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    电感线圈式车辆杏彩现场调试方法

    1 车辆杏彩工作原理
     

      电感线圈式车辆杏彩起源于上世纪60年代,成熟于90年代中期,是一种具有较长历史且应用广泛的传统车辆杏彩。其工作原理基于电磁感应理论,埋设于道路路面下的环形线圈作为杏彩的传感元件,当车辆经过或停留在线圈上时,车体自身铁质材料切割磁通线而引起线圈电感量的负变化,杏彩通过测量电感量的变化率(-ΔL/L)来检测车辆。
     

    2 感应线圈技术及质量要求
     

      电感线圈式车辆检测系统对感应线圈质量的要求很高,包括:线圈电缆材质、线径、矩形线圈规格、馈线工艺和工程施工规范等,线圈质量是检测系统长期稳定运行的关键,否则杏彩无能为力。其原因如下:
    (1)检测灵敏度高(最高可达0.01%,即万分之一),相当于精密测量仪器,矩形线圈要与地面结为一体,保证电缆在过车时无松动或颤动现象产生,馈线须双绞后引入杏彩;
    (2)线圈Q值≥5,是对线圈电缆材质、线径、馈线工艺的要求,传感回路是小信号工作状态,尽量降低衰耗,保证信号共模抑制比,提高抗干扰能力;
    (3)矩形线圈规格和间距可根据检测对象和现场环境确定,具体参数详见有关文章。
     

    3 线圈电感量测量
     

      线圈总电感量(L)=矩形线圈电感量(Lx)+馈线电感量(Lk),Lx/Lk应≥4。馈线经双绞后,每米电感量约为0.72uH。馈线越长,则线圈匝数也应适当增加,以增大Lx,保证比值。总电感量可用数字电感表测量。当路基下存在金属物体或钢筋等加强材料时,可能会降低检测系统的灵敏度,在这样的检测域中矩形线圈匝数要比通常匝数多绕几圈,以增加线圈电感量。具体参数详见有关文章。
     

    4 检测域电磁干扰强度测量
     

      现场测量的简易方法及操作步骤如下:
    (1)根据工程项目检测点选取要求,初步确定道路检测截面,将预制感应线圈(比如:1米*1米,匝数为10圈,馈线长度为5米的矩形状线圈)放在准备作为检测域的路面上;
    (2)用数字电感表测量线圈总电感量L,将馈线线头连接表笔,操作电感表,观察读数,此时显示读数可能会在一个较小范围内跳动,即基本恒定。如果读数波动较大,则该检测域可能受到较强电磁干扰,不能选用;
    (3)再用数字万用表测试电磁干扰信号强度,选择交流mv档,将馈线线头连接表笔,此时表读数应<0.5mv;如果读数>1mv,则该检测域可能受到较强电磁干扰,不能选用;
    (4)在对此检测截面上的各检测域,经昼夜多个时间段测试,均无明显电磁干扰后,可确定此段路面为适合的检测点。更加精密的测量仪器和测试方法当然可以采用,比如场强仪或综测仪等。
     

    5 模拟过车测试
     

      5.1 单台杏彩独立加电运行具体测试步骤
      车辆检测系统安装完成后,可根据杏彩产品用户手册初步设定工作模式,在封闭道路且无车通过线圈的情况下,用小块铁板与地面平行地匀速划过感应线圈的某个拐角来测试基本检测功能,通过设备状态指示观察检测效果。
      参照产品用户手册设置工作模式,将灵敏度级别设定为最高,频率选择开关任意,加电或复位运行。初始化(大约需要3秒钟)完成后,观察杏彩状态。    
      如果所有通道均接入感应线圈,则故障指示灯应显示正常;检测输出指示应无闪动或常亮现象;
      如果有通道未接线圈或接触不良,或某些线圈电感量超出自调谐范围,故障指示灯闪烁,报线圈故障。对于杏彩未用到的通道,其接线端子应保持开路状态,不接任何器件,而并不影响其它通道的正常工作;
      如果已接线圈的通道在未用小铁板划过其对应的感应线圈(静止状态)时,有闪动或常亮现象发生,则线圈施工质量有问题或检测域受到外界电磁干扰,此时应查明原因并加以解决。我们不推荐通过降低灵敏度的方法掩盖矛盾,否则可能潜在影响系统检测性能,尤其是测速精度和计数准确率等指标。
    ⑵用小铁板逐个划过感应线圈(模拟过车)时,对应通道的检测指示灯点亮并产生输出,对于具有串口通信的杏彩,选择合适的串口标准和波特率,用便携电脑运行串口调试器软件进一步观察发送数据帧内容;
      5.2 多台杏彩同时加电运行具体测试步骤
      如果检测截面需要同时使用多台车辆杏彩,则所有线圈规格和匝数均应相同,相邻车道线圈间距≥1米,按上述第5.1节方法先逐台单独加电调试,每台杏彩均工作正常后再开始多台并用联调。
    (1)将各台杏彩的频率选择开关设置到不同位置,差频工作。原则如下表: 

