磁頻車輛檢測-1環(huán)形線圈檢測器

5、磁頻車輛檢測器磁頻車輛檢測以電磁感應(yīng)為檢測參數(shù)、以磁頻車輛檢測器為檢測設(shè)備的可以檢測車輛通過或存在于檢測區(qū)域的技術(shù)。固定型檢測通過分析車輛經(jīng)過檢測區(qū)域后引發(fā)的傳感器的脈沖信號的方法對交通流信息進行檢測。主要設(shè)備環(huán)形線圈地磁式電磁式微星線圈磁成像摩擦電磁力……5.1環(huán)形線圈（感應(yīng)）車輛檢測器接觸式檢測檢測車輛通過或存在一、環(huán)形線圈車輛檢測器的工作原理環(huán)路感應(yīng)器是通過探測金屬物在感應(yīng)線圈上造成的電感量變化來探測到金屬物的。線圈是由多匝導(dǎo)線繞制成的，埋在路面下，用水泥填充好。當(dāng)金屬物通過感應(yīng)線圈時，導(dǎo)致了線圈的電感量發(fā)生了一些變化。這個變化被檢測到后，通過內(nèi)部控制器的運算判斷出有金屬物，并通過輸出繼電器輸出信號。1、環(huán)形線圈檢測器結(jié)構(gòu)圖1、線圈檢測系統(tǒng)圖檢測處理單元組成：1）中央處理器，2）檢測卡。環(huán)形線圈饋線檢測處理單元環(huán)形線圈傳感器、傳輸饋線、信號檢測處理單元、背板框架

2、檢測原理諧振回路的頻率：有源激勵檢測圖2環(huán)形線圈檢測器原理示意圖路面檢測線路板交變磁場渦流車輛匝間電容感應(yīng)線圈所展示的兩匝導(dǎo)線調(diào)諧電容饋線電纜tji實際開始計時實際終止計時環(huán)形線圈汽車汽車tt3、環(huán)形線圈檢測器分類通過型：無源地磁感應(yīng)線圈，即環(huán)形線圈無源激勵。線圈兩端有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。存在型：有源激勵檢測。一定振蕩頻率的激勵源流量，線圈長度盡可能小于車間距車速和占有率，兩個線圈二、環(huán)形線圈檢測電路原理1、調(diào)諧電路基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測器二、環(huán)形線圈檢測電路原理2、環(huán)形線圈車輛檢測方案（1）相位變化的檢測鎖相環(huán)技術(shù)和雙振蕩器方案（2）頻率變化的檢測對整個諧振回路的振蕩頻率進行檢測（3）阻抗變化的檢測阻抗——電壓電平——檢波輸出二、環(huán)形線圈檢測電路原理3、檢測器電路原理分析三、環(huán)形線圈的設(shè)計確定環(huán)形線圈的形狀、尺寸及其匝數(shù)1、形狀長方形：適合汽車和貨車的檢測三、環(huán)形線圈的設(shè)計1、形狀菱形：適合電動單車和自行車的檢測三、環(huán)形線圈的設(shè)計1、形狀8字形：此電環(huán)有較低橫向靈敏度，適合安裝在非?？拷l門的地方或容易受橫向干擾的場合。如軌道車輛旁和自動伸縮門等三、環(huán)形線圈的設(shè)計2、尺寸根據(jù)道路條件和檢測目的及要求而確定平行于車輛行駛方向的線圈邊長為環(huán)形線圈的長度；垂直于車輛行駛方向的線圈邊長為線圈的寬度。通常寬度至少應(yīng)覆蓋一個車道寬度的50%~60%3、長度的確定根據(jù)檢測目的，確定不同的環(huán)形線圈長度。檢測車隊存在時，環(huán)形線圈長度要大于車間距，而用于車輛計數(shù)時，環(huán)形線圈必須小于車間距。4、檢測區(qū)域平行于線圈邊，大于線圈槽約1m范圍內(nèi)5、匝數(shù)確定匝數(shù)取決于環(huán)形線圈的尺寸線圈周長線圈匝數(shù)3米以下根據(jù)實際情況，保證電感值在100uH-－200uH之間即可3—6米5-6匝6—10米4-5匝10--25米3匝25米以上2匝四、環(huán)形線圈的定位確定環(huán)形線圈在道路上的埋設(shè)位置，取決于檢測目的、道路條件及交通狀況等。