路旁单元观测3个断面；仪器布设在曲线起点、终点处及曲线中点三个断面。设备布设见图5-8。
图5-7 快速路4车道曲线路段调查设备布设图
图5-8 快速路6～8车道曲线路段调查设备布设图
（3）纵坡路段交通流数据采集
与曲线路段相似，纵坡路段至少要采集3个断面的交通流数据，即坡顶、坡中和坡底。
双向4车道：将两组Metro Count 5600气压管布设在坡顶直线段，8个NC-97布设在坡段上，共调查3个断面。设备布设见图5-9。
图5-9 快速路4车道纵坡路段调查设备布设图
图5-10 快速路6～8车道纵坡路段调查设备布设图
（4）入口匝道交通流数据采集
如果条件具备，尽量采用视频采集法，摄像机的安装要根据具体情况具体来定，尽量找在摄像机安装位置有人行天桥或跨线桥，龙门架的匝道处进行交通流采集，方便摄像机的安装。设备安装示意图见图5-11。
如果不具备安装摄像机的条件，可以采用Metro Count 5600和NC-97两种设备组合进行检测，调查单向2车道时，需要6台Metro Count 5600和5个NC-97；调查单向3车道时，需要6台Metro Count 5600和7个NC-97，并用摄像机进行短期交通状况记录，设备安装示意图见图5-12和图5-13。
图5-11 视频方法观测入口匝道交通流设备布设图
图5-12 主线4车道入口匝道
交通流设备观测布设图
（5）出口匝道交通流数据采集
出口匝道的交通流检测也是尽量采用视频采集法，摄像机安装原则同入口匝道，并用数码摄像机进行短期交通状况记录。设备安装示意图见图5-14。
图5-13 主线6车道入口匝道交通流设备观测布设图
图5-14 视频方法观测出口匝道交通流设备布设图
如果不具备安装摄像机的条件，可以采用Metro Count 5600和NC-97两种设备组合进行检测，调查单向2车道时，需要6台Metro Count 5600和5个NC-97；调查单向3车道时，需要6台Metro Count 5600和7个NC-97，并用数码摄像机进行短期交通状况记录，设备安装示意图见图5-15和图5-16。
图5-15 主线4车道出口匝道交通流设备观测布设图
图5-16 主线6车道出口匝道交通流设备观测布设图
（6）交织区交通流数据采集
采用气压管法Metro Count 5600系列路旁单元和磁映像法NC-97袖珍交通流量计，布设在上、中、下游3个或4个断面，中游辅以视频设备观测车辆运行特点。调查设备布设见图5-17、5-18。
图5-17 主线单向有2或3条车道时设备布设图
图5-18 主线单向有4条车道时设备布设图
5.2.2 高速公路交通安全系统数据采集
1.现有检测手段
随着我国智能交通系统概念的日益普及和应用的迅速发展，交通数据采集和交通事故检测已经作为智能交通系统的重中之重，对其优先发展。基础交通信息和交通事故主要包括车流量、车速、车间距、车辆类型、道路占有率、车辆违章信息、交通事故检测等。在这种情况下原有的环型线圈检测器信息采集开始显得力不从心，而微波检测、视频检测、红外检测等多种检测手段正越来越多地应用在高速公路项目建设中。
（1）环形线圈检测器
利用环型线圈检测器获取交通信息是目前世界上技术已经十分成熟的车辆检测方法。它可以获取当前监控路面的交通流量、占有率、速度等数据，以判断道路阻塞情况，然后通过外场信息发布设备相关信息。
感应线圈检测经过几十年的发展到现今已实现标准化，技术成熟，易于掌握，计数非常精确，同时系统非常稳定，不受环境的影响。
环型线圈检测器存在着其固有的一些缺点：如其必须在车道上开槽埋设线圈。这在实际使用时，由于沿海很多地区高速公路软基问题和路面维护时线圈损坏率较高，维护工作量和费用相对增大；车检数据虽然精确，但相对而言还不够直观，有时车辆检测器发出警告时消息已滞后，或者监控人员担心是数据错误而犹豫，进而导致延误或错误地向现场设备发出进一步指示。因此环型线圈检测器需要一些可视的监测手段来辅助，适用范围主要在高速公路、桥梁、隧道，而对于城市交通则不适宜。
