卢浦大桥车流量数据偏差率增大的原因分析及改造

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1、卢浦大桥车流量数据偏差率增大的原因分析及改造摘 要： 卢浦大桥车流量的统计主要依赖于独立的车流量检测系统。 为了对数据的准确性进行有效检验，定期进行偏差率统计。针对偏差率较以往有所增大的问题，对系统各类故障现象进行深入分析，并通过系统改造、升级，有效将偏差率降低至行业规定的范围内，确保卢浦大桥车流量统计的准确性。关键词：卢浦大桥 车流量检测 车检器 偏差率卢浦大桥位于上海市中心，北起浦西鲁班路，南至浦东济阳路，全长 3.86km，是上海主要的越江设施之一， 日均车流量已达到十一万辆次左右， 远远超出了设计通行量。由于特殊的地理位置，使得大桥车流量在世博会、世游赛期间节节攀升，仅次于南浦大桥位于

2、越江设施第二位。截止到 2013 年 6 月 28 日（大桥通车十周年之际），大桥共计车流量约 3.75 亿辆次。其中，最高日流量为 148481 辆次，出现在 2012 年 10 月22 日。准确的数据统计得益于大桥独立的车流量检测系统。1、车流量检测系统组成卢浦大桥车流量检测系统由前端数据采集、传输链路以及后端数据处理三部分组成。1.1 前端数据采集部分前端数据采集部分主要指分布在不同匝道口的 4 套车辆检测器设备， 简称车检器， 其中包括覆盖所有车道的 44 个环形线圈。 4 套车检器标示符号分别为 vd1、 vd2、 vd3和 vd4。1.2 传输链路部分传输链路主要指传输光端机通过光

3、纤实现数据的通信。 卢浦大桥 4 套车检器采用两两串联的方式，即 2 套车检器共用一组光端机设备和一对传输光纤。 vd1 数据信号通过rs232 传输接口经发射端光端机至 vd2 处，匹配的中继器将 vd2 数据转换成光信号后与 vd1 数据一起传送至中控室的接收端光端机。数据通过串口服务器 9 号、 10 号端口供后端软件进行数据采集。 vd3、 vd4 与 vd1、 vd2 传输链路相同。通信光纤采用一收一发双纤传输，控制信号通过反向传输到达前端车检器。1.3 后端数据处理部分后端部分主要由独立运行的数据采集软件和数据统计软件组成。 卢浦大桥车流量数据采集软件是一组 vb 程序，以 30

4、秒为采样周期，通过串口服务器 9 号、 10 号端口轮流读取 4 套车检器数据。 数据采集后统一自动录入数据库服务器。 另有数据统计软件，可随时从数据库提取相关信息形成每日车流量统计报表。2、车检器工作原理2.1 基本原理当车辆经过埋设在路面下的环形线圈时， 车流的金属底盘在环形线圈的高频磁场的作用下会产生涡流， 而这种涡流效应反过来会对高频磁场的频率产生影响， 导致振荡频率升高。 车流检测器正是依据这一原理， 通过对频率的测定来监视车辆的存在和通过，从而实现计数和测数等各项功能。各种交通流参数由设置在现场的微处理器进行处理， 然后将处理后获得的数据通过传输链路上传至监控中心的后端软件部分。

5、车辆检测器可提供交通流量、 平均车速、 道路占用率等交通参数用以分析当时各个断面的交通状况。2.2 车检器组成卢浦大桥使用的车流检测器型号为： hvd-9020 ，其组成主要包括：传感器（即埋地环形线圈和馈线电缆）、线圈接线板、信号调理板、车检信号处理板、通信处理器及通信接口、开关电源等。3、车流量检测系统突出问题3.1 车检器偏差率统计日常工作中，对于车检器数据采集的准确率，往往用偏差率进行检验。每月选取同一时段、两个固定匝道口的监控摄像机进行录像回放，得出人工采集到的车流量数据。将人工采集数与车检器系统采集数相对比得出偏差率。偏差率 =（系统采集数 -人工采集数）人工采集数 100%根据

