Ниже представлен краткий аналитический обзор существующих детекторов транспорта, базирующийся на результатах испытаний, проведенных за последние годы по заказу Федеральной Дорожной службы (Federal Highway Administration) США Департаментом транспорта штата Миннесота, совместно с фирмой SRF Consulting Group Inc. и Техасским институтом транспорта, при участии Департаментов Транспорта штатов Юта и Вирджиния. Использованы также данные, предоставляемые фирмами-изготовителями. Кроме того, в настоящий обзор включены результаты сравнительных испытаний детекторов радарного типа, проведенных по решению NATMEC при поддержке и участии 16 штатов США.
Испытаниям подвергались детекторы транспорта, представляющие 8 технологий. Испытания проводились как на скоростной трассе, так и на перекрестке. Для базовой калибровки использовались петлевые детекторы.
При проведении сравнительных испытаний точности, надежности, стоимости, простоты обслуживания, влияния климатических условий использовались следующие детекторы транспорта:
Autosense II производства Swartz Electro-Optics (активный инфракрасный),
3M microloops (магнитный),
SAS-1 призводства SmarTek (акустический),
IR 254 производства ASIM (пассивный инфракрасный (PIR)),
DT 272 производства ASIM (пассивный инфракрасный/ультразвуковой),
TT 262 производства ASIM (пассивный инфракрасный/ультразвуковой/радарный),
Видеосистемы Autoscope Solo, Autoscope Solo Pro производства ISS,
Видеосистемы VIP производства Traficon
Видеосистемы Vantage производства Iteris,
RTMS (радар)производства EIS,
SmartSensor SS105 (радар) производства Wavetronix.
В качестве базового детектора использовался стационарный индуктивный детектор транспорта Peek ADR-6000.
Ниже приведено краткое описание детекторов транспорта различных технологий и представлены их технические характеристики в виде сравнительных таблиц.
Детектор транспорта IR 254 производства ASIM
В детекторе использована пассивная инфракрасная технология. Детектор позволяет контролировать одну полосу движения; устанавливается над полосой движения или на боковом столбе. При установке на боковом столбе должен быть направлен навстречу потоку движения. Во избежание ошибок/сбоев в работе детектора предпочтительнее установка над полосой движения.
Преимущество этих детекторов в простоте крепления, надежности, простоте обслуживания.
Недостатки: при плотном потоке погрешность определения скорости движения составляет 10% от средней скорости в сторону уменьшения.
Считываемая информация: подсчет количества транспортных средств (ТС), оценка средней скорости движения, классификация ТС по длине, обнаружение присутствия ТС. Способность регистрации присутствия ТС в детектируемой зоне позволяет использовать детектор на перекрестках, в плотном потоке ТС и в «пробках».
Детектор транспорта DT 272 производства ASIM
Детектор использует одновременно две технологии – пассивную инфракрасную и ультразвуковую. Детектор устанавливаетя над полосой движения или на боковом столбе на высоте 6 м и предназначен для наблюдения за потоком транспорта на короткой дистанции (не более 12 метров). Расхождения в показаниях по сравнению с петлевым детектором составляет 8,7% при инсталляции над полосой движения и 0,8% при установке на боковом столбе.
Недостатки: нестабильность показании при установке на столбах сбоку от полосы движения.
Измеряемые параметры: наличие ТС, скорость ТС, классификация ТС.
Детектор транспорта производства ASIM
Детектор сочетавет в себе три технологии: пассивную инфракрасную, ультразвуковую и радарную. Детектор устанавливается только над полосой движения.
Преимущества: простота инсталляции и калибровки, высокая точность.
Расхождение показаний по сравнению с петлевыми детекторами при подсчете количества ТС составляет 2,8% при установке детектора на высоте 6,5 м и 4,5% при установке высоте 5м.
Наиболее поздней разработкой детекторов этого типа являются детекторы серии TT290, позволяющие классифицировать до 8 классов ТС, самонастраивающиеся, позволяющие определять ТС, движущиеся в неверном направлении. Погрешность определения скорости составляет не более 3%.
