專利名稱：一種自行車群體流量的檢測方法
技術領域：
本發(fā)明屬于非電量電測信息技術領域。
1988年我國自行車保有量已超過二億輛，是城鎮(zhèn)居民的通用出行工具。在大城市和特大城市的主干道上，交叉口的流量高峰每小時可達1～2.4萬輛，形成潮水般的自行車群體流。國外，戰(zhàn)后都經歷了交通現代化的過程。為測量交通量，他們的重點是開發(fā)各種新穎的機動車檢測器。例如，英國的Plessey公司的ST車輛檢測器，Sarasota公司的VC系列交通流量分析儀，普遍采用電感式環(huán)形線圈來檢測機動車流，它們不被用來檢測自行車流。丹麥Ericsson集團DANSK信號公司的JCF系列智能檢測器，標稱能測自行車，但對密集行進的自行車流卻是無能為力的。國內，1984年丹東電子研究所推出的JZJ型交通量自動記錄分析儀，采用橡皮踏板內含固定壓簧開關作傳感器，它能記錄檢測孤立行進的自行車，而對自行車群體流同樣無能為力。1986年交通部重慶公路研究所推出地磁式車輛檢測器，經重慶市公安交通管理研究所等再開發(fā)，制成自行車檢測器，因其傳感器空間感知范圍有限，需要多個測頭并排成組才能檢測并行的自行車流，但給出的是群體當量值而非實時流量。對于靜態(tài)車輛數，它測不出來。
本發(fā)明的目的是提供一種自行車群體流量的檢測方法。應用該方法已制得一種智能化檢測儀器。本發(fā)明用于自行車群體流量的測量，包括1、在自行車分隔道內，通過某一觀察斷面的流量檢測;2、在交叉口停車線前某一范圍內滯留著的排隊自行車數量的檢測。
本發(fā)明所述的檢測方法是按照檢測車流的狀態(tài)分為通過型和靜態(tài)型兩種檢測方式。通過型檢測方式是對在自行車分隔道內，通過某一觀察斷面的流量，即每分鐘通過該斷面的自行車數量的檢測。靜態(tài)型檢測方式是對在交叉口停車線前某一范圍內滯留著的排隊自行車數量的檢測。對于上述兩種檢測方式分別建立通過型和靜態(tài)型兩種識別模式，分別采用特定形狀的電感環(huán)形線圈作為感知元件，將通過型方式傳感器和靜態(tài)型方式傳感器組合起來，借助電子開關的高速切換，共用一組頻率-時間脈沖轉換裝置，經過量化后送入微處理機進行計算識別，實現或數碼顯示，或打印輸出，或輸入PC機，或輸入交通控制系統(tǒng)。就通過型檢測方式而言，在固定斷面處觀察，具有隨機、離散、模糊的性質。只要車流密度不超過飽和程度，在經歷幾個并行與參差銜接的集團混行序列后，總會有單一車輛的出現，通常在每分鐘內，至少出現一次?；?，設計出一個隨機動態(tài)檢測系統(tǒng)它能將群體中的單一車輛甄別出來，計算其時空存在量，求得單一車輛的實時當量;然后以此來量度可分段的混行序列，得出模糊解。為能甄別單一車輛，設計了特定形狀的電感環(huán)形線圈作為感知元件，如

圖1所示，其造型為平行四邊形，為2～5匝，與道路延伸方向大致成45°角，一個端邊應盡量靠近人行道，另一端邊應靠近快車道分界線，端邊凈距為33～35cm，斜邊長視路面寬度L而定，為
L。此線圈由直徑大于φ0.3mm的高強度漆包線，或有絕緣護套的導線繞成，線圈布設在自行車分隔道內，或直接膠在路面上，或埋在路面下，深度可達20～25mm，此線圈經過饋線(允許長200米)接到第一級振蕩器，構成通過型檢測方式傳感器。自行車通過線圈時，傳感器的振蕩頻率隨自行車與線圈的相關位置變化而變化，其頻率增量與前輪行進位置有關。感知量，即頻率增量，對通過型方式，呈現4峰3谷的特征波形。如圖3所示。D-前輪著地點距線圈進線的距離。對26英寸自行車或28英寸，24英寸自行車均呈相同的特征波形，且特征波形與車速無關，即檢測值與自行車車速無關。此波形是反映自行車行進的根本特征。識別波形特征是識別單一車輛的契機。對于混行序列，通過電感環(huán)形線圈時，傳感器得出雜亂的頻率增量波形，但這是一種隨機-離散(可分段的)群體波，可按段落來進行識別，識別模式為△采用實時動態(tài)數據處理的原則;
