雷达事件检测系统在高速公路上的应用

马品成 谢金华

雷达事件检测系统能够对交通状况进行高效、及时、准确、经济环保的自动检测和预警，成为了当今道路交通运输业，特别是高速公路运营管理的重要手段。文章对雷达事件检测系统在高速公路运营管理中的重要作用进行探讨。

高速公路;交通检测技术;雷达事件检测系统;应用

0 引言

随着我国经济社会日新月异的发展，我国人均汽车保有量不断增多，同时高速公路运营里程也在不断增加，高速公路成为人们重要的道路交通方式。由于各种因素的综合作用，高速公路道路运营环境变得越来越复杂，伴随着车流的增加，高速公路上交通事件也频频增多。怎样提高高速公路交通事件的监测效率，成为了高速公路运营管理人员迫切需要关注的主要问题。

1 交通事件检测技术的发展

事件检测一般有人工检测和自动检测两种。伴随高速公路迅速发展，交通事件自动检测技术得到了迅速发展。智能交通系统在20世纪80年代被广泛提出，并在短时间内得到了迅速发展，雷达事件检测技术作为智能交通监测系统的重要组成部分，在高速公路运营管理中的应用得到快速发展。

当前智能交通监测已经成为交通事件检测的主要方式，目前国内外常用的几种智能交通事件监测技术主要有环形线圈、微波、红外线视频、数字视频等。其中环形线圈检测技术应用较早，发展较为成熟，被广泛应用于车流统计、车型识别、交通占有率统计等数据收集，因其检测精确度高、工作稳定，在市场上获得了较高的占有率。相较于环形线圈检测，各种视频监测技术能够快速有效地检测到行人事件、抛洒物事件、停车事件等更复杂的道路交通突发情况，在一定程度上满足了高速公路运营管理中对监测事件、救援指挥、防灾调控、应急处理、分流调度、信息发布、视频监控等方面的使用要求。但是视频事件检测系统对道路环境（特别是能见度）的依赖程度较高，存在一些无法克服的缺陷，而高速公路运营环境复杂，大雾、大风、强光、雾霾、沙尘、昆虫覆盖、夜间能见度下降的问题都给视频事件监测系统带来了很大的影响。怎样降低外界环境因素对交通事件检测技术的影响，已经成为了道路运营管理研究的关键。雷达事件检测系统具有受环境因素影响小、抗干扰能力强、检测精度高、安装简便等优点，能够满足高速公路复杂的路况事件检测的需求（见图1），给交通事件的监测提供了新的手段。

2 雷达事件检测系统的应用

2.1 应用环境和应用原因

雷达系统通过电磁波发射和接收反射波的信号，获得位置、速度等信息，实时准确地检测车辆、行人、坠落物、动物的反射信号，实时分析收集到的数据后得出结果，判断是何种交通事件。因此，与其他事件检测技术不同，雷达检测技术受外界环境变化的影响小，不受天气和亮度等客观环境变化的影响，同时探测距离较远，工作效率高，即使在环境较复杂的隧道内部，其检测准确率和可靠性也很高，能够保证极低的误警率。

雷达事件检测系统具备设备故障自检测自报警功能，可以针对系统各部件死机、系统过热、采集卡故障等事件做出恰当的处理，保证系统在出现意外情况时实现最大限度的可用性;或者在极端的情况下保证系统设备不损坏，方便维护设计，一般的故障处理可以不使用工具就能完成。设备主动进行故障检测，检测到故障后自动向后端发送，以便系统及时获得采集设备的运行状态。系统具备故障自检功能，故障信息在本地提示的同时，可将故障报警信息发送到中心服务器。

2.2 应用方案

雷达事件检测系统在运行的过程中能够实现360°持续扫描监测周围事件信息并实时上传，同时能够很好地与管理平台软件、多功能分析软件等兼容。雷达事件检测系统通过平台控制系统，控制雷达传感器不断扫描监测范围内的路况信息，分析软件系统负责实时翻译雷达监测到的现场路况信息来检测交通事件。根据设定的相关规则设置智能报警功能，对不同交通事件进行远程报警。雷达检测系统既可以单个检测单元单独工作，也可以实现多个检测单元协同线面结合大范围监测，实现各种复杂交通环境的覆盖检测。雷达检测设备可以安装于道路的各个位置，包括路侧立杆、道路中间龙门架、隧道侧壁、桥梁架等位置，占用空间小、安装快捷方便，能够根据不同场合需要优化设备的使用数量和使用效率，降低使用成本。