     

    线圈与杏彩距离
    频率选择
    最远
    最低
    较远
    中低
    较近
    中高
    最近
    最高

    (2)如果静止状态时仍有误检现象产生,则可启用杏彩时间同步器功能,并联连接所有杏彩的同步信号端子,将其中一台设置为主机,其余均设置为从机,重新统一加电或先复位主机再复位从机运行。在差频和时间同步功能的共同作用下,可最大程度地消除线圈串扰,保证系统运行可靠。
     

    6 实际过车测试
     

      车辆检测系统在模拟过车测试通过后,以系统要求需要检出的车型为原则(比如过滤摩托车、自行车等),适当降低灵敏度,核查有限存在时间,ASB功能,串口标准及波特率等设置后,开放道路进行实际过车试验。观察系统抓拍图片位置的一致性,记录计数准确率,如果是测速系统,还应结合上位机,测试系统测速精度等指标。
     

    7 灵敏度级别的调整方法
     

      先从最高灵敏度级别开始运行,观察所有被关心的对象车辆是否能够全部检出?如果能,则逐级降低级别,直至有少数对象不能可靠检出,此时再将灵敏度提高1~2个级别即可。
    当然亦可将灵敏度设置为最高级别运行,但我们知道级别越高,系统对线圈的质量要求就越高,系统的稳定性也就越差,满足系统指标和可靠性要求是首选。
     

    8 有限存在时间设定
     

      有限存在时间是指:即使车辆长时间停留在检测域中,杏彩只给出固定时长的触发状态输出,存在时间计时到后自动恢复释放状态输出。如果在此时间内车辆离开了检测域,则杏彩应立刻恢复释放状态。不同型号的车辆杏彩此项指标有不同定义,例如:30分钟、4分钟、1分钟、20秒、3.5秒等,具体如何选择视应用场合需要而定。比如电子警察系统中,路口红灯信号周期为90秒时,应选择4分钟的有限存在时间;治安卡口系统中,由于检测点道路通过能力较强、流量大,可选择20秒,除非遇到堵车情况。
     

    9  ASB功能的应用
     

      自动灵敏度提升功能主要是针对高底盘车辆的可靠检测。我们知道高底盘车的特征是:整车底盘较高,尤其是车厢部分,当其通过检测域时所引起的电感量变化比车轮和车头部分要小。
      如果灵敏度级别设置较低,前轮通过检测域时能够触发,当车厢部分通过时杏彩不能保持触发状态而转变为释放状态,后轮通过时再次触发,杏彩就会将一辆车切分为两辆车甚至多辆车,造成计数或测速不准,实际工程项目中对这些指标都是有严格要求的。
      那么有人说将灵敏度设定在最高级别不就可以了吗?前已述及,灵敏度级别越高,系统对线圈的质量要求就越高,系统的稳定性也就越差。当ASB功能允许时,杏彩只是在触发后自动将释放灵敏度提升,在车辆未离开检测域之前尽可能保持触发状态,而一旦车辆离开检测域后,恢复为释放状态。一次过车事件结束后,检测灵敏度仍然恢复到原先预设的灵敏度级别,这样既可充分保证系统检测性能的稳定性又可最大限度地降低误释放的产生。
     

    10 频率串扰的消除
     

      当检测点有多个相邻且间隔距离较近的线圈,又有两个以上线圈同时工作时,可能会产生频率串扰。以双向四车道系统为例,如果每个车道布置2个线圈,则线圈数为8个。 

     

    车辆杏彩通道数
    数量
    同时工作的线圈数
    单通道
    8 台
    8 个
    双通道
    4 台
    4 个
    四通道
    2 台
    2 个

      此时,选择采用通道顺序扫描技术的多通道型杏彩的优势就凸现出来,以四通道杏彩为例,某一时刻只有一个通道处于工作状态,其它通道均处于静止状态,其所带载的4个线圈之间不存在频率串扰。与另一方向的四通道杏彩所带载的线圈之间可能存在串扰,这时只要将工作频率尽量叉开,必要时再加上时间同步器即可解决。