浅谈智能交通体系中电子警察系统功能与设计

韩 旭，张晗寒

（沈阳市规划设计研究院,辽宁 沈阳110004）

浅谈智能交通体系中电子警察系统功能与设计

韩 旭，张晗寒

（沈阳市规划设计研究院,辽宁 沈阳110004）

随着城市的快速发展,城市空间的不断扩大,交通管理工作日渐繁忙,因此大量城市使用电子警察监管的方式维护道路交通环境。首先,研究了电子警察发展历程,分析传统电子警察存在的问题；其次,结合近几年的设计成果,介绍电子警察系统的组成、工作原理、功能模块、总体功能与特点；最后,阐述了电子警察设计流程,并从电子警察点位设计、电子警察抓拍一体机设计、电子警察杆和基础设计、电子警察管线及手孔井设计等方面详细介绍电子警察的具体设计要点。

电子警察；智能交通；视频检测；数据传输；交通设计

1 电子警察研究背景

近些年来,随着国民经济的发展,汽车保有量日益增加。由于道路交通建设和驾驶员安全规则意识培训滞后,导致交通拥堵、交通事故频发、交通环境恶化等问题[1]。随着城市面积大幅增加,出现城市交通管理工作量大幅增加、交通管理缺位、交通管理经验不足等诸多管理问题。为解决日益凸显的交通管理水平不足与城市空间和汽车保有量快速增加之间的矛盾,电子警察系统成为了各级交通管理部门维护道路交通秩序的重要手段之一。电子警察系统通过全天候对道路交叉口及重要交通路段的交通违章车辆抓拍监管,对违章车辆进行处罚,提高了交通管理水平,降低了交通管理成本,成为了城市交通智能化管理的重要部分[2]。

电子警察产品经过了光学照相机阶段、数码相机阶段、工业CCD摄像机阶段、高清摄像机与高可靠主控机相结合4个阶段的发展[3],但在具体应用中还存在如下问题:

（1）传统电子警察系统摄像设备分辨率不高,图像采集技术以及车牌识别技术相对落后,缺少夜间补光拍摄技术措施,导致拍照清晰度不高,识别率较差。

（2）传统电子警察系统对于车速过快的违法车辆,无法稳定地对其抓拍三张高清图片,记录其违法瞬间,导致违章车辆捕获率偏低。

（3）对于进口道与出口道距离较远的大型交叉口,受其拍摄距离要求限制,导致闯红灯、不按规定车道行驶等违章捕获率偏低。

（4）系统无法确定违章车辆的驾驶员,因此在接受处罚时,存在冒名顶替违章驾驶员受过的情况,难以对违章驾驶员进行教育,危害道路交通安全。

（5）传统的电子警察系统不能将其工作状态进行记录并回传至后台,如遇有设备工作状态异常情况,常会导致发现不及时,电子警察系统长时间无效工作。对于交叉口内交通流量异常情况和黑名单报警车辆不能及时报警,导致出现事故与案情等情况不能及时发现,造成交通长时间拥堵。

2 电子警察系统的相关理论

2.1 系统组成及工作原理

电子警察系统从系统结构上划分,由路口前端视频采集系统、路口数据处理系统、远程数据传输系统、中心管理信息系统组成。电子警察系统外部与车管和驾管系统关联形成处罚系统,并向上关联智能交通集成系统。

电子警察系统中,路口前端数据采集系统是整个系统正常运行的基础,其主体设备包括:高清电子警察抓拍一体机、百万像素高清摄像头、LED辅助照明补光灯和前端光端机。

系统对于进入监控区域的每一辆机动车进行实时抓拍,当系统检测到有车辆进入视频检测区域时,对每辆机动车拍摄一张高清照片,在车辆发生闯红灯、待转区闯红灯、压线、逆行、不按规定车道行驶、违反禁令标志标线行驶等违法行为时,系统对于违法行驶机动车拍摄至少三张不同时刻、不同位置的高清照片,三张图片组合起来能准确清晰地反映车辆违法过程。由于抓拍相机清晰度高,所以图像上违法车辆的车牌号码、车牌颜色、车身颜色、车型等信息清晰可见,采集来的三张高清图片被发送至自动识别模块进行分析并解读出车辆牌照、违法类型,并在其下方以相同格式粘贴上违法时间、违法地点、车道编号等相关信息,最后将图片存入指定路径,将违章信息添加到违法记录数据库。以上过程就完成了路口车辆单次违法行为的检测、数据生成和数据存储。系统每辆机动车拍摄一张照片,通过交通流量采集软件进行处理并得到交通流量数据。

