車輛檢測系統(tǒng)是道路監(jiān)控系統(tǒng)非常重要的一部分。利用感應(yīng)線圈來檢測車輛速度是目前世界上技術(shù)較為成熟的車輛檢測方法，它可以獲得當前監(jiān)控路面交通流量、占有率、速度等數(shù)據(jù)，以此判定道路阻塞情況，并利用外場信息發(fā)布系統(tǒng)發(fā)出警告等。本文將就目前環(huán)形線圈車輛檢測器的基本原理和組成進行介紹和分析。
一、環(huán)形線圈車輛檢測器基本原理
其基本原理如圖所示：在同一車道的道路路基段埋設(shè)一組（2個） 感應(yīng)線圈，每組感應(yīng)線圈與多通道車輛檢測器相連。當車輛分別經(jīng)過兩個線圈時，由于線圈電感量的變化，車輛的通過狀態(tài)將被檢測到，同時狀態(tài)信號傳輸給車輛檢測器，由其進行采集和計算。此方法檢測精確，設(shè)備穩(wěn)定，且在惡劣天氣條件下仍具備出色的性能。此外，廉價的本錢也是其在世界范圍內(nèi)得以廣泛應(yīng)用的原因之一。
二、檢測器的組成
檢測器（歐標卡式插槽）基本由機架、底板、中心處理器、檢測卡以及接線端子組成。檢測卡（品牌可選）沿導(dǎo)軌插進機架內(nèi)，并與底板和中心處理器實現(xiàn)電氣連通。
1、中心處理器
中心處理器是對采集信號進行計算的模塊，一般是一個帶嵌進式操縱系統(tǒng)的單板機，具備較強的數(shù)字計算、存儲能力和通訊接口。通過對端口的掃描，捕捉電平的變化時間，以此計算出相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)（具體算法稍后介紹）。
一般檢測器的通訊接口包括RS232/485，比較先進的還具有以太網(wǎng)接口和GPRS模塊。目前，在國內(nèi)大多數(shù)應(yīng)用中，由于監(jiān)控 路面和監(jiān)控中心間隔的關(guān)系，系統(tǒng)集成商普遍采用調(diào)制解調(diào)器點對點聯(lián)接的方式上傳數(shù)據(jù)，或者通過PLC中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)。
任何意外情況的發(fā)生導(dǎo)致處理器死機、故障等非工作狀態(tài)，都應(yīng)該能在短時間內(nèi)重新啟動，且不應(yīng)超過三十秒。
2、檢測卡
檢測車輛通過或靜止在感應(yīng)線圈的檢測域時，通過感應(yīng)線圈的電感量會降低，檢測卡的功能就是檢測這一變化并精確地輸出相應(yīng)的電平。
線圈式車輛檢測器采用的檢測卡品牌較多，一般都為歐標卡式接口。比較廣泛使用的有英國PEEK公司的MTS4E，南非NORTECH的TD634ES，英國的MoniSense等。國內(nèi)也有眾多的檢測卡開發(fā)商，產(chǎn)品具有較高的性能價格比，但是在抗干擾能力、檢測靈敏度、穩(wěn)定性等性能上略遜于國外同類型產(chǎn)品。
就線圈感應(yīng)的角度而言，檢測卡應(yīng)該具有存在時間穩(wěn)定，并與車輛經(jīng)過實際情況相吻合的高精度電平跳變性能，由于在車輛高速通過的時候檢測時間是非常短的，通過兩個線圈的時間一般為一二百毫秒，單個線圈的存在時間更短。況且各種車的底盤輕 重，間隔地面位置的高低都會影響到檢測卡的電平存在時間。而存在時間和存在的開始時間是參與車長、車速計算的主要參數(shù)，這就解釋了為什么車高速通過期有些檢測卡測得的車長、車速不正確的情況，這就必須用一定的補償值，所以只有正確調(diào)節(jié)靈敏度才能保證檢測器的精度。
三、檢測器協(xié)議的架構(gòu)
每個車輛檢測器都應(yīng)該有自己的地址，以相互區(qū)分。
數(shù)據(jù)上傳的方式一般是應(yīng)答式的，也就是戶外系統(tǒng)（車輛檢測器）不主動發(fā)送數(shù)據(jù)，直到戶內(nèi)系統(tǒng)（監(jiān)控中心）發(fā)出采集數(shù)據(jù)的指令。車輛檢測器和監(jiān)控中心通訊的命令通常分為查詢和設(shè)置兩類。查詢類一般是查詢車檢當前的工作狀態(tài)、故障等，并能根據(jù)預(yù)先設(shè)置的車長類型進行不同車長類型的回類處理；設(shè)置類命令是對檢測器參與計算的參數(shù)進行調(diào)整，如時間、車長分類等。戶外系統(tǒng)應(yīng)對且對戶內(nèi)系統(tǒng)發(fā)出的設(shè)置、查詢命令要做實時應(yīng)答，推薦IDS規(guī)范中數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的定義。
1、數(shù)據(jù)無錯傳輸
2、數(shù)占有錯傳輸
ACK:幀接收應(yīng)答；
NACK:請求重發(fā)幀。
四、檢測器的算法概述
在高速公路或城市的快速道路上，此類檢測器多應(yīng)用于統(tǒng)計道路的一段區(qū)域內(nèi)的車輛經(jīng)過情況，并且該統(tǒng)計是基于一定周期內(nèi)的，比如1、5、10、30、60分鐘等，時間小于1分鐘則失往了統(tǒng)計和分析的意義，長于1小時則可由上位機進行統(tǒng)計分析處理。而且數(shù)據(jù)具有掉電保護，至少能查詢一周內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)或者自配有高性能的UPS能在一定時間內(nèi)繼續(xù)工作。
在國家交通部即將推出的行業(yè)規(guī)范里，環(huán)形線圈車輛檢測器功能要求中，對流量、均勻速度、車道占有率、均勻車長、均勻車間距要求是必須的，其他算法就未幾陳述了。其中標準對均勻速度的定義為
；指第i輛車通過的速度，n指單位時間內(nèi)通過的車輛數(shù)。而以前的PEEK公司的IDS規(guī)范則不同，它們是
；S指調(diào)和均勻速度，Si指個別車輛速度。后者算法主要是消除個別超高速車輛對反映在監(jiān)控畫面上的曲線或統(tǒng)計數(shù)據(jù)的影響，使之變得平滑。
五、檢測器的實際應(yīng)用情況
在浙江金麗溫高速公路石城山隧道、牛庭嶺隧道、杭州西湖隧道等項目中采用中控信息公司自主開發(fā)的VDi系列的車輛檢測器，取得了滿足的效果。
但車輛檢測器也存在著其固有的一些缺點：如其據(jù)點必須在車道上開槽埋設(shè)線圈，這在實際使用時，由于沿海很多地區(qū)高速公路軟基題目和路面維護時線圈損壞率較高，維護工作量和用度相對增大；車檢數(shù)據(jù)固然精確，但相對而言還不夠直觀，有時車輛檢測器發(fā)出警告時消息已滯后，或者監(jiān)控職員擔心是數(shù)據(jù)錯誤而猶豫往現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出進一步指示等，實際上需要一些可視的監(jiān)測手段來輔助；適用范圍主要在高速公路、橋梁、隧道，而對于城市交通而言不適宜。
目前，中國正在大力建設(shè)高速公路，環(huán)形線圈車輛檢測器必將在密集而又方便的高速公路網(wǎng)上發(fā)揮其越來越重要的監(jiān)測作用。
