曾渭賢 湯灝 林文輝 尹藍(lán) 姚武 / 湖南省計(jì)量檢測研究院

0 引言

車輛速度監(jiān)測在交通管理和安全控制中起著重要的作用。區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)作為常見的測速方法，在實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用。區(qū)間測速系統(tǒng)通過車輛經(jīng)過兩個(gè)測速點(diǎn)之間的距離和時(shí)間來計(jì)算車速，而雷達(dá)測速技術(shù)則利用雷達(dá)波的多普勒效應(yīng)來測量車輛速度。這兩種技術(shù)各自具有一定的優(yōu)勢和局限性，因此，對它們進(jìn)行比較和研究具有重要意義。

研究的目的是對區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)進(jìn)行綜合比較，并從計(jì)量的角度探討它們的優(yōu)缺點(diǎn)。通過比較它們在計(jì)量準(zhǔn)確性、檢測范圍和適用環(huán)境、外部干擾和影響，以及多車輛測速能力等方面的差異，旨在全面了解這兩種測速方法的特點(diǎn)和適用性。為交通管理部門和研究人員提供決策支持和技術(shù)參考，以選擇合適的測速方法，并推動測速技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

1 區(qū)間測速系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)

1.1 區(qū)間測速系統(tǒng)的基本原理

區(qū)間測速系統(tǒng)是一種用于監(jiān)測車輛超速的交通安全設(shè)備。其基本原理是通過在道路上設(shè)置起點(diǎn)和終點(diǎn)的測速點(diǎn)，計(jì)算車輛在該區(qū)間內(nèi)的平均速度來確定是否超速[1]。區(qū)間測速系統(tǒng)的工作流程如下：

設(shè)置測速點(diǎn)：在需要進(jìn)行測速的道路上，確定起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，并在這兩個(gè)位置上設(shè)置測速點(diǎn)。這些點(diǎn)通常標(biāo)有明確的標(biāo)識，以確保駕駛員能夠識別并知曉測速區(qū)間。

計(jì)時(shí)測量：當(dāng)車輛通過起點(diǎn)測速點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)。當(dāng)車輛通過終點(diǎn)測速點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)停止計(jì)時(shí)。通過測量兩個(gè)測速點(diǎn)之間的時(shí)間差，可以得到車輛通過這段區(qū)間所用的時(shí)間。

速度計(jì)算：區(qū)間測速基于準(zhǔn)確測量距離和時(shí)間這兩個(gè)量。在進(jìn)行區(qū)間測速時(shí)，首先必須準(zhǔn)確測量測速點(diǎn)之間的距離。通過測量車輛經(jīng)過該距離所用的時(shí)間，可以計(jì)算出車輛的平均速度。如果該平均速度超過設(shè)定的速度限制，系統(tǒng)將發(fā)出超速警報(bào)。

1.2 區(qū)間測速系統(tǒng)的計(jì)量特點(diǎn)

區(qū)間測速系統(tǒng)具有以下計(jì)量特點(diǎn)。

平均速度測量：區(qū)間測速系統(tǒng)采用平均速度測量方法，通過測量車輛在一段距離內(nèi)的平均速度來判斷超速情況。相比于瞬時(shí)速度測量，平均速度測量更能反映車輛的真實(shí)行駛速度。

長距離測速：區(qū)間測速系統(tǒng)適用于長距離的測速需求。通過設(shè)置起點(diǎn)和終點(diǎn)測速點(diǎn)，可以測量車輛在較長道路區(qū)間內(nèi)的平均速度。與單一測速點(diǎn)相比，區(qū)間測速能夠提供更全面的測速數(shù)據(jù)，因?yàn)樗w了車輛整個(gè)區(qū)間的行駛情況，而不僅僅是某個(gè)具體點(diǎn)的瞬時(shí)速度。這種全面的測速數(shù)據(jù)可以提供更準(zhǔn)確的車輛行駛速度評估，揭示潛在的超速行為和路段上的速度變化趨勢，幫助交通管理部門進(jìn)行更有效的交通管理和安全控制。因此，區(qū)間測速系統(tǒng)相較于單點(diǎn)測速系統(tǒng)能夠提供更全面、更具代表性的測速數(shù)據(jù)。