需要對路口幾何尺寸和交通狀況進行詳細(xì)地調(diào)查，并統(tǒng)計好路口高低峰的車流量。四、環(huán)形線圈的定位1、獨立交叉口四、環(huán)形線圈的定位2、全觸發(fā)交叉口控制傳感器的設(shè)置四、環(huán)形線圈的定位3、干線系統(tǒng)圖3.5開放網(wǎng)絡(luò)干線和道路封閉網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)交叉口控制中的交通信號結(jié)構(gòu)。四、環(huán)形線圈的定位4、高速公路監(jiān)控事件過程中的交通流特點圖3.8高速公路事件檢測方案四、環(huán)形線圈的定位5、高速公路匝道圖3.9匝道儀控傳感器和路口配置協(xié)調(diào)的交通響應(yīng)控制SWARM1算法SWARM匝道儀控算法的原則五、環(huán)形線圈車輛檢測器的優(yōu)缺點優(yōu)點：1、技術(shù)成熟2、傳感器簡單3、直接測試的量多4、全天候工作缺點：1、只能進行單車道檢測，多車道需多個檢測器2、無大局觀，不能實時測量排隊長度、大區(qū)域內(nèi)車流密度及車輛拐彎等3、安裝郭晨對檢測器可靠性和壽命影響很大4、線圈容易被重型車輛、路面修理等損壞5、感應(yīng)線圈易受冰凍、路基下沉、鹽堿等自然環(huán)境影響六、環(huán)形線圈的安裝調(diào)節(jié)1、環(huán)形線圈的測試500V電壓下，線圈對地的絕緣電阻>=10M車輛通過線圈末端的瞬間，線圈交流阻抗<=500，正常絕緣電阻<10M,檢測器需重新調(diào)整絕緣電阻<2M，線圈或饋線需立即更換2、檢測器靈敏度的調(diào)節(jié)理論上，環(huán)形線圈檢測器的線圈和饋線電纜的電感系數(shù)范圍為20~750uH。在較理想情況下，環(huán)形線圈檢測器的檢測精度能夠達(dá)到大于0.02%小于0.1%的精度。實際情況下，檢測器的靈敏度會因環(huán)境因素（溫度、濕度、噪聲等）引起線圈阻抗的變化而使檢測器產(chǎn)生誤差。5.2地磁與電磁車輛檢測器一、地磁式車輛檢測器被動式檢測器，本身不發(fā)射任何信號，主要由地磁探頭和檢測電路組成。地球磁場如何與偶極磁場疊加引起磁場波動偶極對羅盤指示數(shù)和傳感器輸出的影響檢測車輛存在和車型識別車鏈通過時對地磁的影響達(dá)到地磁強度的幾分之一，地磁傳感器可分辨出地磁1/6000的變化。探測車輛通過時對地磁場產(chǎn)生的擾動來探測車輛的。靈敏度高，國外應(yīng)用廣泛1、檢測原理及技術(shù)性能車輛通過時，改變探頭上磁力線的分布，即穿過線圈的磁通量發(fā)生變化。在探頭兩端感應(yīng)出30~100mv電動勢。對汽車速度有一定要求，不能檢測靜止車輛?？蓽y車速：大于8km/h檢測精度：約95%有線：路面開一條5mm寬的縫無線：在路面打一個直徑55mm，深150mm的洞二、電磁式車輛檢測器電磁探頭和檢測電路兩部分組成兩軸式磁通門磁力計，一個初級線圈，兩個次級線圈，通過線圈兩端電壓反應(yīng)磁場強度。1khz勵磁信號，車輛通過，擾動原磁場，線圈磁場發(fā)生畸變，幅度變化整形輸出800ms的脈沖方波優(yōu)點:靈敏度高檢測率95%，安裝容易缺點：工作穩(wěn)定性差

