高速公路超速预警系统设计

近年来，我国高速公路因超速行驶肇事的道路交通事故频发，事故次数、死亡人数年年攀升。据交通管理部门统计，1995年～2004年10年间，由于超速行驶事故造成约10．6万人死亡。2007年，全国因超速引发的交通事故共33487起，造成11478人死亡、36633人受伤、直接财产损失1．34亿元，事故次数位列第二，而死亡人数和直接财产损失都位于首位，这些统计数据表明，不安全车速已成为诱发交通事故的主要原因之一，如何及时对超速现象进行预警，帮助驾驶员矫正超速行为，从而避免交通事故的发生已经成亟待解决的问题。

1超速预警系统总体设计

超速预警是交通安全事件预警的一种，是交通安全预警理论在超速现象中的具体应用，所以预警体系构建符合道路交通安全预警的一般流程，即：交通运行监测—事件识别—信息诊断与评价—预控对策实施。关键在于如何第一时间内实现监测、识别、分析违规现象并将警告信息及时给驾驶员。基于此，构建高速公路超速预警系统如图1所示，该系统涵盖车辆在高速公路上行驶过程中超速监测预警、后期信息存储、查询的全过程，工作原理如下：

1）建立入口数据库：高速公路每一入口对进入车辆实施信息采集，包括车型、颜色、号牌等，构造驶入高速公路入口车辆数据库，该数据库与监控中心及出口收费站共享。

2）现场取证：在路段上易于发生超速的地点设置雷达测速设备、抓拍控制器、摄像机、闪光灯等设备，用于车速检测，同时捕捉超速车牌照图片，将采集到的信息存储至超速提醒管理机，并由超速提醒管理机进行超速分析后完成两类信息传输，一是将超速车辆所处车道位置信息传输给交换机，二是将采集的超速车辆完整信息和拍照图像传输给监控中心。

3）预警：交换机接收到超速提醒管理机传输的信息后，控制检测点后一定距离的可变信息屏显示超速信息，诸如“第二行车道超速”，对车辆进行预警，同时，监控中心对接收的信息进行车牌识别，链接车管所数据库进行分类筛选，搜索车主的移动通讯方式，以移动通讯方式对驾驶员进行二次提醒。

4）后期处理：预警完成后监控中心将超速车辆相关信息传输给交警管理终端和各出口收费站进行备案，实现车辆驶至出口收费站时自动报警，从而对违规车辆进行处罚，并将处罚记录传输给交警管理终端，对于未能在收费站完成处罚缴费的车辆，交警部门以通讯等方式通知车主进行缴费，车主均可在事后通过交警管理终端的查询模块进行超速事件和处理情况事后查询。

2系统关键技术

超速预警系统设计由于实现了超速检测、预警信息、后期处罚、事件查询等超速管理工作的无缝衔接，需要多种设备集成应用，多个管理机构共同参与。因此，对信息采集的有效性、信息分析的准确性、信息传输的高效性具有较高要求，这也是该系统能够良好运行的关键。

2．1信息采集

对超速车辆进行准确检测并收集其信息是超速预警实现的前提，本文设计的预警系统中，为准确检测出超速车辆，设置测速雷达和高清摄像机两套车速检测设备，在易于发生超速现象的路段，设置测速雷达，当有车辆通过时由测速雷达检测出其车速并同时完成两路信息传输，一是将车型、速度值、检查地点直接传输给超速提醒管理机进行存储；二是将速度值传递给抓拍控制器，抓拍控制器根据预设的速度阈值判定车辆是否超速，若超速，抓拍控制器将启动抓拍命令传递给摄像机，则高清摄像机同时开启闪光灯进行连续抓拍，抓拍结束后将图片传输至超速提醒管理机。在整个环节中，由于采用两套不同的设备进行超速信息采集，能够降低单一设备的错检率，提高信息采集的准确性，为下一步信息的准确分析奠定基础。

2．2超速确认

超速管理机接收到来自雷达测速仪和摄像机各自传来的信息后，将信息按照采集时间序列分类存储，这样便于将雷达测速仪和摄像机采集的同一车辆信息对应起来，同时，对图片信息进行超速确认分析，将连续拍摄图片中的车辆位置与路上同一固定参照物进行相对位置标定，结合摄像机拍摄角度计算出两图片拍摄间隙车辆在路上的行驶距离，根据照片拍摄的帧间时间计算出拍摄帧间时间内的车辆平均行驶速度，并与速度阈值进行比较，判断是否超速。为了尽可能测量出车辆行驶地点的车速，可选用小帧间差模式进行拍摄，这样连拍的照片间车辆位移较小，与地点车速较接近。当图片速度检测完成后，超速提醒管理机将两种速度检测结果进行对比，若两次检测结果均为超速，则将车道信息传输给交换机预警，将全部信息传输给监控中心做进一步的车牌识别。

2．3车牌识别

整个过程中，车辆号牌的准确识别是非常重要的环节。要达到良好的识别效果，关键取决于两个因素，一是抓拍的号牌图片必须清晰，二是字符识别中选择的算法合理可行。其中图片清晰是字符准识别的前提，这就要求抓拍设备必须具有很高的快门速度，在车辆高速行驶条件下仍然能够连续拍摄获取清晰的图像。另外，识别算法的选择必须保证有较高的准确性和响应速度，能在较短时间内完成车牌识别，及时启动预警方案。

2．4信息传输

信息传输是整个预警系统的重要组成部分，涉及高速公路出、入口收费站、监控中心、车管所、交警等多个管理部门，检测设备与信息分析设备、信息设备间均需要实现大量不同类别的信息传输，信息传输方式在保证传输质量的前提下必须考虑容量大、传输距离长、速度快、抗干扰能力强等要求。为了达到这一目标，可以考虑将不同接收点的信息首先进行分类处理，信息传输采用有线与无线相结合的方式进行，对于数据量小，格式简单的信息采用无线传输方式，数据量大、形式复杂的信息采用光纤传输，以提高传输速度。

3结束语

本文介绍高速公路超速预警系统设计及其关键技术，为实现超速违规检测、预警、处罚的全过程管理模式提供设计方案，对减少高速公路超速违规，预防交通事故具有重要作用。但本文主要完成的是方案框架设计，没有进行具体的技术问题探讨，有待进一步进行研究。