問題的提出 

    由于經(jīng)濟活動的持續(xù)增長和城市化進程速度加快，車輛數(shù)量持續(xù)快速增加，城市及其周邊區(qū)域的公路交通設(shè)施受到了日益增大的壓力，堵車現(xiàn)象司空見慣。為緩解這方面的壓力，除了修建更多的道路外，使公路布局更合理，實施更有效的交通管理控制也是解決問題的重要手段。 

    公路交通監(jiān)控的目的應是有效的將更多的人和物送到他（他）們的目的地，而不是將更多的車輛送到路上去。 

    目前世界各國都在努力研究行之有效的交通監(jiān)控系統(tǒng)，以提高道路的輸送能力。這種研究大致可分為2個環(huán)節(jié)，一是建立合理的監(jiān)控模型，二是實現(xiàn)與該模型相應的機動車輛監(jiān)測識別工具及信息的傳輸與處理系統(tǒng)。 

    模型的建立因時因地而異，他涉及周邊的諸多環(huán)境因素，還要顧及監(jiān)控系統(tǒng)的能力。第二個環(huán)節(jié)則更多地涉及工程與技術(shù)問題。 

    決定監(jiān)控系統(tǒng)成敗的一個重要因素，在于如何高效可靠地獲得道路的各種信息。由于所要收集的信息都是動態(tài)變化的，所以要采用合理的技術(shù)將以上信息收集傳送給中央處理機。 

    機動車輛監(jiān)測系統(tǒng)的方案在很大程度上隨所采用的傳感技術(shù)而異。目前世界上發(fā)展比較成熟的是感應環(huán)技術(shù)，用得也最多。但其成本高，信號弱，易受天氣及環(huán)境因素的影響，維護麻煩，且提供的信息量有限。我國幅員遼闊，不適于大面積推廣。在我國研究得較多的是用電視攝像加圖像處理技術(shù)來對車輛進行識別，他有很多長處，充分采用了計算機科學的先進成果，有些產(chǎn)品做得比較成功，但仍有一些眾所周知的弱點，使其應用受到限制。 

    車輛磁像識別系統(tǒng)所使用的原理，與現(xiàn)有的各種監(jiān)測系統(tǒng)采用的原理截然不同，具有截然不同的特點，這些特點可望在新世紀的交通控制領(lǐng)域發(fā)揮獨特的作用，占有一席之地。 

    2 磁像探測原理 

    任何機動車輛的底盤都是由鐵磁性材料構(gòu)成的，每種車輛所采用的鐵磁性材料的質(zhì)量，其幾何尺寸與質(zhì)量分布都不一樣。在地上放一個羅盤，將一輛車從他旁邊或上面開過，羅盤的指針左右擺動，不同的車開過，羅盤指針擺動的模式不一樣。對同一種車，羅盤指針擺動的模式是相同的。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，是因為車輛底盤相對集中的鐵磁性材料干擾了羅盤附近區(qū)域的地球磁場，地磁矢量在羅盤附近發(fā)生了變化。這個極為簡單的實驗表明，每種機動車輛在羅盤附近都顯示出其特有的“磁像”，與人的指紋可用于人的身份鑒別一樣，這種特征性的磁像就可以用來識別各種機動車輛。與人的指紋相似，機動車輛的這種磁像具有惟一性和可測定性。 

    地球磁場是普遍存在的，據(jù)此就可以設(shè)計一種探測器，置于機動車道路面下方，探測過往的車輛。得益于近年來材料科學、電子技術(shù)與計算機技術(shù)的長足進步，已能制作出微型智能化的機動車輛監(jiān)測裝置，其中包括高度靈敏的磁場探測器和一個微型計算機系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由高能電池供電，在微功耗狀態(tài)下工作。 

    這種探測器可以辨別過往車輛的類型，測定其速度及運行方向，可測定車輛之間相對距離。此外，還可以統(tǒng)計某一時間間隔內(nèi)在某方向通過的各種車輛的數(shù)量，統(tǒng)計的方式由面板上的微型按鈕輸入簡單的指令決定，以決定每周統(tǒng)計幾天，每天統(tǒng)計哪幾個小時。探測器可以設(shè)計成2種型式，一種以實時方式工作，他里面包含一個微功耗的發(fā)射機，發(fā)射距離為100公尺左右。平時系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，車輛到來就激活，處理完信息后又返回休眠狀態(tài)。另一種只以統(tǒng)計方式工作，主要用于搜集道路上機動車輛的信息，作政府決策，調(diào)查研究之用。這類探測器可測量完畢后取回將數(shù)據(jù)由串口送到計算機去。 