△識別特征波，即識別在某一時段內出現單一車輛的次數和波形，求出特征波的幅值×時距的平均值，作為識別群體波形的動態(tài)相對基準;
△統(tǒng)計出下一計測時段內群體波的波形面積，峰的個數及其幅值;
△按下列公式計算群體波內涵車輛數N6
式中，W(t)為群體波波函數;SU為單一車輛感知波形面積的平均值，即動態(tài)相對基準;K為與群體車流波形面積和波峰個數、峰值平均值有關的比例系數;
△記下新的單一車輛波形。同樣適時計算其波形面積的平均值，構成新的動態(tài)相對基準;并用來量度后來的可分段的群體波。這種實時動態(tài)識別模式，可有效地克服環(huán)形線圈振蕩器嚴重的頻率漂移帶來的種種麻煩，使檢測得以實現，而且能給出相當準確的實時車流量數據。就靜態(tài)型檢測方式而言，采用另一種特定形狀的電感環(huán)形線圈作感知元件，如圖2所示，其造型為梳狀矩形，單匝順(或逆)時針方向環(huán)形繞制，線圈平面的前方與自行車停車線取齊(或稍出頭)，縱向長度大致10米，處于外層的長邊應盡量靠近快車道和人行道，它與內層導線組成梳狀條紋，梳孔間距取50～60cm，允許最內層的一個梳孔間距取30～60cm，此線圈接到第一級振蕩器的饋線允許長200米。此線圈由直徑φ0.8mm左右的高強度漆包線(或有絕緣護層的導線)繞制，線圈的布設要求同前述相同。此線圈通過饋線接到第一級振蕩器，構成靜態(tài)型檢測方式傳感器。把單輛自行車滯留于線圈內，車身取向基本上與梳狀條平行，隨著自行車滯留位置的不同，即車身與梳條距離不同，則線圈感知量，即頻率增量也不同。顯然，經過多次不同位置的滯留，可以求出一個平均值，相當于統(tǒng)計性的單車當量。對于滯留在線圈內的車群，顯然是亂排的，但從梳狀條看過去，好象是有序的，可以用統(tǒng)計方法來量度，得出模糊解。靜態(tài)型識別模式為△采用動態(tài)分時段識別的原則;
△建立識別基準，即當線圈內只有一輛自行車時，測量其感知的頻率增量，求出平均值，轉化成比例系數，存入內存，記為Ks;
△在某個分時段內(含幾個紅綠燈信號周期)，以線圈感知到的最低頻率量作為參考零點，記為Po，并記錄此零點的漂移量;
△在下一分時段內，按設定的取樣時間，計測感知的頻率量有P1，P2，P3，……，選出其中的的最大值，記為Pi(max);
△按下列公式計算靜態(tài)排隊滯留車輛數NsNs＝Ks(Pi(max)-Po)△選出這一分時段內的最小頻率感知量，判斷是否合于振蕩器的頻率漂移趨勢。如果符合，作為再下一個分時段的Po;否則，則仍取上一分時段的Po，加上修正值后，作為新的參考零點。這樣，可有效地減除振蕩器嚴重的頻率漂移給計測帶來的種種困難，而且得到一定準確度的靜態(tài)滯留著的排隊自行車數量。
