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环形线圈检测器及其应用 2009011497 崔作鹰 （清华大学自动化系，自02班，北京,100084） 摘要：本文详细介绍了环形线圈检测器在智能交通方面的应用，对其前景做了自己的分析。 关键字：智能交通 环形线圈检测器 目录： 1引言 2主要功能 3基本工作原理 4数据处理及运动建模 5使用效果及缺陷 6前景及发展方向 7参考文献 1引言 随着车辆的增多和交通的和飞速发展，在道路交通管理与控制中对交通信息的需求越来越多。交通信息的采集是通过车辆检测器实现的，车辆检测器根据采用的不同技术主要分为线圈检测、视频检测、微波检测、雷达检测、激光检测等。其中，环形线圈检测器具有低成本、高检测精度、高可靠性、全天候工作的优点，是目前应用最广泛的车辆检测器。从早期进口国外产品开始, 经过多年的消化吸收和不断创新，目前国产环形线圈车辆检测器也已具备了过硬的质量。 2主要功能 1）交通信息采集及处理功能： 交通信息采集是检测器基本功能，检测器通过检测线圈感应量的变化判断车辆的有无，然后CPU对数据进行计算后得出车流量、平均速度、时间占有率、平均车长、平均车间距等信息。 2）数据储存功能： 检测器可储存计算后得到的数据。如果通信中断，可由通信端口上传历史数据到便携电脑和数据中心，保持数据完整。 3）故障检测功能： 检测器具备对线圈短路故障的检测。在发现故障时，检测器能上传故障信息。所存储的信息能在检测器或与检测器相连的外部设备上显示查阅。以代码或文本形式记录下故障类型和细节；故障发生的时间、故障清除的时间可以通过维护工具和中心系统查询。 4)通信功能： 检测器标准配备若干通信接口，通过串口，可实现GPRS，CDMA的通信方式。 3基本工作原理 环形线圈车辆检测器主要由环行线圈、线圈调谐回路和检测电路组成, 工作原理图如图 所示。 频率 输出 放大器 横流电源 相位比较器 调谐回路 数字信号 相位锁定器 线圈 模拟量 埋设在地下的线圈通过变压器连接到被恒流源支持的调谐回路, 并在线圈周围的空间产生电磁场。进人线圈磁场范围时, 车辆铁构件内产生自闭合回路的感应电涡流, 此涡流又产生与原有磁场方向相反的新磁场, 导致线圈的总电感变小, 引起调谐频率偏离原有数值? 偏离的频率被送到相位比较器, 与压控振荡器频率相比较, 确认其偏离值, 从而发出车辆通过或存在的信号。相位比较器输出信号控制压控振荡器) 使振荡器频率跟踪线圈谐振频率的变化, 从而使输出为一脉冲信号。输出放大器对该脉冲信号放大, 并以数字、模拟和频率3种形式输出。频率输出可用来测速、数字信号便于车辆计数,模拟量输出用于计算车长和识别车辆。 检测器采用模块化设计，硬件系统主要由机架母板、电源模块、检测模块、处理模块组成，检测模块将地感线圈电感量的变化转化为开关量后，经机架母板传送给处理模块进行数据计算和处理，电源模块负责可模块供电和电源管理。 车长L0 线圈长度L 4数据处理和运动建模 时间 ?t 检测线圈 f t 运行时间t 速度：v=（L+L0）/t 交通流量=n/t n是单位时间通过的车辆数 车道占有率=ΣL0/L1 L1为道路长度 5使用效果及其缺陷 5.1使用效果 环形线圈检测器的安装需要在每条车道的下方??设两个线圈。在路侧设置机箱，控制主机和数据传输设备传输到监控中心。在实际使用过程中有如下优点： 测速度和交通量计数精度较高。在291.7m/s的速度范围内，检测器都可以对车辆的存在做出相应响应，误差范围在-4.7%~4.3%完全满足国家行业标准。 工作稳定性好。在初始安装调试完毕后，可长时间保持较高的检测精度。 不收气象和交通环境变化的影响，抗干扰能力强。 5.2缺陷 因为需要在每条车道下埋设线圈，所以对公路的路面有破坏作用。 长期使用后，线圈易被重型车辆、路面修理等损坏、更换线圈时工作量较大。而且施工时需封闭车道，影响交通。 6前景及发展方向 作为传统的交通流信息检测设备，环形线圈检测器以其高可靠性、高性价比在未来较长时期内还会被广泛应用。针对其现在缺陷，可在线圈检测设备和安装方面做改进。在车辆识别功能上也有很大发展那空间。 7参考文献 [1] 任福田，刘小明，荣建等。交通工程学【M】北京：人民交通出版社.2003 [2] 段里仁 城市交通控制【M】北京：人民交通出版社.1993。 [3] 陆化林 智能交通系统概论【M】北京：人民交通出版社.199