李弋博

(中遠海運科技股份有限公司， 上海 200135)

0 引 言

近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市中的汽車數(shù)量快速增加，很多城市都進行了大規(guī)模的城市道路建設。為實現(xiàn)車輛軌跡追蹤和車流量統(tǒng)計等功能，道路卡口系統(tǒng)已成為新建的城市地面道路和城市快速路的基本配置。以上海市浦東新區(qū)龍東高架路為例，在項目建設中實現(xiàn)了上匝道、下匝道、主線高架分流和合流段面道路卡口系統(tǒng)全覆蓋。通過采用該系統(tǒng)，可實現(xiàn)對進、出該路段及在該路段主線斷面上行駛的車輛的行駛狀態(tài)和通過時間的有效捕捉與記錄，為車流量統(tǒng)計和車輛追蹤提供便利。超速駕駛行為一直是影響道路交通安全的重要因素，也是交通執(zhí)法部門管控的重點內(nèi)容之一。目前，針對車輛超速違法行為的執(zhí)法主要分為人工現(xiàn)場處罰和非現(xiàn)場執(zhí)法設備處罰2種。非現(xiàn)場執(zhí)法設備因具有全天24 h不間斷執(zhí)法取證的能力，且能有效減少對警力的占用，在執(zhí)法應用中的占比不斷提升，常見的方式有2種：

1) 在特定位置建設單點雷達測速設備進行點測速；

2) 在道路區(qū)段內(nèi)選取起點和終點，建設專用區(qū)間測速設備進行區(qū)間測速。

在以往的工程實踐中，超速執(zhí)法設備通常由交通執(zhí)法部門單獨立項建設實施，這種方式在已建成通車路段往往存在施工安全隱患大、建設成本高和系統(tǒng)接入復雜等問題。在上述龍東高架路項目中，通過與交通執(zhí)法部門充分溝通，了解其對該路段超速執(zhí)法的需求，結合項目道路卡口系統(tǒng)的點位布置，提出利用現(xiàn)有道路卡口系統(tǒng)進行區(qū)間測速，以滿足其執(zhí)法需求。在具體實施該方案過程中，對已建道路卡口系統(tǒng)的前端相機進行調(diào)整，并補充部分標志標牌。同時，對前端主機控制系統(tǒng)和系統(tǒng)平臺等軟件進行二次開發(fā)與升級，實現(xiàn)道路卡口系統(tǒng)平臺與區(qū)間測速執(zhí)法平臺的數(shù)據(jù)共享，從而實現(xiàn)道路卡口系統(tǒng)功能復用。

1 道路卡口復用區(qū)間測速執(zhí)法的前提條件

受限于道路卡口系統(tǒng)與區(qū)間測速執(zhí)法系統(tǒng)在功能上的區(qū)別，并不是所有道路卡口設備都能復用區(qū)間測速執(zhí)法功能。道路卡口復用區(qū)間測速執(zhí)法功能，一般應滿足以下條件：

1) 作為區(qū)間測速起點和終點的道路卡口相機，應能構成一個盡可能封閉的路段區(qū)間，其中應盡可能沒有或只有很少車輛出入口。

2) 起點和終點的道路卡口形成的測速區(qū)間應為恒定限速值路段；測速區(qū)間不宜過短或過長，一般在2～10 km。測速區(qū)間過短和過長都會對測速精度造成影響。

3) 能有效捕捉車輛通過設備點位時的有效信息，包括位置、通過時間和車輛特征等。目前新建道路卡口設備多采用車頭抓拍的安裝方式，區(qū)間測速設備采用車頭抓拍的方式和車尾抓拍的方式均可。

4) 進行功能復用的道路卡口相機的圖像分辨率應能保證特寫圖片中各類特征信息清晰、完整。以主線單方向三車道斷面為例，若采用單相機抓拍，單幅圖片的分辨率應不低于4 096×2 160像素。