時(shí)間同步需求：區(qū)間測速系統(tǒng)具備卓越的測量準(zhǔn)確度，為測速數(shù)據(jù)提供可靠的準(zhǔn)確性。該系統(tǒng)采用高準(zhǔn)確度的時(shí)間測量裝置，能夠準(zhǔn)確記錄車輛通過測速區(qū)間前后的準(zhǔn)確時(shí)刻。這些裝置具備高頻率的時(shí)間采樣和準(zhǔn)確的時(shí)間同步功能，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確度和可靠性。

1.3 區(qū)間測速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

區(qū)間測速系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。

適合長距離測速：區(qū)間測速系統(tǒng)通過設(shè)置起點(diǎn)和終點(diǎn)測速點(diǎn)，覆蓋了一段距離內(nèi)的車輛行駛情況。相較于單一測速點(diǎn)的瞬時(shí)速度測量，區(qū)間測速通過計(jì)算車輛在整個(gè)區(qū)間內(nèi)的平均速度，能夠更全面、準(zhǔn)確地反映車輛的實(shí)際行駛速度。

非接觸式測速：區(qū)間測速系統(tǒng)不需要接觸車輛或使用其他外部設(shè)備，因此，對車輛和駕駛員沒有干擾，提供了一種非侵入式的測速方法。

適用于多車輛測速：區(qū)間測速系統(tǒng)可以同時(shí)監(jiān)測多輛車輛通過測速區(qū)間的速度，適用于需要對大量車輛進(jìn)行測速的場合。

1.4 區(qū)間測速系統(tǒng)的局限性

區(qū)間測速系統(tǒng)具有以下局限性。

需要設(shè)置測速點(diǎn)：首先，設(shè)置測速點(diǎn)需要人工操作和管理，并且對于長距離道路或需要頻繁更改測速點(diǎn)的情況，操作復(fù)雜性會增加。其次，設(shè)置測速點(diǎn)僅適用于特定區(qū)域，無法實(shí)時(shí)監(jiān)測整個(gè)道路的車輛行駛速度情況。此外，駕駛員的識別能力和合作態(tài)度對測速結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性具有重要影響。

依賴道路條件：區(qū)間測速系統(tǒng)的使用受限于道路條件。在某些情況下，可能無法在道路上設(shè)置起點(diǎn)和終點(diǎn)的測速點(diǎn)，從而無法應(yīng)用該測速方法。如高交通密度和交通量的道路交叉口使得確定合適的測速點(diǎn)變得困難。

綜上所述，區(qū)間測速系統(tǒng)是一種通過計(jì)算車輛在一段區(qū)間內(nèi)的平均速度來判斷其是否超速的測速方法[2]。它具有適用于長距離測速、非接觸式測速和多車輛測速的優(yōu)點(diǎn)，但也存在對道路和天氣條件的依賴以及需要設(shè)置測速點(diǎn)的局限性。

2 雷達(dá)測速技術(shù)的原理和特點(diǎn)

2.1 雷達(dá)測速技術(shù)的基本原理

雷達(dá)測速技術(shù)是一種常用的測量車輛速度的方法，它利用多普勒雷達(dá)原理進(jìn)行測量[3]。其基本原理如下。

發(fā)射與接收信號：雷達(dá)測速系統(tǒng)通過發(fā)射無線電頻率的信號，將其發(fā)送到目標(biāo)車輛上。這些信號被目標(biāo)車輛上的物體反射回來，并被雷達(dá)系統(tǒng)接收。