本發(fā)明的優(yōu)點是用數理統(tǒng)計方法來識別隨機、離散，模糊的自行車群體車流，建立了新穎的識別模式，開發(fā)了一種檢測自行車群體流量專用的特定形狀的電感式環(huán)形線圈作為感知元件，與微處理機相結合，便能實現實時動態(tài)的自行車群體流量的檢測。電感式環(huán)形線圈具有檢測運動車輛和靜止車輛的雙重功能，由于是有源傳感器，它感知能力強，范圍大，不管路面多寬，只要布設一個線圈，且施工方便，維護簡單，是較理想的一種傳感器件。應用本發(fā)明方法已制成一種智能化檢測儀既可用于自行車交通流量調查，又可用于城市交通管理。本發(fā)明對于開發(fā)機動車-自行車綜合交通信號控制系統(tǒng)提供了可行的前景，它將為建設具有中國特色的混合交通信號計算機控制系統(tǒng)作出貢獻。
權利要求
1.一種自行車群體流量的檢測方法，本發(fā)明的特征是分為通過型和靜態(tài)型兩種檢測方式，分別建立通過型和靜態(tài)型兩種識別模式，分別采用兩種特定形狀的電感式環(huán)形線圈作為感知元件，將通過型方式傳感器和靜態(tài)型方式傳感器組合起來，借助電子開關的高速切換，共用一組頻率一時間脈沖轉換裝置，經過量化后送入微處理機進行計算識別，實現或數碼顯示，或打印輸出，或輸入PC機，或輸入交通控制系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的檢測方法，其特征為通過型感知元件的電感式環(huán)形線圈造型為平行四邊形，為2～5匝，與道路延伸方向大致成45°角，一個端邊應盡量靠近人行道，另一端邊應靠近快車道分界線，端邊凈距約33～35cm，斜邊長視路面寬度L而定，為
L。此線圈接到第一級振蕩器的饋線允許長200米。
3.如權利要求1所述的檢測方法，其特征為靜態(tài)型感知元件的電感式環(huán)形線圈造型為梳狀矩形，單匝順(或逆)時針方向環(huán)形繞制，線圈平面的前方與自行車停車線取齊(或稍出頭)，縱向長度大致10米，處于外層的長邊應盡量靠近快車道和人行道，它與內層導線組成梳狀條紋，梳孔間距取50～60cm，允許最內層的一個梳孔間距取30～60cm，此線圈接到第一級振蕩器的饋線允許長200米。
4.如權利要求1所述的檢測方法，其特征為通過型識別模式如下當車流密度在飽和程度內，檢測到的特征波形與自行車車速無關，采用實時動態(tài)數據處理方法，先識別特征波，再處理隨機-離散(可分段)群體波，按公式計算群體波內函車輛數N6=∫t1t2w(t)dtK×So]]>再識別新的特征波，再量度后來的可分段群體波。
5.如權利要求1所述的檢測方法，其特征為靜態(tài)型識別模式如下采用動態(tài)分時段識別的原則，建立識別基準Ks，建立某分時段內參考零點Po，在下一分段內選取Pi(max)，按公式計算靜態(tài)排隊車輛數Ns＝Ks(Pi(max)-Po)，按振蕩器頻率漂移趨勢，建立新的參考零點Po，再量度下一時段的排隊車輛數。
全文摘要
一種自行車群體流量的檢測方法，屬于非電量電測信息技術領域。本發(fā)明用于自行車群體流量的測量，包括在自行車分車道內通過某一觀察斷面的流量檢測和在交叉口停車線前某一范圍內滯留著的排隊自行車數量的檢測。運用數理統(tǒng)計方法識別隨機、離散、模糊的自行車群體流，建立了新穎的識別模式，開發(fā)了專用的特定形狀的電感式環(huán)形線圈作為感知元件，與微處理機相結合，便能實現對自行車群體流量實時動態(tài)的智能化檢測。
文檔編號G08G1/065GK1064167SQ91107338
公開日1992年9月2日 申請日期1991年3月12日 優(yōu)先權日1991年3月12日
發(fā)明者宋為群, 吳炳楚, 邱嵋, 謝勤燕, 蔣俊強, 金燕萍 申請人:公安部城市交通管理科學研究所, 無錫市經濟信息中心