（2）微波车辆检测器
微波车辆检测器即智能交通微波传感器ITMS（Intelligent Traffic Microwave Sensor），是利用微波技术和高速数字信号处理技术，同时检测多车道或检测区域内的车流量、道路占用率、车速、车长等信息。ITMS可广泛应用于城市交通路口或高速公路的交通信息检测，是一种价格低、性能优越的交通检测器。
微波车辆检测器是利用雷达线性调频技术原理，对路面发射微波，通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析，检测车流量、速度、车道占有率和车型等交通流基本信息的非接触式交通检测器。(www.xing528.com)
微波车辆检测器主要应用于高速公路、城市快速路、普通公路交通流量调查站和桥梁的交通参数采集，提供车流量、速度、车道占有率和车型等实时信息。此信息可用隔离接触器连接到现行的控制器或通过串行通信线路连接到其他系统，为交通控制管理、信息发布等提供数据支持。它的主要特点如下：
①多数检测器是单道设备。在多车道的公路上应用时，在每一安装处都需由多个检测器单元组成。因此带来高额的成本和复杂的安装，并且随着检测器单元和布线的增加使得可靠性下降且更不便于维修。微波车辆检测器能够根据车的长度探测到行驶在八条车道的每一条车道上的车的类型、道路占用率、流量和平均速度。多道性使微波车辆检测器在每一条车道上安装的性价比很高，具有方便性、可靠性、稳定性等特点。
②微波车辆检测器独一无二的区域检测能力可使它从多角度应用，而其他检测器则很难维持这种准确性。
③除环型线圈车辆检测器需要在路面设置环型线圈外，其他可以选择的检测器都是正向架空安装设备，即只能安装在标志桥或过街桥上面，这就限制了它们在有很多桥或需要在常规路口新建桥的部署。也就是说，架空安装的检测器在安装和维修时检测器下方的道路必须被关闭。但微波车辆检测器能够在不中断交通的情况下安装在现有路侧电线杆上，而且安装不会造成交通中断，最多设置路边围栏。
高等级公路车流量大、车速高，需要采集设备具有易安装、易维护的特点，而微波检测器无需开挖路面，路侧安装，易于维护，恰恰满足此项要求。
道路环境条件多变，要求交通信息采集设备能够适应诸如雾、夜晚、大风等不同环境。微波车辆检测器的全天候工作特性使其能够很好地满足道路应用的要求。
在我国，尤其是南方省份，由于气候潮湿、夏天日晒强烈、超载车辆多、路面维护频繁等因素，导致地感线圈非常容易损坏，微波车辆检测器完全可以避免这种影响。
目前国内使用的微波车辆检测器主要是加拿大的RTMS，美国的MTD和SMART SENSOR。
（3）视频车辆检测器
视频车辆检测器是通过视频摄像机作传感器，在视频范围内设置虚拟线圈，即检测区，车辆进入检测区时使背景灰度值发生变化，从而检测到车辆的存在并以此检测车辆的流量和速度。
视频车辆检测器可以获取多种交通数据，如每车道的交通流量，每车道的平均车辆行驶速度，每车道的平均车头时距，每车道的平均车辆时间间距，每车道的按不同车辆类型统计的车流量（按车长划分）、车道占用率、逆行/停车等非正常交通事件检测报警，烟雾/薄雾及雨雪等低能见度报警，用户自定义数据采集间隔；还可为管理人员提供可视图像，使管理更直观。单台摄像机可检测多车道。夜晚进行车辆检测的精度比白天要低一些，但是可以使用低照度的高灵敏度（红外补偿）黑白摄像机来改善检测与分割的效果。
视频车辆检测器采用了动态区域设置技术（DZR），该技术允许在任何时刻对一个检测区域进行修改，而不影响正存在的检测区域。一旦检测设置被保存，它便立即开始检测，所以操作非常简单，基本的培训工作不超过一小时便可完成。
同时视频车辆检测器还可以通过远程管理系统，监测现场交通流，提供用户支持及系统诊断等功能。基于Windows平台的软件能够轻松地安装在任何笔记本电脑或台式机上，使用者可以在监控中心实现以下功能：
