杜 磊, 孫 橋, 林 峰, 白 杰, 王肖磊, 葉振洲

(1. 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院, 北京 100029; 2.浙江省計(jì)量科學(xué)研究院, 浙江 杭州 310018)

1 引 言

機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀是交管部門治理超速違章現(xiàn)象的主要執(zhí)法器具,根據(jù)工作原理的不同,目前我國(guó)在用的機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀包括機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀[1, 2]、機(jī)動(dòng)車激光測(cè)速儀[3]和機(jī)動(dòng)車地感線圈測(cè)速系統(tǒng)[4]等3大類?，F(xiàn)有機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀檢測(cè)方案一般采用模擬檢測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)相結(jié)合[1～4],其中,模擬檢測(cè)方法是在實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)不同工作原理的機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀模擬檢定裝置來(lái)模擬機(jī)動(dòng)車行駛速度值,以對(duì)相應(yīng)工作原理的機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀在理想狀態(tài)下的測(cè)速范圍、模擬測(cè)速誤差和特性指標(biāo)等計(jì)量性能進(jìn)行檢測(cè);而現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法(以下簡(jiǎn)稱傳統(tǒng)方法)是通過(guò)封閉道路,依靠安裝了車載現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀[5]的試驗(yàn)車在特定行駛速度點(diǎn)與待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)道路測(cè)速比對(duì)試驗(yàn),以對(duì)待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速誤差等計(jì)量性能進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)于周期性檢定而言,傳統(tǒng)方法僅適用于車流量較小、封路易于實(shí)現(xiàn)的道路情況,而隨著近幾年來(lái)道路上的車流量迅速增大,封路難以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于型式評(píng)價(jià)而言,傳統(tǒng)方法實(shí)質(zhì)上還是在人為構(gòu)建的理想交通環(huán)境下進(jìn)行的,并沒有考慮在真實(shí)交通環(huán)境中的不同車型、左右旁車道車輛干擾等多種影響因素。借鑒國(guó)際法制計(jì)量組織(OIML)國(guó)際建議R91中所推薦的大樣本現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法[6],定角式雷達(dá)測(cè)速儀型式評(píng)價(jià)大綱[7]提出了在真實(shí)交通流量狀態(tài)下的型式評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)新方法(以下簡(jiǎn)稱新方法),并在新修訂的機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀檢定規(guī)程[1, 2]中將其推廣到周期性現(xiàn)場(chǎng)檢定之中。新方法以真實(shí)交通狀況下正常行駛的社會(huì)車輛作為測(cè)量目標(biāo),在同一時(shí)間和同一位置處,針對(duì)同一測(cè)量目標(biāo),將待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀所得到的速度測(cè)量值與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速標(biāo)準(zhǔn)裝置所測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)速度值進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算出待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速誤差。

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院與浙江省計(jì)量科學(xué)研究院合作在浙江省杭浦高速公路海寧段上研制并建立了基于真實(shí)交通流量狀態(tài)下的固定式機(jī)動(dòng)車現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速標(biāo)準(zhǔn)裝置(以下簡(jiǎn)稱現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置)。本文介紹了該套現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)方案、現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置中所用的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的工作原理與測(cè)量不確定度評(píng)估,并通過(guò)2款單目標(biāo)機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀樣品的大樣本現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了新方法的可行性以及該套現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的實(shí)際測(cè)速性能。

2 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)思路與方案

2.1 設(shè)計(jì)思路

新方法中要求有三“同”:同一時(shí)間、同一位置和同一測(cè)量目標(biāo),現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)需要考慮滿足上述三“同”的要求。

同一時(shí)間要求在試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置與待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀兩者之間的系統(tǒng)時(shí)間應(yīng)保持同步。這要求現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮配備時(shí)間同步服務(wù)器,在檢測(cè)試驗(yàn)開始之前,可通過(guò)時(shí)間同步服務(wù)器將兩者之間的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行同步。

同一位置要求在試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置與待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀應(yīng)同時(shí)測(cè)量目標(biāo)車輛通過(guò)同一位置時(shí)的行駛速度值。這要求現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的速度測(cè)量區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域)應(yīng)覆蓋待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀的速度測(cè)量區(qū)域(以下簡(jiǎn)稱待檢測(cè)速區(qū)域),并增加測(cè)量目標(biāo)車輛在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域內(nèi)速度變化量的功能。在檢測(cè)試驗(yàn)中選擇勻速通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域的社會(huì)車輛作為測(cè)量目標(biāo)車輛,以保證目標(biāo)車輛速度值在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域內(nèi)均勻分布,并將其通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域時(shí)的平均速度作為標(biāo)準(zhǔn)速度值。

