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揭开机动车测速的奥秘

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揭开机动车测速的奥秘

广东省计量科学研究院 邓彦


随着我国社会和经济的发展, 汽车已经非常普及, 大到城市的公共交通, 小到家庭的日常出行, 汽车都发挥着重要的作用, 现代化城市交通管理的一项重要内容就是对机动车速度的监控。监控汽车速度的重要性显而易见,无论是司机还是乘客都能在大街小巷和高速公路上看到测速摄像头(机动车测速仪)。这些神通广大的设备成为了交警部门手中的利器, 可以让马路上的超速车辆都无以遁形, 很多人都非常好奇测速摄像头(机动车测速仪) 是如何准确无误地测量出每一辆机动车的速度呢? 下面将为大家揭开机动车测速的奥秘。

测速摄像头是大家对测速设备的一个形象的描述, 而测速设备实际的名称是机动车测速仪。机动车测速仪从原理上分为地感线圈测速仪、雷达测速仪、激光测速仪、视频测速系统、区间测速系统等, 从测量的方式上可分为移动式测速仪和固定式测速仪。接下来为大家简要介绍一下各种类型测速仪的原理和计量检定方法。

一、地感线圈测速仪

地感线圈测速仪是一种基于电磁感应原理的车辆检测器, 它的传感器是两个(或三个) 埋在路面下的环形线圈。测速仪利用在地面的两套感应式线圈来检测所驶过的车辆的时间差来计算出车辆通过测速点的速度。计算公式如下:

v = s/t

式中:

v———车辆速度;

s———线圈的间距;

t———车辆经过线圈中心线的时间间隔。

根据公式可知, 当车辆轧过路面几个线圈时速度越快, 测速仪测到的t 就越小; 当车辆轧过路面几个线圈时速度越慢, 测速仪测到的t 就越大。

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地感线圈测速仪的计量检定方法: 首先是使用车速模拟装置通过地面上的环形线圈向测速仪发出模拟速度信号进行检定, 然后使用产生标准速度的车辆实际通过环形线圈进行检定。地感线圈测速仪, 是在路面地里埋下线圈来测量, 相对更隐蔽, 具有应用简单、成本低、检测准确度高等优点, 因此在我国南方地区被广泛的应用。

二、雷达测速仪

测速雷达主要利用了多普勒效应(Doppler Effect) 原理:当车辆向雷达天线靠近时, 反射信号频率将高于发射机频率; 反之, 当车辆远离天线而去时, 反射信号频率将低于发射机率。如此即可借由频率的改变数值, 计算出目标与雷达的相对速度。计算公式如下:

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根据公式可知, 如果雷达测速仪发射一个固定频率的雷达波束射向目标车辆, 如果车辆速度越快, fd 就越大; 如果车辆速度越慢, fd 就越小。测速仪可以根据fd 与速度对应关系,测算出目标车辆的实时速度。

雷达测速仪的计量检定方法: 首先对雷达测速仪的雷达频率进行检定, 然后使用车速模拟装置向测速仪发出雷达模拟速度信号进行检定。再使用产生标准速度的车辆实际通过雷达测速仪进行检定。

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随着技术的进步和经济的发展, 雷达测速仪逐渐地被广泛应用。它相比地感线圈测速仪具有安装简单, 维护容易的优点, 特别是雷达测速仪具有不受路面和环境因素影响的优势, 雷达波束较激光光束的照射面大, 更易于捕捉目标, 无须精确瞄准, 越来越多的地感线圈测速仪被它所替代。

三、激光测速仪

激光测速仪的原理是脉冲激光测速。半导体激光器对目标车辆发射窄脉冲激光串,连续进行一系列固定时间间隔的激光测距, 得到目标车辆相对测量点随时间变化的位置序列, 从而获得车辆的实时速度。激光测速仪按结构还分为单光束和双光束, 按照使用方式分为移动式和固定式。计算公式如下:

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激光测速仪的计量检定方法: 首先对激光测速仪的激光频率进行检定, 然后使用车速模拟装置向测速仪发出激光模拟速度信号进行检定。然后使用产生标准速度的车辆实际通过激光测速仪进行检定。激光测速属于流动测速, 是“电子狗” 无法识别的, 激光测速仪也被广泛应用于机动车测速, 其优点在于可精准定位目标车辆进行测速, 不易受到环境干扰。

四、视频测速系统和区间测速系统

随着城市监控系统的发展, 我们也可以利用视频监控和图像监控设备对车辆的动态行径进行分析和计算, 测量出车辆的速度。视频测速是指不使用专用的测速设备(如线圈、雷达、激光等),仅仅通过对车辆视频监控信号进行分析而获得机动车辆行驶速度的一种方法。

视频测速系统通过分析监控图像中不同帧图像的像素函数变化来测算车辆的实时速度。

区间测速系统是通过比对车辆通过区间起点和终点图像时间的变化,计算出车辆的区间平均速度。

这两种测速系统也作为车辆测速的辅助手段被交管部门所使用,能有效地弥补以上三种测速仪无法使用的区域。通过以上的介绍相信大家已经基本了解测速仪的工作原理和基本情况。总之, 我们应用了各种不同原理的仪器设备和各种最先进的技术手段来实现对车辆的测速, 这些测速神器能够帮助交管部门准确地测量机动车的速度, 为维护交通秩序, 保证车辆行驶安全起到了至关重要的作用。