城市快速路上的主線道路卡口能較好地滿足以上條件，為系統(tǒng)功能復用奠定了基礎，這也是此次項目建設選擇對已建城市快速路上的道路卡口進行復用實踐的原因。

2 道路卡口的硬件調(diào)整與軟件升級

在項目工程實踐中，若要在滿足基本復用條件的前提下，利用現(xiàn)有的道路卡口設備實現(xiàn)區(qū)間測速功能，需根據(jù)區(qū)間測速執(zhí)法的要求和道路卡口系統(tǒng)與區(qū)間測速執(zhí)法系統(tǒng)各自的特點對設備進行針對性的升級改造，結合現(xiàn)有設備的點位布置情況和測速需求選取合適的測速區(qū)間。在此次項目中，選取上行(5.120 km)和下行(2.390 km)各1個區(qū)間，共4處道路卡口設備進行區(qū)間測速升級改造，包括硬件調(diào)整和軟件功能升級2部分。

2.1 道路卡口系統(tǒng)的硬件調(diào)整

在硬件調(diào)整部分，需根據(jù)規(guī)范的要求，在測速設備前方200～1 000 m范圍內(nèi)設置區(qū)間測速預告標志和限速標志，預告標志應標明“區(qū)間測速實際長度”。在測速起點位置設置區(qū)間測速起點標志，在測速終點位置設置區(qū)間測速終點標志(見圖1)。

為滿足區(qū)間測速對特寫圖片清晰度的要求，對卡口相機設置參數(shù)進行調(diào)整，縮小快門觸發(fā)時間范圍。經(jīng)實際測試發(fā)現(xiàn)，快門觸發(fā)時間范圍設置為原卡口快門觸發(fā)時間范圍的50%左右(0～2 ms)，能較好地消除結構件抖動等外在因素的影響，獲取較為清晰的特寫圖片。由于快門觸發(fā)時間范圍縮小會造成鏡頭進光量減少，導致弱光條件下(尤其是夜晚)抓拍的效果變差，車牌識別率下降，車輛特征缺失。為保證系統(tǒng)的運行效果，需增強車道補光燈的補光強度。但是，補光強度過強會影響夜間行車駕駛員的駕駛感受，將補光燈補光強度設置在能最低程度滿足抓拍要求即可。在此次項目實施過程中，經(jīng)過反復調(diào)整測試發(fā)現(xiàn)，補光強度提升約30%(約400 Im)能較好地滿足系統(tǒng)的使用需求，同時兼顧抓拍效果和駕駛員的駕駛感受。

2.2 道路卡口系統(tǒng)的軟件升級

對平臺軟件進行升級是實現(xiàn)功能復用改造的重點，主要包含系統(tǒng)校時、圖片上傳和平臺算法合成等3部分。

由區(qū)間測速的原理可知，車輛通過起點和終點的精確時間是測速結果準確與否的決定性因素，因此區(qū)間測速系統(tǒng)前端設備對校時精度的要求相比道路卡口設備更高。道路卡口上傳的時間的格式為hh：mm：ss，而區(qū)間測速設備上傳的時間的格式要求為hh：mm：ss.ms，精確到0.1 s。同時，根據(jù)規(guī)范要求的24 h內(nèi)系統(tǒng)計時誤差不超過1.0 s，對于同一區(qū)間，起點和終點的設備時間零誤差。為使現(xiàn)有卡口設備滿足此要求，需增加其與NTP(Network Time Protocol)服務器對時頻率，且同一區(qū)間的設備均與同一臺NTP服務器對時。同時，為保證起點和終點的設備時間零誤差，在平臺中增加驗證機制，當出現(xiàn)時間不同步的情況時，發(fā)出報警信息，通知相關人員及時處理。