同一測(cè)量目標(biāo)要求在試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置與待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀應(yīng)對(duì)同一輛目標(biāo)車輛的行駛速度值進(jìn)行測(cè)量。這要求現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置在設(shè)計(jì)中應(yīng)配備高清拍照取證相機(jī),對(duì)測(cè)量的每個(gè)目標(biāo)車輛進(jìn)行拍照取證和號(hào)牌識(shí)別,與待檢機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀的取證照片以及號(hào)牌進(jìn)行核對(duì)。

2.2 設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)安裝在浙江省杭浦高速海寧段的由西向東單向公路上,該段高速公路的限速值為120 km/h,包含3條單向行車道和1條應(yīng)急車道,其中,行車道的寬度為3.75 m,應(yīng)急車道的寬度為3.00 m?，F(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示,主要由6部分組成。實(shí)物圖如圖2所示。

第1部分為5套相同的基于壓電薄膜傳感器的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀(以下簡(jiǎn)稱現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀),分別如圖1中的1～5所示。其中,編號(hào)為1,2和3的3套現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀分別安裝在慢車道、行車道和快車道內(nèi),其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域之間平行且到龍門架10的水平距離相等,為安裝在龍門架10上的頂裝機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀,以及工作在等距離觸發(fā)模式的多目標(biāo)機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀,在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)同時(shí)提供3條車道上的機(jī)動(dòng)車行駛標(biāo)準(zhǔn)速度值;編號(hào)為1,4和5的3套現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀分別安裝在慢車道、行車道和快車道內(nèi),其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域之間成22.5°的固定夾角,為放置在路側(cè)試驗(yàn)區(qū)12上的側(cè)裝機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀以及工作在等角度觸發(fā)模式的多目標(biāo)機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)同時(shí)提供3條車道上的機(jī)動(dòng)車行駛標(biāo)準(zhǔn)速度值。

第2部分為3套相同的安裝在龍門架10上的頂裝高清拍照與錄像取證相機(jī)(以下簡(jiǎn)稱相機(jī)),如圖1中的6所示。其中,相機(jī)6.a與安裝在慢車道內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀1配套工作;相機(jī)6.b與安裝在行車道內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀2和4配套工作;相機(jī)6.c與安裝在快車道內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀3和5配套工作。當(dāng)目標(biāo)車輛觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀工作時(shí),配套的相機(jī)會(huì)對(duì)所測(cè)量的目標(biāo)車輛進(jìn)行拍照取證和號(hào)牌識(shí)別,并對(duì)本次測(cè)量過(guò)程進(jìn)行短暫錄像。

第3部分為3組已預(yù)埋好的地感線圈傳感器,分別如圖1中的7～9所示,主要為了避免在對(duì)機(jī)動(dòng)車地感線圈測(cè)速系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)需要多次破壞路面來(lái)埋設(shè)地感線圈傳感器。

第4部分為高度6 m的龍門架,如圖1中的10所示,主要用于安裝高清拍照與錄像取證相機(jī)以及待檢的頂裝機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀樣品。

第5部分為控制機(jī)柜,如圖1中的11,用于存放現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與時(shí)間同步服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的信號(hào)處理器、機(jī)動(dòng)車地感線圈測(cè)速系統(tǒng)的車輛檢測(cè)器以及網(wǎng)絡(luò)和供電等配套設(shè)施。

第6部分為路側(cè)試驗(yàn)區(qū),如圖1中的12所示,主要用于放置待檢的側(cè)裝機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀樣品。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置總體設(shè)計(jì)方案示意圖

圖2 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置實(shí)物圖

3 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的工作原理與不確定度評(píng)估

現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置中共有5套現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀,其工作原理與設(shè)計(jì)參數(shù)相同。以安裝在行車道內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀4(圖1中的4.a,4.b和4.c)為例,來(lái)介紹現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的工作原理與不確定度評(píng)估。