Autoscope Solo производства Image Sensing Systems, Inc.( ISS)
Autoscope Solo представляет собой видеосистему с камерами, закрепленными над полосой движения или на столбах, сбоку от дороги. Наилучшие результаты достигаются при установке Autoscope над серединой полосы движения на высоте 9м. Расхождение с базовым детектором при определении объема потока составляет менее 5% для трех полос движения. Точность определения скорости движения по сравнению с петлевыми детекторами в среднем составляет 7% для первой полосы, 3,1% для второй полосы и 2,5% для 3-ей полосы.
Более поздней версией Autoscope Solo является Autoscope Solo Pro с интегрированными процессором и камерой. Позволяет контролировать 4 полосы движения.
Погрешность подсчета плотности потока составляет 5-10% при нормальном движении, но ухудшается при сильном падении скорости, особенно в ситуации, когда ТС полностью останавливается, а затем трогается с места. При нормальном потоке имеется тенденция с завышению результатов подсчета, а при плотном потоке – к занижению. Во всех случаях погрешность не превышает 10%.
С точки зрения точности определения скорости и занятости полос движения Autoscope Solo Pro является лидером из всех существующих детекторов. Погрешность определения этих параметров составляет менее 3%.
Autosense II производства SEO
Детектор транспорта Autosense II является активным инфракрасным детектором. Предназначен для мониторинга одной полосы движения, устанавливается на высоте 6-7 м над полосой движения. Точность при определении объема потока составляет 0,7%, что находится в пределах погрешности петлевого детектора. Точность измерения скорости потока составляет 5,8%.
Считываемая информация: наличие ТС, положение в полосе движения, скорость, классификация.
Применяется для мониторинга транспортного потока на скоростных трассах, контроля клиренса на мостах и в тоннелях, на пропускных пунктах платных дорог, а также как высокоточный триггер для видеокамер.
Iteris Vantage производства Iteris Inc.
Видеосистема Iteris Vantage позволяет контролировать 3 полосы движения. Iteris Vantage при испытаниях показал некоторую нестабильность результатов при подсчете ТС. Подобно Autoscope, Iteris занижает результаты при плотном потоке и завышает при нормальном движении. С точки зрения определения скорости потока Iteris Vantage показал наиболее высокие результаты среди всех испытываемых приборов. Погрешность как при пиковом трафике, так и при нормальном движении находится в пределах 5%. Измеряемые параметры: количество ТС для каждой полосы движения, скорость ТС в каждой полосе движения, занятость полосы, концентрацию ТС в каждой полосе, классификацию ТС, интервал движения. Детектируются также изменение направления движения и внезапное изменение скорости.
RTMS производства EIS
Детектор транспорта RTMS использует радарную технологию. Наибольшая точность в подсчете ТС и определении скорости достигается при определении при установке RTMS над полосой движения.
Однако наиболее популярное применение RTMS – установка поперек полос движения на боковых столбах. При этом обеспечивается достаточная точность определения параметров движения. При установке поперек потока детектор покрывает до 8 полос движения. Установлено, что имеется тенденция к занижению показаний как во время плотного трафика, так и при нормальном движении. Кроме того, на точность подсчета ТС влияет расстояние (удаленность прибора от полосы движения, в которой производится подсчет ТС), а также преграды. Точность определения скорости движения составляет 5-10 миль/час.
Влияние погодных условий и влияние света фар минимизировано.
Считываемая информация: объем потока, занятость полос, скорость, классификация ТС.
SmartSensor SS105 производства Wavetronix
Детектор представляет собой цифровой радар.При установке поперек потока покрывает 8 полос движения. Влияние погодных условий и берьеров незначительно. Измерения объема транспортного потока, занятости полос, скорости транспортных средств и их классификации может производиться одновременно в 8 полосах движения.
Детектор может устанавливаться как над полосой движения, так и на столбе сбоку от полосы движения. Детектор является самонастраиваемым и автоконфигурируемым. Детектор может быть переконфигурирован и откалиброван дистанционно.
Осадки и изменение температурных условий на точность показаний детектора не влияют.
Влияние барьеров или частично загороженных транспортных средств на SmartSensor незначительно.