速度計(jì)算：雷達(dá)測速系統(tǒng)利用多普勒效應(yīng)來計(jì)算車輛的速度。多普勒效應(yīng)指的是當(dāng)車輛靠近或遠(yuǎn)離雷達(dá)測速系統(tǒng)時(shí)，接收到的反射信號的頻率會發(fā)生變化。通過比較發(fā)射信號頻率與接收到的反射信號頻率之間的差異，可以計(jì)算出車輛的速度。這個(gè)差異與車輛的速度成正比。因此，雷達(dá)測速系統(tǒng)利用多普勒效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對車輛速度的準(zhǔn)確測量。

2.2 雷達(dá)測速技術(shù)的計(jì)量特點(diǎn)

雷達(dá)測速技術(shù)具有以下計(jì)量特點(diǎn)。

瞬時(shí)速度測量：雷達(dá)測速技術(shù)可以實(shí)時(shí)測量車輛的瞬時(shí)速度。它可以提供車輛通過測速點(diǎn)的瞬時(shí)速度值，反映車輛的實(shí)時(shí)行駛速度。

高準(zhǔn)確度測量：雷達(dá)測速技術(shù)以其出色的準(zhǔn)確性而受到廣泛應(yīng)用。通過使用高準(zhǔn)確度的測量裝置，雷達(dá)測速系統(tǒng)能夠提供極為準(zhǔn)確的車輛速度測量結(jié)果。其測量誤差通常小于或等于1%，確保了高度可靠的速度數(shù)據(jù)輸出。此外，雷達(dá)測速技術(shù)具備快速響應(yīng)能力，能夠即時(shí)捕捉車輛速度的變化，并在廣泛的速度范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確的測量。最后，它還具備強(qiáng)大的抗干擾能力，能夠消除外界因素對測量結(jié)果的影響，確保準(zhǔn)確性。

單車輛測速：雷達(dá)測速技術(shù)主要針對單個(gè)車輛進(jìn)行測速。它可以針對某一輛車進(jìn)行測量，提供該車輛的速度信息。

2.3 雷達(dá)測速技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限性

雷達(dá)測速技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)。

靈活性：雷達(dá)測速技術(shù)具有較高的靈活性，適用于各種不同的道路和環(huán)境。它可以在不同的天氣條件下進(jìn)行測速，并適應(yīng)不同材質(zhì)道路。

準(zhǔn)確性：雷達(dá)測速技術(shù)提供準(zhǔn)確的車速測量結(jié)果。它可以實(shí)時(shí)測量車輛的速度，并在很短的時(shí)間內(nèi)獲得測量結(jié)果。

多種測量方式：雷達(dá)測速技術(shù)可以采用多種不同的測量方式，包括單點(diǎn)測速、雙點(diǎn)測速和多點(diǎn)測速。這使得它適用于不同的測量需求和場合。

2.4 雷達(dá)測速技術(shù)的局限性

雷達(dá)測速技術(shù)具有以下局限性。

測量范圍限制：雷達(dá)測速系統(tǒng)具有一定的測量范圍限制，超出該范圍的車輛速度可能無法準(zhǔn)確測量。

天氣影響：強(qiáng)降水和大雪可能會導(dǎo)致雷達(dá)信號的衰減和散射，從而降低雷達(dá)測速的準(zhǔn)確性。此外，強(qiáng)風(fēng)和惡劣天氣條件可能會引起物體的移動，產(chǎn)生誤導(dǎo)性的雷達(dá)反射信號，進(jìn)而影響測速結(jié)果的準(zhǔn)確性。

交叉干擾：在多車同時(shí)經(jīng)過測速區(qū)域時(shí)，雷達(dá)回波信號可能會相互干擾。雷達(dá)測速系統(tǒng)可能難以準(zhǔn)確區(qū)分目標(biāo)車輛的速度，尤其當(dāng)車輛之間距離較近或速度相近時(shí)。

綜上所述，雷達(dá)測速技術(shù)利用雷達(dá)原理進(jìn)行測速，具有瞬時(shí)速度測量、高準(zhǔn)確度測量和靈活性等特點(diǎn)[4]。它可以提供準(zhǔn)確的車速測量結(jié)果，但也受到測量范圍的局限性、天氣條件以及交叉干擾的影響。