車輛磁映像（VehicleMagneticImaging-VMI）技術(shù)是美國Nu-metrics公司的專利，屬于便攜式綜合數(shù)據(jù)調(diào)查檢測技術(shù)，是固定式的被動聲學(xué)檢測設(shè)備，本身不產(chǎn)生磁場，放在道路上截取磁性的擾動。利用車輛對通過地磁場的影響，檢測車輛交通參數(shù)。1、基本原理采用低功耗、高靈敏度的強導(dǎo)磁材料，將地磁磁通線集中約束在比較小的空間，當(dāng)車輛接近磁力檢測傳感器的檢測區(qū)域時，檢測區(qū)域的磁力線受擠壓；當(dāng)車輛將要通過檢測區(qū)域時，磁力線沿中心聚合；當(dāng)車輛正在通過檢測區(qū)域時，磁力線沿中心發(fā)散。這樣利用車輛接近、將要通過及正在通過檢測區(qū)域時磁力線的變化對車輛進行檢測。電壓—時間曲線地磁通線2、安裝常用的磁映像檢測器是HiStarNC200袖珍交通流量計，相對于視頻檢測器而言，NC-200對安裝環(huán)境要求較低，可以安裝到快速路系統(tǒng)的任何位置。2、安裝安裝時，將NC200置于車道中間，然后將保護殼蓋在流量計上面，在保護殼上的8個凹下的圓孔處各放入一個墊圈，用鐵錘將水泥鋼釘從墊圈釘入路面，對水泥混凝土路面應(yīng)釘入1/2英寸深；而瀝青路面則應(yīng)釘入2英寸深。在安裝時要特別注意，NC200外殼上部鑄有一個大箭頭，這個箭頭應(yīng)指向車輛流動方向，應(yīng)正確安裝。假如安裝方向相反，它仍舊能統(tǒng)計車輛數(shù)量但卻不能對車輛進行分類。優(yōu)點是可檢測小型車輛，包括自行車；缺點是很難分辨縱向過于靠近的車輛，無法測量靜止的單位；適合裝在不便安裝線圈場合，比如橋面。3、優(yōu)缺點及適用性總結(jié)：磁頻車輛檢測器的應(yīng)用范圍主要用于交通流信息采集系統(tǒng)、交通信號控制系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)以及停車管理系統(tǒng)。1、交通流信息 交通量、流向、車速、車道占有率、排隊長度等。2、交通事件信息 車輛超速、違規(guī)停車、車輛存在3、實現(xiàn)闖紅燈電子警察觸發(fā)、車輛違規(guī)抓拍、 交通信號自適應(yīng)控制等3)壓電檢測器壓電材料：將動能轉(zhuǎn)化成電能的材料，產(chǎn)生的模擬信號與作用在檢測器上的壓力成比例。應(yīng)用：動態(tài)稱重，車型分類（軸數(shù)，軸距），車速檢測（多個聯(lián)合應(yīng)用）。4)道路管檢測器原理：車輛經(jīng)過橡皮管時，發(fā)出氣壓脈沖信號，使壓力起動開關(guān)閉合，向計數(shù)器發(fā)出電信號。優(yōu)點：簡單，實用，靈活性強。缺點：車流量大時，準(zhǔn)確度下降。1、基本原理當(dāng)車輛經(jīng)過氣壓管傳感器時，氣壓管內(nèi)部便產(chǎn)生一股微弱的氣流并傳到檢測設(shè)備上的空氣開關(guān)，從而便形成了一個車軸電信號。橡膠氣壓管傳感器技術(shù)采用2個氣壓管傳感器提供信號，精確記錄每個車軸的時間標(biāo)，然后利用交通管理軟件對車軸數(shù)據(jù)進行處理，可獲得交通量、車速、車輛類型、車流密度等交通流參數(shù)。典型—MetroCount5600，由MC5600路旁單元及安裝套件、MTE3.18交通數(shù)據(jù)分析管理軟件組成。2、安裝安裝位置的選擇要注意以下幾點：（1）所選擇的位置一定使車輛能夠勻速的通過氣壓管，如果可能，要避免選擇那些會讓車輛加速或減速的位置，如轉(zhuǎn)彎，陡坡，交通燈或十字路口處；（2）一定要避免選擇車輛會停在氣壓管傳感器上的位置；（3）一定要使車輛垂直通過氣壓管，避免選擇那些會斜向通過氣壓管的位置；（4）避免由于突然轉(zhuǎn)向或換道而只通過一個氣壓管的位置；（5）要為路旁單元選擇一個安全合適的位置，避免線桿或樹木之類的障礙物。雙車道-單臺設(shè)備安裝示意圖現(xiàn)場安裝示意圖圖1-11c雙車道-路釘固定方式圖1-11d雙車道-膠布固定方式多車道-兩臺設(shè)備安裝示意圖（1）優(yōu)點①快速安裝，電源用量少，費用低，維修簡單；②一次檢測可獲得多種交通數(shù)據(jù)，對同一數(shù)據(jù)實現(xiàn)多種交通流特性