①远程浏览现场图像单帧或连续帧两种模式；
②浏览多个Vantage摄像机的图像；
③为每台摄像机重新设置检测区域；
④远程执行系统诊断；
⑤远程获得交通统计数据；
视频车辆检测器的安装也相对简单，可以利用道路监控摄像机或者另外架设摄像机获取道路交通视频图像，所以外场设备的费用较低。
目前在国内应用较多的视频车辆检测器为美国Iteris公司生产的VANTAGE视频检测器、比利时Trafficon公司生产的VIP视频检测器、法国Citilog公司生产的视频检测器、深圳中盟科技生产的Athenex视频检测系统、浙大中控生产的VTD视频检测器。
（4）红外线车辆检测器
红外线车辆检测器的原理是通过线性排列的红外光发射和接收来实现对车辆的同步扫描，并将光信号转换为电信号从而实现对车辆数据的综合检测，与其他检测技术相比，红外线车辆检测器产品技术相对成熟，安装简便，高速响应，抗干扰性强，可输出丰富的车辆数据信息，能可靠检测各种特殊车辆。
红外线车辆检测器通常由红外发射阵列和接收阵列组成，一般相对安装在车道两侧，主要应用于公路收费系统中，用于车辆计数、车辆分离和车型分类，此外，还可以获取交通流量、车辆速度等交通信息。
2.信息采集现状
目前的交通工程设施是开展快速事故响应和紧急救援的基础，当前国内高速公路采用的信息收集设施及手段主要有以下几种：
（1）车辆检测器
主要收集道路上的交通量、车速、道路占有率等交通数据，是交通管理与控制的基本数据来源。环形线圈检测器是目前广为使用的车辆检测器，但环形线圈的破损率较高，有效寿命不长，基于这类检测器的事故检测和预测系统在实际应用中会受到制约。
（2）紧急电话
紧急电话便于在交通事故发生时，当事人与控制中心即时取得联系，利于控制中心即时提供快速救援。通常，紧急电话的设置一般保持在1～2km一对的分布密度。由于建设资金的限制，大多数初期建设的高速公路并不能提供良好的紧急电话服务，但是目前国内的情况正在逐步好转。认识水平和观念的改变，促使近期开通和在建的高速公路一般均安装了紧急电话，尤其是最新出现的采用普通程控交换机技术实现的紧急电话系统使得系统成本大幅度降低，将进一步促使紧急电话的普遍应用。
（3）巡逻车
巡逻车配备无线电台，在高速公路上巡视，对事故发生做及时预防和处理，达到交通管理和救援的目的。巡逻车数量越多，事件检测和事故响应就越快，但管理成本和运营费用亦增加较多。在长距离公路上，通常实行划段管理，每个站负责管辖约20～30km的路段。在恶劣的气象条件下，巡逻车值勤人员的劳动强度较大。据调查，巡逻车一般1至2小时出巡一次。这种人工主动检测方式，虽然很有效，但事故检测的实时性不够。
（4）闭路电视（CCTV）
闭路电视安装在路旁云台上，通过视频系统为监控中心提供图像信息，CCTV一般安装在经常出现事故和需作出快速响应的地段。由于CCTV系统成本较高，而且每台摄像机的视野范围不超过1km，所以除了象北京首都机场高速公路这种提供高等级服务水平的特殊路段，CCTV能基本上实现全线监视外，在其他普通高速公路上，CCTV仅监视关键路段。
（5）气象检测器
气象检测器用来检测气温、浓雾、风向、风力、雨量、积雪及冰冻情况，在恶劣气象条件下，交通管理部门将据此关闭和开放特定路段，避免交通事故的发生以及事故对道路基础设施系统的破坏。关闭高速公路将直接影响高速公路运营公司的经济收益，因此，依靠科学方法确定合理的关闭条件是非常重要的。
以上是目前国内大多数高速公路可获得的信息采集手段。如果信息采集设施不健全，再加上缺乏行之有效的管理，那么监控中心对事故的响应和处理会不敏感。信息的采集是一个耗时的过程，是快速事故响应中最关键的一环。事故信息和其他必要信息如果不能及时反馈给道路使用者，更易迅速导致事故的恶化。
5.2.3 普通道路交通安全系统数据采集