    同時，現(xiàn)階段隨著計算機網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡的適用范圍不斷擴大。因此將探測器收集到的信息，通過網(wǎng)絡直接傳回中央控制計算機，即可實現(xiàn)全區(qū)域交通的動態(tài)只能控制。 

    探測器可以做得很小，厚2 cm左右，長20~30 cm，可以平放在路面，再蓋一個鋁合金蓋子即能可靠工作。這類探測器可以實時提供進行交通監(jiān)測控制所需的絕大部分關(guān)鍵信息，但不能探測過往車輛的車牌號碼與載重量。 

    他的另外一個重要特點是成本低廉、安裝與維護簡便。 

    3 區(qū)域性交通動態(tài)監(jiān)控管理要求 

    3.1 資源、屬性、界面與資源要求 

    就今后的交通監(jiān)測控制系統(tǒng)來看，作為區(qū)域性或局域性控制可能是解決這類復雜問題的途徑之一。 

    城市及其周邊區(qū)域的交通干線通常構(gòu)成一個復雜的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)總是可以分成若干個小塊以簡化分析的難度。每一塊內(nèi)所包含的道路、停車場等都是可以用于交通監(jiān)控的資源。道路的長短寬窄、路面車道數(shù)量、路上紅綠燈路口的多少、停車場的大小等則是影響這些資源的參數(shù)，可以稱其為這些資源的屬性。采用適當?shù)姆椒?，調(diào)節(jié)這些屬性可以改變該區(qū)域資源的利用能力，即對機動車輛的輸送與通行能力。出入?yún)^(qū)域的路口則構(gòu)成與其他區(qū)域聯(lián)接的界面，通過界面該區(qū)域可以向外提供資源或使用外區(qū)的資源。道路上機動車輛的數(shù)量，密度，速度及方向則構(gòu)成了對系統(tǒng)的資源要求。顯然，區(qū)域的資源有一定的限度，超過此限度的資源要求就會引起堵車。 

    3.2 信息搜集與中心控制 

    系統(tǒng)中的資源要求是隨時間動態(tài)變化的，如果與此相關(guān)的區(qū)域能預做準備，調(diào)整資源的相關(guān)屬性，改變區(qū)域資源的機動車輛輸導特性（比如改變紅綠燈的運行模式、調(diào)整某些路段的通行方向等），就可起到緩解交通壓力，提高通導能力的效果。由于系統(tǒng)中采集、傳輸與處理數(shù)據(jù)和輸出與執(zhí)行控制指令的速度遠遠高于機動車輛的運行速度，因此這種調(diào)整控制是可行的。 

    這種調(diào)控的關(guān)鍵因素之一是實時搜集足夠而又中肯的信息。這就要求在區(qū)域所有關(guān)鍵通道的各個路口都設(shè)置具有特定性能，足夠數(shù)量的探測設(shè)備，以獲取這些信息。 

    4 區(qū)域性交通動態(tài)監(jiān)控管理目標 

    為了減少和避免交通擁擠，應設(shè)法降低高峰交通時間里的交通需求，增大道路設(shè)施的通行能力。為達到以上目的，開發(fā)和采用新型的交通控制系統(tǒng)和車輛控制系統(tǒng)，有效的調(diào)整需求，提高通行能力是行之有效的方案。 

    交通控制系統(tǒng)中控制的是交通流。控制過程就是完成交通流的監(jiān)測、匯報，通過控制算法，根據(jù)收集到的信息，通過控制交通指示設(shè)備完成對交通流的控制，減少和避免交通擁擠。 

    5 機動車輛磁像探測器的實用性 

    為適應國民經(jīng)濟的發(fā)展，對城市及其周邊區(qū)域的交通做不同程度的綜合性監(jiān)控管理，這是我們的必由之路，勢在必行。這也是一個相當復雜的工程。不管采用何種方案，對道路做直接監(jiān)測的手段都必不可少。根據(jù)不同的要求、環(huán)境和資金情況，可以綜合考慮方案的選取和設(shè)備的配置。
 
    在未來的交通監(jiān)控系統(tǒng)中，不管采用何種方案，都會大量使用相對廉價、獲取基本信息多且準確、工作可靠、安裝維護簡便的機動車輛監(jiān)測裝置。 

    機動車輛磁像探測器信息量大、準確、工作可靠、價格低廉，是一種性能/價格比很高、實用性很強的機動車輛監(jiān)測工具。因此，基于磁像識別技術(shù)的道路機動車輛監(jiān)測設(shè)備可望在今后的交通監(jiān)控系統(tǒng)中占有一席之地。