Считываемая информация: объем потока ТС, средняя скорость движения, занятость полос движения, обнаружение присутствия ТС, классификация ТС
SAS-1 производства SmarTek
SAS-1 – пассивный акустический детектор, устанавливаемый на столбах сбоку от дорожного полотна и позволяющий контролировать 5 полос движения. Точная регулировка не требуется, так как сенсор покрывает достаточно широкую область. Рекомендованная высота установки составляет 7.5 – 12 м, а расстояние от полотна дороги – 3-6 м. Дает удовлетворительные результаты при нормальном потоке. При плотном потоке – тенденция к уменьшению показаний.
Отмечается высокая точность определения параметров при нормальном движении и снижение точности показаний при медленно движущемся потоке.
Существенным недостатком детектора является его зависимость от погодных условий. Например, при сильном дожде точность определения скорости движения падает.
Считываемая информация: подсчет ТС, занятость полос движения, скорость ТС.
VIP производства Traficon NV
Система видеодетектирования, предназначенная для одновременного мониторинга 3-х полос движения. Испытания системы видеодетектирования VIP показали, что абсолютная разница между показаниям петлевого детектора и VIP при определении объема потока при установке системы на высоте 6.5 м составляет менее 5% для всех 3-х полос движения. Определяет объем потока, скорость, длину затора, альтернативное движение, классификацию ТС, расстояние между ТС, занятость полосы, остановившиеся ТС. Для мониторинга крупных развязок рекомендуются модели VIP3.1 и VIP3.2 , работающие с одной камерой и с двумя камерами соответственно. С помощью специального расширительного модуля, имеющего 2 или 4 цифровых входа/выхода количество инсталлируемых камер может быть увеличено. Система Viewcom обеспечивает передачу данных, сигнализацию об инциденте, видеоизображения на удаленный компьютер.
3M Microloops производства ITS
Система 3M представляет собой магнитный детектор и состоит из 3-х компонентов: пробника Canoga Model 702, процессор Canoga C800 series и программного обеспечения 3M ITS Link Suite. Компонентами пробника Model 702 являются магнитный сенсор, трубный контейнер специальной конструкции и проводящие и подсоединительные кабели. Конструкция помещается под дорожным полотном на глубине 0.5-1м, при этом полного разрытия проезжей части не требуется, т.к. конструкция инсталлируется путем «прокалывания» дороги. Основным требованием к установке пробника является его строго вертикальное расположение. При пересечении транспортным средством места установки пробника происходит изменение индуктивности, данные передаются на процессор Canoga C800 и при помощи программного обеспечения, входящего в состав системы, производится накопление и обработка полученных данных. Погрешность определения объема потока, скорости движения составляет менее 2,5%.
Peek ADR-6000 производства Peek Traffic Inc.
Индуктивный петлевой детектор, показания которого приняты за основу как базовые для сравнения показаний детекторов нестационарных технологий.
Индуктивные петлевые датчики предназначены для сбора следующей информации: обнаружение присутствия ТС, занятости полосы, скорости движения, классификации ТС.
Принципиальная схема индуктивного петлевого детектора:
«Спектр1» производства ЗАО «Ольвия»
На Российском рынке представлены радарные детекторы «Спектр1» , выпускаемые ЗАО «Ольвия» и обеспечивающие регистрацию ТС и сбор статистической информации о транспортном потоке (интенсивность движения, занятость зоны, среднюю скорость, количество длинномерного транспорта). Детектор устанавливается сбоку от полосы движения на расстоянии 3 м и высоте 5м. Согласно данным производителя, детекторы обеспечивают регистрацию как движущихся, так и остановившихся ТС. Вероятность регистрации ТС, проходящих через зону контроля составляет 96%. Границы обзора составляют от 4 до 60м. Согласно производителю, технические характеристики данных детекторов сходны с техническими параметрами RTMS.
TrafiCam производства Traficon
Интересной разработкой является также видеосистема TrafiCam, представляющая собой камеру и детектор, интегрированные в одном сенсоре. TrafiCam sensor позволяет, используя видеоизображение, точно позиционировать детектируемые зоны. Определяет наличие ТС (до 4 полос движения), чувствителен к изменению направления движения. Легко инсталлируется, надежно работает при любых погодных условиях, вне зависимости от типа дорожного покрытия. Имеет 4 оптически изолированных цифровых выхода, что позволяет подсоединить каждую детектируемую зону к отдельному выходу. Рекомендуется для установки на второстепенных перекрестках.