6、上海市城市快速路交通监控系统技术标准 规定， 车流量检测精度应大于 90%，即偏差率在 10%以内为设备允许的误差范围。 卢浦大桥在车流量统计准确性方面有更高要求，要求偏差率稳定控制在 8%以内。随着设备使用年限的增加，且长期处于 24 小时不间断运行中，系统的老化程度日益凸现，近一年以来数据偏差率较以往有所增大，以下是偏差率统计表，部分时段已超出 10%范围。3.2 突出问题分析分析 2011、 2012 年每月的监控系统养护维修报表，分析数据偏差率增大前后车流量检测系统发生的各类不稳定情况。3.2.1 数据采集软件异常由 vb 编译的数据采集软件属于较早期开发的产品，运行稳定性不高，功能较

7、单一，且缺少故障报警提示，数据录入延迟、数据缺失、溢出等情况时有发生，影响了数据的准确统计。3.2.2 传输设备故障卢浦大桥车流量检测系统采用的传输设备是进口 ge 品牌，由发送光端机、中继器、接收光端机组成。由于采购年限较早，目前国内已没有维修服务点。设备的采购、维修工作都必须经由代理商与国外原厂取得联系后进行， 周期长， 不利于故障的排查解决。且又由于采用的两两车检器串联的链路方式， 一旦一个传输设备发生故障， 将导致串联的两套车检器都无法正常传输数据，给车流量的统计造成很大影响。3.2.3 车检器硬件故障由于车检器安装于室外，常年受暴雨、高温等恶劣天气影响，尽管控制箱做了密封处理，仍难免

8、发生车检器硬件受潮、过热等故障情况。又由于设备长期处于不间断工作状态中，偶有无故死机等情况出现，即间歇性停止数据采集工作，造成部分数据的流失。3.2.4 线圈故障环形线圈是进行车辆计数的重要传感装置，通常掩埋在路面深 6cm 左右处，并用沥青热熔法浇注，避免线圈受到损坏。然而，在车辆长期的反复碾压下，路面沥青也会磨损，线圈随即暴露在外，部分线圈甚至出现断裂现象，直接影响了车流量的正确采集，是现阶段发生频率最高的故障种类。4、对策制定与实施针对车流量检测系统几大突出问题，在切实可行的基础上，制定相应的实施对策。4.1 车检器硬件设备更新升级车检器硬件设备运行至今已不分昼夜工作了近十年，更新升级势

9、在必行。为此，选用稳定性能更强大的 hvd-9023 型号设备，对 4 套车检器进行重新安装布线。在保留原有的各项历史数据统计、采样周期设置、移动记录指针、系统信息采集以及自检等功能外，新增车型判别功能，能对小型客货车、轻型客货车、大型客货车、集装箱等 9种车型进行实时判别。4.2 重新掩埋环形线圈为了从根本上解决线圈暴露、断裂的问题，对全桥 44 个环形线圈重新进行切割、铺设。4.2.1 制定夜间施工计划考虑到大桥不得全封闭作业的客观环境， 结合各个线圈的分布位置， 制定了详细的夜间施工封道作业计划表4.2.2 制作线圈线圈是车流量检测系统中的重要组成部分， 起到传感器的作用， 它的工作稳定

10、性直接影响数据采集的准确性。 线圈材料选用截面积 1.5mm2， 直径为 0.5mm 的 7 芯软铜线。制作线圈时应注意 :（ 1）周围 50cm 范围内不能有大量的金属，如井盖、雨水沟盖板等。（ 2）周围 1m 范围内不能有超过 220v 的供电线路。（ 3）制作多个线圈时，线圈与线圈之间的距离要大于 2m，避免互相干扰。（ 4）绝缘材料可以是电缆专用的聚丙烯、聚乙烯或聚氟乙烯，绝缘层平均厚度不小于 1mm，最薄处的厚度不小于 0.8mm，外径不超过 4mm。4.2.3 切割线圈槽及铺设（ 1）线圈槽尺寸：行驶方向 2m，横向 2m；线圈槽宽 8mm，槽深 6cm，切割后先清除毛刺，再用空压

11、机清扫并驱潮。（ 2）环形线圈间布置尺寸：两个测速线圈沿行驶方向间隔 2m，两个车道线圈的横向距离大于 1m；线圈圈数： 6 匝，电感量约为 150uh。4.2.4 环氧树脂浇注使用凝固时间快、附着力强、不易磨损的环氧树脂进行线圈槽浇注，待冷却凝固后槽中的浇注面会下陷， 继续浇注， 反复数次， 直至冷却凝固后槽的浇注表面与路面平齐。4.2.5 线圈测试测试线圈的导通电阻及绝缘电阻，验证线圈是否可用。敷设后环形线圈的绝缘电阻： 10m （ dc500v ）；串联电阻： 10 。4.3 改变串联的传输链路为点对点单纤传输车检器两两串联的链路方式容易导致系统故障率的升高， 这是由于一旦一个传输设备或