在雷达事件检测系统检测到道路交通事件触发报警的同时，雷达检测系统能够自动调控雷达参数、调整雷达频率以及收集所有雷达接收到的原始数据，对其进行分析处理以后，将结果通过网口传送给现场控制器。现场控制器会根据雷达控制器传送过来的信号，进行汇总处理，同时进行空间坐标转换，将雷达信号与高清摄像机联系起来，实现雷达与摄像机联动以及与系统信息融合。同时通过光纤网络将融合的结果传送给监控中心服务器，供监控人员核查事件的详细信息（见图2）。结合多功能分析软件系统设定的规则和算法，参照真人对交通事件的评估办法，触发其他智能环境监测系统传感器进行工作，协同应急救援系统做出应急预案，在获得授权的情况下指导紧急救援，提高道路管理部门的工作效率，降低交通事故的发生概率，挽回司乘人员的生命财产损失。

2.3 安装要求

根據微波工作的原理，应侧向安装雷达检测器检测每个车道的交通事件、行人事件、抛洒物、车辆平均速度等信息，而且需要考虑检测的车道数和立柱位置的因素。为了降低大型车完全遮挡的情况，检测器的安装高度应尽量高，如高于地面6 m。雷达检测器的安装立柱需设置在第一探测区外，后置距离（就是距离最近一条需要探测的车道的距离）要能保证波束的投影可以覆盖所有需要检测的车道，同时保证投影与检测道路近似平行。根据雷达检测器需要检测的车道数选择合适的安装高度和合理的后置距离，可以确保更好地收到车辆侧面的反射信号（见下页图3）。在弯曲的隧道里，其监测能力会受到一定的限制，所以在安装的过程中必须全面计算安装所需要的雷达检测器个数和安装的距离。如果仅仅监控普通道路应当安装在距离地面2 m的地方;如果需要监测多个车道，则需要安装在4～5 m的高度;当需要监测整体的道路布局时，雷达可以安装在距离路面8 m的高度。

雷达事件检测系统的安装必须考虑防雷措施，系统安装必须设置良好的防雷接地。建议电源设置多重防雷措施，如模块防雷、空气开关、防浪涌插排、开关电源器件防雷等。同时，需要保证稳定可靠的数据通讯链路系统，构建综合信息处理控制子系统和各个监测站点数据、中心服务器链路的联通。

2.4 软件系统

管理平台软件用于控制雷达事件检测系统的具体工作，包括探测器扫描、接收数据、事件追踪控制、设备自检、触发视频监控协同工作等。通过多功能分析软件用于实时翻译、分析雷达检测系统检测到的路况信息，将检测信息和被处理的对象进行各种运算，分析事件位置、方向、速度、形状和运动轨迹等。

当交通事件发生时，雷达检测系统会对具体事件发生的地点及相关物体进行及时监测，通过多功能分析软件将检测信号进行实时分析处理，并且将事件信息及时传达到管理平台，通过管理平台调用视频监控系统监视事件发生区域的实时路况信息，同时根据设定的业务规则进行事件报警，触发应急指挥系统生成应急预案，辅助管理人员进行应急处置。

3 雷达事件检测系统的监测应用

雷达事件检测系统能够实现多车道覆盖、硬路肩、隧道和桥梁的自动监测。

多车道覆盖监测主要应用于机动车多车道的监测，在中央路线上设置一个监测系统对路况进行实时的在线监测，通过对有效区域的监测集中显示事件发生的地段和该地段的路况信息。

硬路肩监测系统主要是监测事件发生区域和事件车辆，忽略其他车道的缓行车辆。当路面开阔或道路容量增加时可以用此系统检查路面的运行状况，同時实现多个车道的全方位覆盖。

隧道自动监测系统主要是监测隧道内的交通状况，包括运行车辆、行人和交通事故等。雷达检测视野的线性特点会直接影响雷达的检测质量，为了得到最佳的检测效果，必须要将雷达安装在隧洞弧线的外切线位置，同时按照隧道弯曲度合理配置足够的检测雷达，才能实现对隧道路况的全面覆盖监测。

4 结语

越来越复杂的高速公路道路交通环境，难免会引起各种交通事件，甚至引起交通事故、交通拥堵等问题，直接或间接地影响广大司乘人员的财产安全和人身安全。如果能够对交通事件进行准确的检测、预判，将能够预防和减少交通事件、交通事故的发生。如果交通事件引起了交通事故的发生，则能够及时、准确检测到，并采取有效的应急措施，也可以避免二次事故的发生。对交通事故及时检测并采取紧急救援，可将事故伤亡率降到最低。对于路况的实时监测，采取有效的交通管理和疏导，还能够有效地减少交通事件发生的几率。未来雷达事件检测系统可以充分发挥其性能优势，在我国高速公路运营管理当中大有可为。

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