В Таблице 1 приведена информация об типе измеряемых параметров детекторов различного типа, а также тип их установки и интерфейса.
В Таблице 2 представлены результаты испытаний детекторов различного типа. Значения погрешностей при определении объема и скорости потока отражают абсолютный процент разности показаний детектора и базового петлевого сенсора в течение 15-минутного интервала времени. Для сравнения в этий же таблице приведены данные производителей, касающиеся точности работы детекторов.
В Таблице 3 представлены качественные показатели влияния окружающей среды на работу детекторов транспорта различных типов
Преимущества и недостатки некоторых технологий измерения представлены в таблице 4.
Таблица 1. Сравнительная таблица измеряемых параметров
| Производи-тель, Детектор | Техноло-гия | Измеряемые параметры | Установка | Интерфейс |
| ASIM, IR254 | пассивный инфракрасн | Подсчет, объем, скорость,классификация по длине, присутствие (вкл.неподвижные) | над полосой движения, сбоку от дорожного полотна | RS485 |
| SEO , Autosense II | активный инфракрасн | Скорость, классификация, направление движения, позиция на полосе, длина и высота ТС | над полосой движения | RS422, RS232, fiber-optic |
| ITS , 3M microloop | магнитный | Присутствие, подсчет, объем, скорость, длина ТС, занятость | под дорожным полотном | RS232 |
| EIS , RTMS | радар | Присутствие, вкл. неподвижные ТС объем, скорость, классификация, занятость, направление движения | над полосой движения, сбоку от дорожного полотна | RS232 |
| Wavetronix, SS105 | радар | Объем, занятость, скорость, присутствие ТС, классификация | над полосой движения, сбоку от дорожного полотна | RS232, RS485 |
| SmarTek , SAS-1 | Пассивный акустическ пассивныйакустическ. | Присутствие, подсчет, скорость, занятость | сбоку от дорожного полотна | RS232 |
| ASIM, DT 272 | PIR/ ультразв. | Подсчет, объем, классификация по высоте, занятость, присутствие, вкл. неподвижные ТС | над полосой движения, сбоку от дорожного полотна | RS232 |
| ASIM, TT262 | PIR/ ультразв./ допплер радар | Подсчет, объем, скорость, классификация по типу ТС, занятость, присутствие, вкл.неподвижные ТС, интервал движения | под полосой движения | RS485 |
| Traficon, VIP | Видео | Скорость, объем, классификация, занятость, плотность потока, интервал движения | над полосой движения, сбоку от дорожного полотна | RS232, RS485 |
| Iteris Inc., Iteris Vantage | Видео | Подсчет, скорость, направление движения, классификация по длине (3 типа), занятость, наличие неподвижных ТС | над полосой движения, сбоку от дорожного полотна | BNC video input&outpit, NTCS, PAL.
RS232.