a) 北側區(qū)間測速設備安裝平面圖

b) 南側區(qū)間測速設備安裝平面圖

原有道路卡口設備僅上傳1張過車卡口圖片，且貼字信息較少，為滿足區(qū)間測速執(zhí)法需求，需增加特寫圖片，上傳并疊加所需各類字段信息。這部分變化既可通過對前端主機設備進行調(diào)整實現(xiàn)，又可通過后端平臺算法實現(xiàn)。在此次項目建設中選擇對原有卡口系統(tǒng)影響較小的后端平臺疊加方案。具體實現(xiàn)過程為：卡口相機在捕捉一張過車卡口照片的同時，通過前端主機，根據(jù)車輛所在車道的位置情況摳取該車輛的特寫，生成一張?zhí)貙懻掌?；前端主機在將一張車道卡口照片(即全景照片)上傳至道路卡口平臺上的同時，將一張全景照片和一張?zhí)貙懻掌蟼髦羺^(qū)間測速平臺上。此時上傳至2個平臺上的各張照片上不疊加圖片貼字內(nèi)容，貼字所需各類信息包含在照片對應報文的信息字段中，一并發(fā)送至區(qū)間測速平臺上，原道路卡口平臺的各項使用功能不受影響，無需改動。圖2為道路卡口照片。表1為道路卡口與區(qū)間測速圖片對比。

圖2 道路卡口照片

表1 道路卡口與區(qū)間測速圖片對比

由于此次項目條件的限制，測速區(qū)間并不是完全封閉的，其中包含有上、下匝道，不能保證所有車輛都行駛在測速區(qū)間內(nèi)。為解決該問題，區(qū)間測速平臺算法在收到區(qū)間起點和終點前端主機發(fā)來的圖片、信息之后，分別建立車輛隊列，進行交叉比對，僅對完整通過測速區(qū)間的車輛進行區(qū)間行駛速度計算。確定有超速行為的車輛之后，根據(jù)執(zhí)法取證和圖片貼字要求，平臺生成帶有貼字信息的合成圖片，并將其轉發(fā)給執(zhí)法審核平臺，交由執(zhí)法審核人員審核，完成執(zhí)法流程。圖片貼字內(nèi)容及要求見表2。區(qū)間測速合成圖片見圖3。

表2 圖片貼字內(nèi)容及要求

圖3 區(qū)間測速合成圖片

需特別注意的是，在道路卡口設備升級之后，在區(qū)間測速功能啟用之前，必須請有資質(zhì)的計量測試機構對設備的區(qū)間測速功能進行校準，以保證設備平均速度誤差符合要求，即：當機動車速度小于100 km/h時，道路實測誤差應不超過-6～0 km/h；當機動車速度大于或等于100 km/h時，道路實測誤差應不超過機動車速度的-6%～0%。只有經(jīng)過校準取得設備校準證書之后，才可按非現(xiàn)場執(zhí)法設備相關接入流程進行公示、備案和審核。由于區(qū)間測速僅與通行區(qū)間長度和通過時間有關，故區(qū)間測速校準證書無固定有效期限，但為保證系統(tǒng)運行的有效性，建議每年對設備進行1次校準檢測。

3 結 語

經(jīng)過對道路卡口系統(tǒng)中選定點位設備的不斷調(diào)整和優(yōu)化，在不影響原卡口抓拍系統(tǒng)正常運行的前提下，實現(xiàn)了上行和下行各1個道路區(qū)間的區(qū)間測速功能。通過對前端主機控制系統(tǒng)和平臺軟件系統(tǒng)進行升級改造，實現(xiàn)了復用卡口圖片和通行數(shù)據(jù)生成符合非現(xiàn)場執(zhí)法規(guī)范要求的區(qū)間測速執(zhí)法圖片和處罰信息，滿足交通執(zhí)法部門道路交通執(zhí)法的需求。雖然此次項目實施中存在測速區(qū)間不完全封閉的不足，為項目建設目標的實現(xiàn)增加了困難，但通過調(diào)整平臺工作機制，該問題得到了有效解決，實現(xiàn)了系統(tǒng)功能，達到了項目建設目標。

通過此次項目實踐可發(fā)現(xiàn)：利用已建道路卡口進行區(qū)間測速，能在滿足交通執(zhí)法部門對車輛超速違法行為進行執(zhí)法取證的需求的同時，大大節(jié)省項目建設成本，縮短項目建設周期，取得較好的實施效果。相信在以后的工程實踐中，通過對已建信息化設備進行針對性的升級改造和二次開發(fā)，能滿足更多交通管理業(yè)務的需求，進一步挖掘已建信息化設備的應用空間，節(jié)省建設成本，延長設備的使用壽命。