交通量数据主要由路政管理部门获取，不同级别的道路交通量的观测特点不同。其中国道交通量由观测站进行观测，有间歇式和连续式两种。省道和县道为人工观测，而且省道为每个月在该路上观测一个星期取平均水平，县道为每个季度在该路上观测一天取平均水平。
1.数据采集范围
根据我国公路的级别，以及相应的建设标准，我国的双车道公路主要是二、三级别的公路，部分4车道公路由于路基宽度指标较高，达到了双车道的标准，在研究中也进行了考虑。由于事故的偶发性和随机性，研究的时间周期太短，可能没有一个稳定的安全状况，时间太长道路条件已有所变化。为此需要一个较稳定的周期，考虑到目前交通事故档案记录的情况，以及道路大修的周期，数据采集的时间周期定为3～5年。具体如下：
（1）二、三等级双车道公路和部分4车道等级公路；
（2）数据的时间跨度为3～5年。
2.路侧、接入口、线形信息采集方法
由于历史和经济等原因，除了已经进行大修等的路段，我国双车道公路的线形资料的保存还很不完善，大多没有设计图纸。在此情况下，线形数据的采集多以安装全球定位系统的道路线形检测车Gip si-trac系统采集数据为主，图纸数据起参照作用。
（1）Gip si-trac系统简介
Gip si-trac系统包括如下几个部分：
①用于测量距离、速度和加速度的传感器；
②用于测量纵坡的加速度计；
③用于测量横坡的加速度计；
④用于测量方向变化的陀螺仪；
⑤获得绝对终点的GPS接收器；
⑥采集、汇总数据的微处理器。
上述部件源于惯性、测算系统。便携计算机在DOS状态下，运行Gip si.exe程序即可运行Gipsitral系统。操作人员通过Gipsitrac程序控制系统运行：①一系列标定程序；②对GPS接收器的一系列初始化程序；③PC机选择文件用的菜单；④基于检测数据的文字与图形显示。
所收集的数据被传送到计算机，经过后处理后以报告格式输出。另外，系统还允许操作人员在检测期间利用计算机进行后处理，以校验所采集数据的准确性。
（2）具体采集手段
路侧、接入口、线形信息的采集是同时进行的，该部分完成了以目前技术条件可以采集的全部道路要素数据。
在采集过程中，路侧和接入口、交叉口信息由人工判断和记录，同时拍摄录像以便以后辅助判定；道路的平纵横要素由线形车检测。具体采集方法如下：
①在每个县区开始检测前，先研究该县区内双车道公路的路网结构，各条道路在该县区内的起始位置和终止位置，以便测量尽可能多的双车道公路，同时尽可能使测量过程形成回路，提高测量效率。
②为了保证每条道路信息的完整性，对于由不同级别道路组成的道路（例如：一条路包括一级、二级、三级路段），要把全部道路里程都进行测量。
③为方便路侧、接入口和交叉口信息的记录，车辆行驶方向为小桩号开往大桩号方向。
④根据可行性分析，以及效益和经济性分析，路侧记录以100m为记录单元，以保证既可以记录下路侧信息，又保证一定的检测速度。
⑤检测过程中，车辆行驶速度为30～35km/h，500m桩号和整公里桩号车辆行驶速度为10～15km/h。
⑥检测人员配置为4人，司机负责驾驶车辆，以及在没有百米桩和公里桩的路段根据车辆里程读数报百米和整公里数据；一人负责拍摄道路录像，同时负责报道路百米桩号和进行路侧信息描述（左右接入口、左右村庄情况、左右及十字交叉口、其他道路信息描述）；一人负责以百米为单元记录路侧信息（包括路侧分级信息、测量起终位置、特殊要素的描述等）；一人负责检测仪器的操作（建立文件、标定里程等）。
⑦对于百米桩和公里桩不全的路段，依靠车辆里程表读数标定里程。
⑧对于可能导致误差的情况，在路侧信息记录中要尽可能详细地进行记录。
⑨路侧、接入口、交叉口的分类标准见交通部公路交通安全工程研究中心的《西部地区公路安全评价》课题研究报告。
⑩用米尺测量道路标准路基断面和路肩的宽度，并记录路肩类型。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
