壓電交通傳感器在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　隨著全球智能交通技術(shù)(ITS)的發(fā)展，與眾多的技術(shù)一樣，美國MSI傳感器公司研發(fā)與生產(chǎn)的壓電傳感器在過去數(shù)年里取得了長足的發(fā)展。它為用戶提供的不僅僅是良好的性能，高度的可靠性，簡易的安裝方法，還有逐步降低的價格。它獨一無二的特性使其在日益擴(kuò)展的應(yīng)用中成為理想的選擇。

　　壓電傳感器特點

　　電容式傳感器:不能檢測靜止在傳感器上的車輛。只能檢測動態(tài)信號,內(nèi)阻很高,在低頻時信號衰減很大,低速時應(yīng)考慮采用較高的電路輸入阻抗,速度范圍取決于電路設(shè)計,一般為5公里/小時到200公里/小時,較成功的系統(tǒng)達(dá)到10米/分鐘(0.6公里/小時)。

　　無源傳感器:可在前置放大器前長距離傳送而不需要供電。

　　壽命長:超過4千萬次ESAL(等效單軸負(fù)載)安裝質(zhì)量好可達(dá)一億次(ESAL)。

　　大信號:200公斤輪載,在55英里速度行駛時,輸出最小250mV信號。

　　動態(tài)特性好:可測自行車,摩托車,小汽車及重型貨車。

　　高信噪比:傳感器的扁平結(jié)構(gòu)即寬厚比為6:1使非受力方向的躁聲最小。包括路面躁聲和相鄰車道車輛的躁聲最小。

　　最小的路面破壞:安裝切口僅為19mmx19mm。并可與路面輪廓一致.

　　易搬運:盤卷在600mmx600mm的紙盒內(nèi),卷曲直徑不小于300mm就不會損壞。

　　 一次安裝獲取多種信號:如軸數(shù),重量,車速,軸距,與電感線圈配合,從而實現(xiàn)行駛中稱重(WIM),車輛分類統(tǒng)計,車速監(jiān)測,闖紅燈拍照。

　　壓電傳感器應(yīng)用范圍

　　壓電傳感器主要應(yīng)用于行駛中稱重(WIM)，車輛分類統(tǒng)計，計軸數(shù)，測軸距，車速監(jiān)測，闖紅燈拍照，泊車區(qū)域監(jiān)控，收費站地磅，交通信息采集和統(tǒng)計(道路監(jiān)控)以及機(jī)場滑行道。

　　一、行駛中稱重(WIM)

　　在美國、巴西、德國、日本和韓國有大量應(yīng)用，其主要用途是高速公路車輛超重超載監(jiān)測的預(yù)選和橋梁超載警告系統(tǒng)，既判斷正在高速行駛中的車輛，尤其是駛過橋梁的車輛是否超載，由視頻系統(tǒng)拍下車牌號記錄在案，然后再由執(zhí)法機(jī)構(gòu)用精度較高的低速稱重系統(tǒng)判斷超載量并根據(jù)超載量罰款。

　　性能符合ASTME1318-94動態(tài)稱重標(biāo)準(zhǔn)，傳感器長度方向上的輸出一致性小于±7％，埋設(shè)在路面下永久性安裝時，總重精度在±10％以內(nèi)，適用于ASTM—E1318-94標(biāo)準(zhǔn)I類動態(tài)稱重系統(tǒng)；臨時安裝在路面時，總重精度在±15％以內(nèi)，適用于ASTMEl318-94標(biāo)準(zhǔn)II類動態(tài)稱重系統(tǒng)。

　　傳感器精度與車輛振動和跳動有關(guān)，與輪胎壓在傳感器上的面積有關(guān)，與溫度有關(guān)，需要溫度補(bǔ)償。尤其是道路質(zhì)量對系統(tǒng)精度影響很大，用在水泥路面較好，壽命長于瀝青路面，用于動態(tài)稱重的道路質(zhì)量應(yīng)符合ASTM的有關(guān)規(guī)定。通常可以保證的精度是±10％，個別成功的系統(tǒng)精度可達(dá)1-2％。

　　速度范圍可以從5公里／小時到200公里／小時，較成功的系統(tǒng)在低速端達(dá)到10米／分鐘(0.6公里／小時)。重量下限是自行車，上限經(jīng)受了50萬次60KN單輪胎實驗，等效于70噸(美國標(biāo)準(zhǔn)的9類車輛)，實測中水泥實驗路段被壓壞。

　　二、車輛分類統(tǒng)計

　　壓電傳感器的主要用途是車型分類，車速數(shù)據(jù)可被轉(zhuǎn)換為可靠的分類數(shù)據(jù)。不同的國家使用不同的分類表對車輛分類。在美國，F(xiàn)HWA把車輛定義為從摩托車到多用途拖車的13種類型(見高速公路動態(tài)稱重(WIM)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及用戶要求與試驗方法ASTMl318-94)。車輛的類型是根據(jù)軸數(shù)和軸距確定的。

　　軸距：由于車速在3米或小于3米的距離內(nèi)基本上是均速，用車軸經(jīng)過傳感器時建立的信號時間差乘以車速，就得出軸距。

　　軸數(shù)：由于傳感器是檢測壓過輪胎的力，因此即使在車量靠得很近時也很容易測出軸數(shù)，但在車流密集、低速及車型相似時，不能區(qū)分所計軸數(shù)是同一輛車還是兩輛車，而電感線圈不能計軸數(shù)，因而用電感線圈+壓電傳感器的方案既可測得軸數(shù)又可測得車數(shù)。配置方案既可以是傳感器+線圈+傳感器，也可以是線圈十傳感器十線圈，為獲取車速信號芹進(jìn)行其它計算，兩個方案都可以，但前一個配置較好。

[$page]　　輪距：有些國家如南韓，車輛的分