12、是一路光纤发生故障时， 会导致串联的两套车检器都无法进行正常的数据传输。 因此，对传输链路实施改造，目的是使 4 套车检器与后端的通信相对独立。4.3.1 更换传输设备考虑到设备的通用性以及维修便捷， 选用 rs232 接口的传输光端机代替进口品牌设备，在单芯光纤上实现数据的双向传输。4.3.2 光纤连接针对 vd1、 vd3 的光纤连接，使用光纤适配器进行连接，并做好保护。4.4 软件更新升级在改变了车检器传输链路方式后， 对串口服务器的端口也进行了重新设置， 除了原先的 9、 10 号端口外，将闲置的 11、 12 号端口设置为 vd3、 vd4 的对应端口，使 4 套车检器设备拥有独立的

13、数据传输链路。后端数据采集软件和数据统计软件的源程序做了相应的更新修改， 使用功能性更强大的 c 语言重新编译数据采集软件，界面更直观，操作更便捷。由于数据结构发生了改变， 因此对数据库录入规则也作了相应的修改， 使得数据统计软件仍能顺利读取数据库相关数据表，生成日车流量报表和车型判别报表，满足日常管理需要。5、效果检查在一系列更新改造措施实施后，仍需对车流量检测数据偏差率进行统计分析。为此，增加一个人工检测时段， 每月两次定期对固定匝道口的车流量进行人工统计与系统采集相对比，得出系统改造后的偏差率数值：分析系统改造后半年来的数据检测偏差率，较之以往有所降低，稳定控制在 8%以内，说明改造措施

14、行之有效，系统运行稳定。6、结束语针对卢浦大桥车流量检测系统的更新改造， 关键在于将原先两两串联的车检器链路方式改造成点对点独立的传输链路方式， 有效降低了由于传输设备故障导致车流量数据无法正常统计的发生频率，从而控制数据偏差率在允许的范围内。在今后的工作中， 车流量偏差率统计仍将作为每月的检测常规项目， 及时对发生的各类异常情况进行原因分析，逐步排查，确保卢浦大桥车流量数据统计的准确性，为城区快速道路整体流量掌控提供数据基础。车检器线圈敷设夜间施工计划表时 间 时 段 匝 道 人工计数 (每小时 ) 系统采集（每小时） 偏差率2012.8.17 8 时 -9 时 南北高架进口 2545 24

15、10 -5.3%济阳路进口 2896 3015 +4.1%17 时 -18 时 南北高架进口 3277 3074 -6.2%济阳路进口 2563 2363 -7.8%2012.8.31 8 时 -9 时 南北高架进口 2584 2432 -5.9%济阳路进口 3037 3110 +2.4%17 时 -18 时 南北高架进口 2874 3026 +5.3%济阳路进口 2474 2296 -7.2%2012.9.14 8 时 -9 时 南北高架进口 2510 2563 +2.1%济阳路进口 2957 3108 +5.1%17 时 -18 时 南北高架进口 2927 3112 +6.3%济阳路进口

16、2472 2351 -4.9%2012.9.28 8 时 -9 时 南北高架进口 2685 2588 -3.6%济阳路进口 3096 3174 +2.5%17 时 -18 时 南北高架进口 3101 3157 +1.8%济阳路进口 2577 2386 -7.4%2012.10.12 8 时 -9 时 南北高架进口 2556 2502 -2.1%济阳路进口 3239 3100 -4.3%17 时 -18 时 南北高架进口 3136 3045 -2.9%济阳路进口 3006 2805 -6.7%2012.10.26 8 时 -9 时 南北高架进口 2785 2696 -3.2%济阳路进口 3299 3369 +2.1%17 时 -18 时 南北高架进口 3279 3142 -4.2%济阳路进口 3024 2852 -5.7%2012.11.16 8 时 -9 时 南北高架进口 2845 2669 -6.2%济阳路进口 3090 2926 -5.3%17 时 -18 时 南北