3.1 工作原理

為了滿足新方法在真實(shí)交通流量狀態(tài)下的大樣本、分車道、高準(zhǔn)確度以及高效實(shí)時(shí)等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求,現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀采用定距測(cè)時(shí)的速度測(cè)量方法,即通過(guò)測(cè)量目標(biāo)車輛通過(guò)固定距離的時(shí)間間隔來(lái)進(jìn)行測(cè)速,其關(guān)鍵是獲取響應(yīng)時(shí)間短、脈寬窄且無(wú)雜波干擾的精確觸發(fā)信號(hào)。與激光、感應(yīng)線圈等其它測(cè)速傳感器相比,壓電薄膜傳感器具有輕薄柔軟、靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短、觸發(fā)信號(hào)強(qiáng)且波形單一、信噪比高、壽命長(zhǎng)和無(wú)源工作等優(yōu)點(diǎn),并且可根據(jù)實(shí)際道路參數(shù)情況來(lái)定制壓電薄膜傳感器的尺寸,因此現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀中采用壓電薄膜傳感器作為測(cè)速傳感器。

為了滿足同一位置的測(cè)量要求,現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置應(yīng)具有測(cè)量目標(biāo)車輛在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域內(nèi)速度變化量的功能,因此現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀4中共使用3根相同尺寸和參數(shù)、平行等距分布的壓電薄膜傳感器4.a,4.b和4.c,相鄰兩根壓電薄膜傳感器的間距為6 m,如圖1所示。根據(jù)所安裝道路的實(shí)際參數(shù)情況,壓電薄膜傳感器尺寸(長(zhǎng)×寬×厚)為3.5 m×6.6 mm×1.6 mm,需要安裝在路面下方,切槽尺寸(長(zhǎng)×寬×深)為3.75 m×20 mm×40 mm,如圖3(a)所示。將壓電薄膜傳感器用支架固定后,放置到切槽內(nèi),如圖3(b)所示。使用專門傳感器密封膠將切槽進(jìn)行灌封,待硬化后再進(jìn)行打磨,使其與路面齊平,如圖3(c)所示。將壓電薄膜傳感器4.a和4.c之間的12 m×3.5 m(長(zhǎng)×寬)區(qū)域作為現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀4的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域。

圖3 壓電薄膜傳感器實(shí)物圖

現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的工作原理如圖4所示。當(dāng)目標(biāo)車輛通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域時(shí),其輪胎依次碾壓壓電薄膜傳感器4.a、4.b和4.c,從而順序產(chǎn)生了觸發(fā)脈沖信號(hào),信號(hào)幅度U與目標(biāo)車輛的軸重成正比,信號(hào)寬度等于輪胎停留在壓電薄膜傳感器上的時(shí)間。將順序產(chǎn)生的3路觸發(fā)脈沖信號(hào)通過(guò)整形和放大后傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的信號(hào)處理器之中,通過(guò)記錄4.a、4.b和4.c對(duì)應(yīng)同一組車輪的觸發(fā)時(shí)間ta、tb和tc,來(lái)計(jì)算目標(biāo)車輛通過(guò)壓電薄膜傳感器4.a與4.b以及4.b與4.c的時(shí)間差,從而測(cè)量出目標(biāo)車輛通過(guò)4.a與4.b的平均速度vab和通過(guò)4.b與4.c的平均速度vbc。兩次速度測(cè)量結(jié)果vab和vbc之間是相互獨(dú)立的,如果2次獨(dú)立速度測(cè)量值的偏差在預(yù)先設(shè)置的最大允差范圍之內(nèi),則認(rèn)為本次測(cè)量結(jié)果是有效的,并將目標(biāo)車輛通過(guò)4.a和4.c的平均行駛速度測(cè)量值vac作為標(biāo)準(zhǔn)速度值。同時(shí),當(dāng)目標(biāo)車輛的前輪經(jīng)過(guò)壓電薄膜傳感器4.c時(shí),信號(hào)處理器會(huì)給相機(jī)6.b發(fā)送觸發(fā)信號(hào),使其對(duì)所測(cè)量的目標(biāo)車輛進(jìn)行拍照取證和號(hào)牌識(shí)別。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀工作原理示意圖

3.2 不確定度評(píng)估

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的速度測(cè)量原理,標(biāo)準(zhǔn)速度值v可以表示為

v=Kl/τ

(1)