RJ-45 |
| ISS, Autoscope Solo | Видео | Объем, занятость, скорость, направление движения, классификация (3 класса) | над полосой движения, сбоку от дорожного полотна | RS232 |
| Peek Traffic Inc, ADR6000 | Индуктивн.(базовый) | Подсчет, классификация | Под дорожным полотном | Нет данных |
| Зао «Ольвия», Спектр1 | Радар | Интенсивность движения, занятость, скорость, количество длинномерного транспорта | сбоку от дорожного полотна | Нет данных |
| Traficon , TrafiCam | Видео | Наличие ТС, позиционирование ТС, направление движения | сбоку от дорожного полотна | RS485 |
Таблица 2. Сводная таблица результатов испытаний детекторов различного типа
Детектор | Технология | Установка | Полосадвиже-ния | Погрешность при определении скорости1 | Классифи-кация | Погрешность при определении объема потока1 |
| Результаты испытаний | Данные произво-дителей | Результаты испытаний | Данные произво-дителей |
| ASIM, IR 254 | Пассивный инфракрасный (PIR) | сверху | 1 | 10.8% | 10 | В зависимости от длины ТС | 10.0% | 3 |
| ASIM, DT 272 | PIR/ ультразв. | сверху | 1 | - | Нет данных | | 8.7% | Нет данных |
| сбоку | 1 | - | 0.8% |
| ASIM, TT 262 | PIR/ультразв./ радарный | сверху | 1 | 4.4% | 3 | 2 группы | 2.8% | 2,8 |
| ISS, Autoscope Solo | Видеодетектор | сбоку | 1 | 5.7% | 0,8-3,1% | 3 группы | 2.3% | 2,1-3,5% |
| 2 | 6.0% | 2.7% |
| 3 | 7.4% | 2.0% |
| сверху | 1 | 7.0% | 2.2% |
| 2 | 3.1% | 1.5% |
| 3 | 2.5% | 1.6% |
| SEO, Autosense II | Активный инфракрасный | сверху | 1 | 5.8% | 5,8% | Высоту и длину ТС | 0.7% | 0,7% |
| SmarTek, SAS-1 | Акустический | сбоку | 1 | 5.4% | 3,4-4,8% | | 12.0% | 4-6,8% |
| 2 | 6.3% | 6.7% |
| 3 | 4.8% | 7.3% |
| Traficon NV, VIP | Видеосистема | сбоку | 1 | 7.7% | 2-5% | 3 группы | 3.4% | 3-7% |
| 2 | 4.4% | 1.9% |
| 3 | 2.3% | 3.7% |
| сверху | 1 | 3.3% | 4.4% |
| 2 | 5.8% | 2.7% |
| 3 | 7.2% | 4.8% |
| ITS, 3M Microloop | Магнитный | под дорожным полотном | 1 | 4.9% | 1,4-4,8% | В зависимо-сти от длины ТС | 2.4% | 2,5-5% |
| 2 | 2.2% | 2.5% |
| 3 | 1.4% | 2.3% |
| под мостом | 1 | 1.8% | 1.2% |
| Iteris Inc, Iteris Vantage | Видеосистема | | 1 | 5.4% | 2-5% | 3 группы | 12.5% | 5-12% |
| 2 | 2.6% | 5.1% |
| 3 | 1.2% | 7.3% |
| EIS, RTMS | Радар | сбоку | 8 | 4,4%-9,0% | +/-2% | 4 группы | 2,4%-8,6% | 5% |
| Wavetronix, SS105 | Радар | сбоку | 8 | 3,0%-9,7% | 15% | 3 группы | 1,4%-4,9% | 0,2% |
| ADT6000 | Индуктивный(базовый детектор) | Под дорожным полотном | 8 | 1.2-5% | | В зависимо-сти от длины ТС | 2-3% | |
1- Результаты, представленные в таблице, получены при оптимальной высоте крепления каждого сенсора.
Таблица 3. Влияние окружающей среды и плотности движения на работу детекторов различных технологий
Тип детектора | Влияние окружающей среды | движение |
| Устойчивость к повреждениям при внешних воздействиях (дождь, снег, пр.) | Ветер | Температура | Свет фар | Высокая плотность потока | Низкая плотность потока |
| Стационарный | Индуктивный | √ (1) | √ | x | √ | √ | √ |
| Магнитный | √ (1) | √ | √ | √ | √ | √ |
| Мобильный | Активный инфракрасный | x | √ | √ | √ | √ | √ |
| Пассивный инфракрасный | √ | √ | √ | √ | √ | √ |
| Радарный | √ | √ | √ | √ | x | √ |
| Ультразвуковой | √ | √ | √ | √ | √ | √ |
| Пассивный акустический | x | √ | x | √ | x | √ |
| Видеосистемы | x | x | x | x | √ | √ |
√ - влияет
x- не влияет
(1) Возможны механические повреждения.