3 區(qū)間測速系統(tǒng)與雷達(dá)測速技術(shù)的比較

3.1 計(jì)量準(zhǔn)確性比較

區(qū)間測速系統(tǒng)的計(jì)量準(zhǔn)確性依賴于對兩個(gè)測速點(diǎn)之間距離的準(zhǔn)確測量，以及記錄車輛經(jīng)過該距離所用的實(shí)際時(shí)間，從而計(jì)算出平均速度。這種方法適用于測量車輛在較長道路段落內(nèi)的速度。相比之下，雷達(dá)測速技術(shù)具有較高的計(jì)量準(zhǔn)確性，能夠?qū)崟r(shí)測量車輛的瞬時(shí)速度。雷達(dá)測速系統(tǒng)通過比較發(fā)射信號頻率與接收到的反射信號頻率之間的差異來計(jì)算車輛的速度。這種方法可以提供準(zhǔn)確的瞬時(shí)速度信息，并且不受距離測量的限制。因此，在需要實(shí)時(shí)測量車輛速度的場合，雷達(dá)測速技術(shù)具有較高的計(jì)量準(zhǔn)確性。

3.2 檢測范圍和適用環(huán)境比較

區(qū)間測速系統(tǒng)適用于需要對車輛在一段路程內(nèi)的平均速度進(jìn)行測量的場合。它需要在道路上設(shè)置起點(diǎn)和終點(diǎn)的測速點(diǎn)，因此，在特定的道路或區(qū)域中使用。相反，雷達(dá)測速技術(shù)具有較高的靈活性，適用于各種復(fù)雜的道路，如高交通密度和交通量的道路交叉口等。

3.3 外部干擾和影響比較

區(qū)間測速系統(tǒng)相對于雷達(dá)測速技術(shù)來說，對外部干擾和影響較小。區(qū)間測速系統(tǒng)是基于車輛通過兩個(gè)測速點(diǎn)的實(shí)際時(shí)間進(jìn)行測量，不受天氣條件和周圍物體的反射等因素的干擾。相比之下，雷達(dá)測速技術(shù)的計(jì)量結(jié)果可能會受到惡劣天氣條件的影響，如強(qiáng)降水和大雪，會對雷達(dá)信號的傳播產(chǎn)生負(fù)面影響，進(jìn)而降低雷達(dá)測速的準(zhǔn)確性。

3.4 多車輛測速能力比較

區(qū)間測速系統(tǒng)具有多車輛測速能力，可以同時(shí)監(jiān)測通過測速點(diǎn)的多輛車輛的速度。這使其適用于需要對大量車輛進(jìn)行測速的場合。相反，雷達(dá)測速技術(shù)主要適用于單個(gè)車輛的測速，雖然現(xiàn)有的多目標(biāo)雷達(dá)可以測量多輛車的速度，但在擁擠的道路上，多目標(biāo)雷達(dá)可能遇到交叉干擾的問題。當(dāng)多輛車同時(shí)靠近雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)，它們的回波信號可能會相互干擾，導(dǎo)致速度測量的不準(zhǔn)確性。

綜上所述，區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)在計(jì)量準(zhǔn)確性、檢測范圍和適用環(huán)境、外部干擾和影響以及多車輛測速能力等方面存在一些差異[5]。因此，在選擇測速方法時(shí)，需根據(jù)具體需求和應(yīng)用場景進(jìn)行權(quán)衡和選擇。

4 區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)的發(fā)展趨勢

4.1 技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新

區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)在不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新，以提高其測量準(zhǔn)確性、適用性和可靠性。

區(qū)間測速系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)：隨著科技的發(fā)展，區(qū)間測速系統(tǒng)可以借助先進(jìn)的傳感器和計(jì)算技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。例如，采用更準(zhǔn)確的時(shí)間測量設(shè)備、高準(zhǔn)確度的距離測量技術(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理算法，可以提高測量的準(zhǔn)確度。此外，引入自動化和智能化的功能，如自動數(shù)據(jù)記錄和遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以提高系統(tǒng)的效率和便捷性。