式中:v為目標(biāo)車輛的標(biāo)準(zhǔn)速度值,km/h;K為單位換算系數(shù),等于3.6;l為壓電薄膜傳感器4.a與4.c之間的距離,m;τ為目標(biāo)車輛通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域的時(shí)間間隔,s。由于l和τ之間相互獨(dú)立,標(biāo)準(zhǔn)速度值v的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(v)[8]可以表示為

(2)

式中:urel(v)=u(v)/v,u(v)為標(biāo)準(zhǔn)速度值v的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;urel(l)=u(l)/l,u(l)和urel(l)分別為與距離l測(cè)量相關(guān)的不確定度分量和相對(duì)不確定度分量;urel(τ)=u(τ)/τ,u(τ)和urel(τ)分別為與時(shí)間間隔τ測(cè)量相關(guān)的不確定度分量和相對(duì)不確定度分量。

由式(2)的不確定度數(shù)學(xué)模型可知,現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀速度測(cè)量結(jié)果的不確定度分量包含兩部分:與距離l和時(shí)間間隔τ測(cè)量相關(guān)的相對(duì)不確定度分量urel(l)和urel(τ),下面分別對(duì)其進(jìn)行分析。

3.2.1 與距離測(cè)量相關(guān)的相對(duì)不確定度分量urel(l)

距離部分考慮了3個(gè)不確定度分量,分別為由測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u1(l)、由鋼卷尺刻度誤差引入的不確定度分量u2(l)和由壓電薄膜傳感器寬度引入的不確定度分量u3(l)。

1) 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量u1(l)

選擇在壓電薄膜傳感器4.a和4.c之間5個(gè)不同位置處測(cè)量距離,測(cè)量結(jié)果分別為x1=12.002 m,x2=11.999 m,x3=12.002 m,x4=12.000 m,x5=12.001 m,則5次測(cè)量結(jié)果的平均值為

平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為

因此,由測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量為

2) 鋼卷尺刻度誤差引入的不確定度分量u2(l)

采用II級(jí)鋼卷尺進(jìn)行距離測(cè)量,鋼卷尺的最大允許誤差為±(0.3+0.2l) mm,壓電薄膜傳感器4.a和4.c之間的距離l=12 m,故本次測(cè)量鋼卷尺的最大允許誤差為±2.7 mm,以矩形分布估計(jì),因此由鋼卷尺刻度誤差引入的不確定度分量為

3) 壓電薄膜傳感器寬度引入的不確定度分量u3(l)

由于輪胎碾壓在壓電薄膜傳感器寬度內(nèi)任一位置處均可能產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào),使得壓電薄膜傳感器4.a與4.c之間的實(shí)際距離存在著由壓電薄膜傳感器寬度引入的不確定度分量,主要由壓電薄膜傳感器寬度引入的最大允許誤差決定。壓電薄膜傳感器的寬度為6.6 mm,故最大允許誤差為±6.6 mm,并以矩形分布估計(jì),因此由壓電薄膜傳感器寬度引入的不確定度分量為

由于距離部分的3個(gè)不確定度分量之間不存在相關(guān)性,因此與距離測(cè)量相關(guān)的不確定度分量為

相對(duì)不確定度分量為

3.2.2 與時(shí)間間隔測(cè)量相關(guān)的相對(duì)不確定度分量urel(τ)

時(shí)間間隔部分考慮了2個(gè)不確定度分量,分別為由信號(hào)處理器內(nèi)晶體振蕩器頻率準(zhǔn)確度引入的相對(duì)不確定度分量u1rel(τ)和信號(hào)處理器時(shí)間間隔測(cè)量分辨力引入的相對(duì)不確定度分量u2rel(τ)。

1) 晶體振蕩器頻率準(zhǔn)確度引入的相對(duì)不確定度分量u1rel(τ)

信號(hào)處理器的晶體振蕩器頻率準(zhǔn)確度為1×10-6,以矩形分布估計(jì),故相對(duì)不確定度分量為

2) 時(shí)間間隔測(cè)量分辨力引入的相對(duì)不確定度分量u2rel(τ)

現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀所使用的信號(hào)處理器的時(shí)間間隔測(cè)量分辨力δτ=0.1 ms,則因此導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u2(τ)=0.29δτ=0.029 ms。

由于現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀速度測(cè)量范圍為20～250 km/h,因此通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域的時(shí)間間隔測(cè)量范圍為172.8～2 160 ms,故時(shí)間間隔測(cè)量分辨力引入的相對(duì)不確定度分量為