На Рис.1 и 2 представлены результаты исследований Техасского транспортного института, демонстрирующие погрешности работы детекторов различного типа по сравнению с «базовым» петлевым детектором как функцию скорости. Падение средней скорости, замеренной в 5-минутном интервале, ниже 40 миль/час дает существенную разницу в погрешностях всех приборов по сравнению с базовым петлевым детектором Peek ADR-6000, который использует индуктивную технологию и имеет 4 петли на каждую полосу движения. На графиках базовый детектор ADR6000 представлен красным цветом.
Рис.1. Погрешности детекторов различного типа при определении скорости движения по сравнению с базовым детектором индуктивного типа. По оси абсцисс отложено время, по оси ординат – средняя скорость движения в 5-минутном интервале. Тест проводился в утренние часы «пик» на скоростной трассе.
Рис.2. Погрешности детекторов различного типа при определении количества ТС по сравнению с базовым детектором индуктивного типа. По оси абсцисс отложено время, по правой оси ординат – средняя скорость движения в 5-минутном интервале, по левой оси ординат – отклонение от показаний тестируемых детекторов по сравнению с базовым детектором ADR6000 (в %). Тест проводился в утренние часы «пик» на скоростной трассе.
Таблица 4. Преимущества и недостатки некоторых технологий измерения
Технология | Преимущества | Недостатки |
| Пассивная / активная инфракрасная | - Простота установки
- Надежность
- Утойчивость к воздействию окружающей среды
| - Покрывает 1-2 полосы движения
- Ораничение погодных условий для активных инфракрасных датчиков обычно подобно человеческому глазу
- Классификация базируется на исследовании высоты объекта, а не длины
- Работа пассивных датчиком ухудшается при дожде и снегопаде.
|
| Радар | - Тяжелые климатические условия не влияют на работу детектора
- Прямое измерение скорости
- Одновременно обслуживает неколько полос движения
| - Плохо работает на перекрестках при подсчете объема транспортного потока
|
| Ультразвуковая | - Простота установки
- Одновременно обслуживает неколько полос движения
| - Работа ухудшается при сильных колебаниях температуры и турбулентности потока воздуха
- Измерение занятости полос на трассах при высоких скоростях может ухудшаться
|
| Пассивная акустическая | - Пассивное детектирование
- Одновременно обслуживает неколько полос движения
- Нечувствительность к осадкам
| - Уменьшение точности показаний при работе при низких температурах
- Ряд моделей этой технологии не рекомендован к применению в условиях движения «останов-трогание»
- Ухудшается работа в условиях посторонних звуковых помех
|
| Видео | - Одновременно обслуживает неколько зон и несколько полос движения
- Простота установки и перенастройки детектируемых зон
- Возможность сбора больших массивов данных· Широкая зона детектирования
| - Воздействие тяжелых климатических условий, тени, резкие перемещения ТС из одной полосы в другую, обледенение, смена дня и ночи могут влиять на работу камер
- Некоторые модели камер восприимчивы к сильному ветру
- Большие объекты наблюдения могут загораживать маленькие
|
Общие рекомендации:
При выборе детекторов транспорта следует руководствоваться техническими решениями, обеспечивающими оптимальный выбор систем для наблюдения за транспортным потоком с точки зрения экономической эффективности и технической надежности.
Анализ результатов испытаний детекторов транспорта различного типа показывает, что на сегодняшний день ни одна из технологий не может быть признана наилучшей для всех типов сведений, получаемых от детекторов транспорта, а именно,
- плотность потока
- скорость транспортных средств
- тип транспортных средств
- наличие транспортных средств на определенной позиции
- аппаратная надежность.
Поэтому, для достижения наилучших результатов при выборе детекторных систем в соответствии с принципом специализированности оборудования предлагается применение систем различного типа.
При этом в качестве наиболее важных критериев оценки рассматриваются следующие:
- Разрешающая способность, а том числе количество зон детектирования для одного детектора;
- Измеряемые параметры транспортного потока (объем движения, средняя скорость, процент времени занятости зоны, состав потока по категориям, средний интервал времени между транспортными средствами в зоне);
- Точность измерения;
- Установка и настройка (установка без проведения строительно-монтажных работ в дорожном полотне проезжей части, возможность установки поперек и вдоль транспортного потока, а также под углом к потоку, дистанционная настройка с помощью PC, подключаемого через порт RS232.