問題的提出 

    由于經濟活動的持續增長和城市化進程速度加快，車輛數量持續快速增加，城市及其周邊區域的公路交通設施受到了日益增大的壓力，堵車現象司空見慣。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控系統，以提高道路的輸送能力。這種研究大致可分為2個環節，一是建立合理的監控模型，二是實現與該模型相應的機動車輛監測識別工具及信息的傳輸與處理系統。 

    模型的建立因時因地而異，他涉及周邊的諸多環境因素，還要顧及監控系統的能力。第二個環節則更多地涉及工程與技術問題。 

    決定監控系統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變化的，所以要采用合理的技術將以上信息收集傳送給中央處理機。 

    機動車輛監測系統的方案在很大程度上隨所采用的傳感技術而異。目前世界上發展比較成熟的是感應環技術，用得也最多。但其成本高，信號弱，易受天氣及環境因素的影響，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。 

    車輛磁像識別系統所使用的原理，與現有的各種監測系統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域發揮獨特的作用，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成的，每種車輛所采用的鐵磁性材料的質量，其幾何尺寸與質量分布都不一樣。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。出現這種現象，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域的地球磁場，地磁矢量在羅盤附近發生了變化。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，據此就可以設計一種探測器，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、電子技術與計算機技術的長足進步，已能制作出微型智能化的機動車輛監測裝置，其中包括高度靈敏的磁場探測器和一個微型計算機系統，整個系統由高能電池供電，在微功耗狀態下工作。 

    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，還可以統計某一時間間隔內在某方向通過的各種車輛的數量，統計的方式由面板上的微型按鈕輸入簡單的指令決定，以決定每周統計幾天，每天統計哪幾個小時。探測器可以設計成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射機，發射距離為100公尺左右。平時系統處于休眠狀態，車輛到來就激活，處理完信息后又返回休眠狀態。另一種只以統計方式工作，主要用于搜集道路上機動車輛的信息，作政府決策，調查研究之用。這類探測器可測量完畢后取回將數據由串口送到計算機去。 

    同時，現階段隨著計算機網絡技術的不斷發展，網絡的適用范圍不斷擴大。因此將探測器收集到的信息，通過網絡直接傳回中央控制計算機，即可實現全區域交通的動態只能控制。 

    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測控制所需的絕大部分關鍵信息，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 區域性交通動態監控管理要求 

    3.1 資源、屬性、界面與資源要求 

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

    城市及其周邊區域的交通干線通常構成一個復雜的系統。這種系統總是可以分成若干個小塊以簡化分析的難度。每一塊內所包含的道路、停車場等都是可以用于交通監控的資源。道路的長短寬窄、路面車道數量、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，可以稱其為這些資源的屬性。采用適當的方法，調節這些屬性可以改變該區域資源的利用能力，即對機動車輛的輸送與通行能力。出入區域的路口則構成與其他區域聯接的界面，通過界面該區域可以向外提供資源或使用外區的資源。道路上機動車輛的數量，密度，速度及方向則構成了對系統的資源要求。顯然，區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 

    系統中的資源要求是隨時間動態變化的，如果與此相關的區域能預做準備，調整資源的相關屬性，改變區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。由于系統中采集、傳輸與處理數據和輸出與執行控制指令的速度遠遠高于機動車輛的運行速度，因此這種調整控制是可行的。 

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

    4 區域性交通動態監控管理目標 

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

    交通控制系統中控制的是交通流。控制過程就是完成交通流的監測、匯報，通過控制算法，根據收集到的信息，通過控制交通指示設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 

    為適應國民經濟的發展，對城市及其周邊區域的交通做不同程度的綜合性監控管理，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，對道路做直接監測的手段都必不可少。根據不同的要求、環境和資金情況，可以綜合考慮方案的選取和設備的配置。
 
    在未來的交通監控系統中，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測工具。因此，基于磁像識別技術的道路機動車輛監測設備可望在今后的交通監控系統中占有一席之地。