因此,在20～250 km/h速度測(cè)量范圍內(nèi),現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為

Urel(v)=k·urel(v)=0.12% (k=3)

由于現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置中所用的其余4套現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的技術(shù)參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀4相同,其不確定度評(píng)估方法與結(jié)果同上,因此整套現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置速度測(cè)量的相對(duì)擴(kuò)展不確定度Urel(v)=0.12%(k=3),能夠滿足OIML R91中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的技術(shù)指標(biāo)要求[6]。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證與數(shù)據(jù)分析

為了驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置在真實(shí)交通流量狀態(tài)下的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速性能,選擇2款有代表性的單目標(biāo)機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀樣品,分別為側(cè)裝移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀[9]和頂裝固定式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀[10],按照J(rèn)JF 1335-2012[7]規(guī)定的真實(shí)交通流量狀況的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法,開展大樣本、多速度點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證試驗(yàn)。

4.1 側(cè)裝移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

側(cè)裝移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀樣品安裝在三腳架上,放置在圖1中12所示的路側(cè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi),選擇壓電薄膜傳感器4.a和4.c之間的區(qū)域作為本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域,由現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置中的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀4提供測(cè)量目標(biāo)車輛的標(biāo)準(zhǔn)速度值,由現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀1和5提供左右旁車道上干擾車輛的行駛速度值,并由相機(jī)6.b對(duì)每次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行拍照取證和號(hào)牌識(shí)別。

圖5 側(cè)裝移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果

圖5為該款側(cè)裝移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀樣品的500組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速試驗(yàn)結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的兩次獨(dú)立速度測(cè)量值的最大允許偏差設(shè)置為±1%,即只選取2次速度測(cè)量結(jié)果vab和vbc之間的偏差在±1%范圍之內(nèi)的測(cè)量結(jié)果作為有效測(cè)量數(shù)據(jù)。在本次試驗(yàn)結(jié)果中,最低速度值為63.34 km/h,最高速度值為131.02 km/h,速度測(cè)量數(shù)據(jù)主要分布在70～120 km/h的速度區(qū)間內(nèi)。500組測(cè)量數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速誤差分布在-4.5～0 km/h的范圍內(nèi),其中現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速誤差的最大值為-0.27 km/h,最小值為 -4.50 km/h, 平均值為-2.17 km/h。

4.2 頂裝固定式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

頂裝固定式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀樣品固定安裝在圖1中所示的龍門架10上,位于中間行車道的正上方,選擇壓電薄膜傳感器2.a和2.c之間的區(qū)域作為本次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速區(qū)域,由現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置中的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀2提供測(cè)量目標(biāo)車輛的標(biāo)準(zhǔn)速度值,由現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀1和3提供左右旁車道上干擾車輛的行駛速度值,并由相機(jī)6.b對(duì)每次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行拍照取證和號(hào)牌識(shí)別。

圖6為該款側(cè)裝移動(dòng)式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀樣品的500組現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速試驗(yàn)結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的2次獨(dú)立速度測(cè)量值的最大允許偏差同樣設(shè)置為 ±1%。 在本次試驗(yàn)中,最低速度值為61.38 km/h,最高速度值為138.77 km/h,速度測(cè)量數(shù)據(jù)主要分布在70～120 km/h的速度區(qū)間內(nèi)。500組測(cè)量數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速誤差分布在-5.5～-0.5 km/h的范圍內(nèi),其中，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速誤差的最大值為-0.83 km/h,最小值為-5.42 km/h,平均值為-2.61 km/h。

圖6 頂裝固定式機(jī)動(dòng)車?yán)走_(dá)測(cè)速儀現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

基于真實(shí)交通流量狀態(tài)下的固定式機(jī)動(dòng)車現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的建立,標(biāo)志著我國(guó)在機(jī)動(dòng)車測(cè)速儀現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢測(cè)領(lǐng)域和型式評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際接軌。在20～250 km/h速度測(cè)量范圍內(nèi),現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置中所用的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速儀的相對(duì)擴(kuò)展不確定度為0.12% (k=3),滿足OIML R91中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)速標(biāo)準(zhǔn)裝置的技術(shù)指標(biāo)要求,該套現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)裝置還可以作為公益性現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)平臺(tái),滿足生產(chǎn)廠家樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及公安交管測(cè)速設(shè)備招標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等社會(huì)需求。

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