2.2 系统总体功能和特点

系统总共包括视频图片处理、LED辅助照明模块、自动识别模块、交通信息检测模块、中央控制模块、数据传输模块六大模块,完成九大功能。

（1）系统总体要求:高清电子警察系统由性能先进的嵌入式DSP高清电子警察抓拍一体机、光纤通讯组成,实现每个高清电子警察抓拍一体机对监控方向内不少于3车道的机动车违法行为进行实时抓拍。

（2）全视频检测:高清电子警察抓拍一体机全视频触发检测方式,兼具了视频检测、闯红灯违法检测、交通信息检测和卡口事件检测功能,并且配有自动识别牌照功能及内置硬盘实现长时间录像存储。

集成视频交通信息检测器的功能使其具有通过网络向中心提供包括车流量、占有率、交通密度、平均车速等实时交通信息,对机动车流量统计的准确率能达到监控车道实际流量的90%。

卡口事件检测功能对所监控车道内包括车辆遗弃物、道路交通事故、黑名单报警车辆等事件进行报警和录像存储,并实时回传至中心,使中心能够安排布控,能够为交通事故逃逸等重大违法事件提供相关证据和线索。

对所监控车道内车辆号牌的识别准确率白天不小于90%,夜间不小于80%,并且能对车牌号码进行识别,并能存储不少于15 d的高清录像。

（3）违法数据传输功能与统计查询:电子警察系统进行违法抓拍后能够自动在抓拍的原始图片上直接进行视频信息字符叠加,将违法时间、地点、方向及信号灯信息直接叠加在原始图片上。违法图片通过光纤网络自动回传至指定管理服务器,并在数据库中记录下车辆通过时间、牌照号、车型、类型及车辆图片等,用户可通过输入相关字段信息,查询到相关车辆的记录。

（4）设置功能:在控制中心通过光纤网络能远程对路口高清电子警察抓拍一体机进行参数设置,包括视频抓拍参数、开始抓拍时间、录像数据保存时间、图片数据保存时间、数据储存格式、数据储存大小、交通信息采集周期、车道数目、车道属性、存储路径、保存图像大小、数据保留天数等各项参数。

（5）自动复位功能:嵌入控制主机能够长期稳定工作,断电停机来电后主机能自动复位稳定运行,提高系统安全性和稳定性。

（6）全天候的适应性:按照国家标准,结合现代防雷技术,使整个系统能够胜任各种恶劣环境及天气的干扰,确保系统全天候正常运行。

（7）补光技术:电子警察夜间补光的照度要满足摄像机对于环境的要求,同时也要减少白光污染、降低能源损耗,避免司机因强光干扰引发交通事故。

（8）扩展性:在原有闯红灯抓拍的基础上,还应具有抓拍逆行、违法压线、违法左转、违法右转、变道、不按车道行驶等功能,在信号灯是绿灯和黄灯的状态下,系统对车辆依然具有轨迹跟踪功能,对不按导向方向行驶车辆进行抓拍。

（9）设备监控管理功能:前端高清电子警察抓拍一体机应将工作状态（如处理器使用率、占比、磁盘空间、补光灯工作状态、时钟等信息）进行记录,并传回至中心服务器,使中心可以随时了解外部设备的运行情况。

3 电子警察设计要点

3.1 电子警察设计流程

确定闯红灯电子警察点位时,可参考交警意见,选择在现状交通流量较大、违法行驶车辆较多的信号控制交叉口设置闯红灯电子警察。结合道路工程及现状光纤电缆分布进行实地踏勘和调查,主要资料包括:现状及规划路网、地形图、交叉口现状控制情况、交叉口进口道现状情况、现状光纤及电缆分布情况等。图1为电子警察设计流程图。

图1 电子警察设计流程图

3.2 电子警察设计要点

电子警察施工设计要点包括:电子警察点位设计、电子警察抓拍一体机设计、电子警察杆和基础设计、电子警察管线及手孔井设计。

（1）确定闯红灯电子警察的点位。闯红灯电子警察设置于交叉口进口道,一般距离交叉口进口道停止线20 m左右为宜,如遇障碍物遮挡应根据现场实际情况调整位置。电子警察杆可设立在路侧绿化带或人行道内,应以不影响行人通行为宜,距路缘石边缘留有约0.5 m的安全距离。