雷達(dá)測速技術(shù)的技術(shù)改進(jìn)：雷達(dá)測速技術(shù)也在不斷創(chuàng)新，以應(yīng)對各種挑戰(zhàn)和需求。例如，引入更高頻率的雷達(dá)波，可以提高測速的準(zhǔn)確度和分辨力。同時(shí)，改進(jìn)雷達(dá)信號處理算法和降低設(shè)備成本，可以提高雷達(dá)測速系統(tǒng)的性能和可用性。

4.2 應(yīng)用領(lǐng)域拓展和需求變化

區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域方面也呈現(xiàn)出不斷拓展和需求變化的趨勢。

區(qū)間測速系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域拓展：區(qū)間測速系統(tǒng)不僅僅局限于道路交通領(lǐng)域，還可以在其他領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如，在鐵路運(yùn)輸中，區(qū)間測速系統(tǒng)可以用于監(jiān)測列車的運(yùn)行速度和時(shí)刻表的準(zhǔn)確性。此外，區(qū)間測速系統(tǒng)還可以應(yīng)用于智能交通管理、車輛運(yùn)輸監(jiān)控等領(lǐng)域，以提高交通安全性和效率。

雷達(dá)測速技術(shù)的需求變化：隨著社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，對雷達(dá)測速技術(shù)的需求也在不斷變化。例如，隨著電動車和自動駕駛技術(shù)的興起，對高準(zhǔn)確度和實(shí)時(shí)性的測速需求增加，以確保車輛的安全性和行駛效果。此外，隨著交通管理的智能化發(fā)展，對雷達(dá)測速技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用需求也在增加。

綜上所述，區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)在技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新、應(yīng)用領(lǐng)域拓展和需求變化方面都呈現(xiàn)出明顯的發(fā)展趨勢。這些趨勢將進(jìn)一步推動兩種技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

5 結(jié)語

本文從計(jì)量的角度對區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)進(jìn)行了比較，并探討了它們的優(yōu)缺點(diǎn)和發(fā)展趨勢。通過對計(jì)量準(zhǔn)確性、檢測范圍和適用環(huán)境、外部干擾和影響以及多車輛測速能力等方面的比較，可以得出以下結(jié)論。

從計(jì)量準(zhǔn)確性來看，區(qū)間測速系統(tǒng)基于車輛經(jīng)過兩個(gè)測速點(diǎn)之間的實(shí)際時(shí)間提供準(zhǔn)確的車速結(jié)果。而雷達(dá)測速技術(shù)通過多普勒效應(yīng)實(shí)時(shí)測量車輛的瞬時(shí)速度，具有較高的計(jì)量準(zhǔn)確性。然而，外部因素如天氣條件可能會對雷達(dá)測速技術(shù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定影響。在檢測范圍和適用環(huán)境方面，區(qū)間測速系統(tǒng)適用于特定道路或區(qū)域，測量車輛在一段路程內(nèi)的平均速度。相比之下，雷達(dá)測速技術(shù)適用于各種不同的道路，如高密度交通和交叉口。區(qū)間測速系統(tǒng)在多車輛測速能力方面具有優(yōu)勢，能夠同時(shí)監(jiān)測多輛車輛的速度，適合大量車輛測速。雷達(dá)測速技術(shù)主要適用于單個(gè)車輛的測速，多輛車的速度測量可能受到交叉影響。

綜上所述，區(qū)間測速系統(tǒng)和雷達(dá)測速技術(shù)在計(jì)量特點(diǎn)、適用環(huán)境和多車輛測速的準(zhǔn)確度等方面存在一定差異。了解它們的優(yōu)勢和局限性，以及未來的發(fā)展趨勢，對于選擇適合的測速方法和推動測速技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步具有重要意義。