（2）电子警察抓拍一体机设计。每个高清电子警察抓拍一体机可抓拍3条车道,根据进口道车道数确定高清电子警察抓拍一体机个数。在安装电子警察抓拍一体机时,应考虑具体车道数与电子警察一体机数量的关系,选择其安装在电子警察横臂上的位置,保证其拍摄时不受路边障碍物遮挡,并且减少多个电子警察一体机监控的重叠范围,使其监控范围最大化。

（3）电子警察杆和基础设计。为保证电子警察抓拍一体机监控视野良好,电子警察杆横臂距地面高度以6.4 m为宜,横臂设计长度与监控车道总宽度相匹配,抓拍1条车道采用4 m长横臂,2条车道采用6 m长横臂,3条车道采用9 m长横臂, 4条车道采用12 m长横臂,5条车道采用15 m长横臂。不同横臂长度电子警察杆体和基础采用不同设计规格。

电子警察杆钢板材质采用优质碳素结构钢(Q235)或低合金结构钢(16MN),金属固定杆与基础采用法兰连接,横臂与立柱也采用法兰连接,杆基础采用C30。

（4）电子警察管线及手孔井设计。为方便穿线施工,应在闯红灯电子警察杆不远处设置手孔井,设置距离以4 m为宜。手孔井主要设置于管线沟方向改变处,两个手孔井之间管线沟距离不应超过100 m,并尽量设置于绿化带及人行道内,如需要设置在机动车道内时,应考虑车辆荷载。

手孔井深度以80～100 cm为宜,底部应设有渗水孔。手孔井井盖可采用直径52 cm的圆铸铁井盖,并标有公安交警标识。手孔井中的管道口应该高于手孔井底20 cm,完工后应将管道口封堵,防止雨水、泥沙流入管道或老鼠等进入损坏电缆线。

闯红灯电子警察杆与最近手孔井的管线沟内敷设2根2英寸尼龙管,采用撼砂保护,并且两井之间尼龙管要求无接头；在人行道及非机动车道路面内管沟敷设3根3英寸尼龙管；机动车道路面内管沟敷设3根3英寸尼龙管,外套4英寸镀锌管,其中1根尼龙管作为预留穿线管敷设,并且设计时应尽量减少机动车道路面管沟敷设距离。

4 结语

新型电子警察系统凭借其良好的全视频检测、违法数据传输功能与统计查询、远程设置、补光技术、拓展性、设备监控管理等功能解决了传统电子警察的部分功能性的不足,在实际交通管理中发挥了巨大的作用,规范了行车秩序,保障了良好的交通环境。在未来的发展趋势和公安交警的要求下,应充分考虑违章驾驶员识别检测功能的发展。

[1]李振亭．浅谈城市道路交叉口处电子警察系统设计[J]．城市道桥与防洪,2012（12）:31-32.

[2]裴剑.电子警察系统在智能交通中的应用[J].中国安防,2014（3X）: 37-40.

[3]张旭兰.电子警察系统的研究与设计[D].长沙:湖南大学,2010.

中亚三国铁路人员首次来中国参加高铁技能培训

来自哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、乌兹别克斯坦三个国家的三十余名铁路运营管理人员近日来到武汉高铁训练段,首次到我国参加为期两天的高铁技能培训,旨在为加快“一带一路”中的铁路合作项目打基础。

武汉高铁训练段负责人介绍说,他们采取集中授课、现场教学、影像观摩、实际操作、沟通交流等教学方式。教学课程涵盖了动车组司机、动车组机械师、高铁通信、高铁供电、高铁工务、高铁信号、高铁调度等铁路运输主要工种,力争让参加培训的外国学员全面、准确、真实地了解中国高铁的建设经验、发展成就和前沿技术。

武汉高铁训练段是全国铁路唯一高铁技能培训准入机构,以服务中国高铁“走出去”为动力,努力探索适应国际高铁培训的新需求。在“一带一路”背景下,去年以来已举办了泰国、老挝等6批涉外铁路技能培训班,培训涉外学员近200人。

U491

B

1009-7716（2017）07-0032-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.009

2017-03-24

韩旭（1993-）,男,天津人,助理工程师,从事交通设施设计工作。