一种道路交通区间测速监测系统校准方法及其测量结果不确定度评定

蔡开城

【摘 要】道路交通区间测速监测系统是固定安装在道路上并用于对机动车在该区间内行驶的平均速度进行监测的计量仪器。道路交通区间测速监测系统能否准确溯源关系到交通执法部门执法的公正性和人民群众的交通安全，需要对区间测速系统进行校准。本文介绍一种校准方法及其过程中分析其不确定度分量主要来源，并对各不确定度分量进行评定。

【关键字】道路交通区间测速监测系统；不确定度评定

中图分类号： TP274 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）14-0019-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.007

A calibration method of point-to-point vehicle speed monitor systems and evaluation of uncertainty in measurement results

CAI Kai-cheng

（Fujian Province Institute of Metrology，Fuzhou，350003，P.R.China）

【Abstract】Point-to-point vehicle speed monitor systems are fixed on the road and are used to monitor the average speed of the motor vehicle running in this area.The accurate traceability of point-to-point vehicle speed monitor systems is related to the justice of the law enforcement department of the traffic law enforcement department and the traffic safety of the people.It is necessary to calibrate the point-to-point vehicle speed monitor systems.In this paper， a calibration method and its main sources of uncertainty components are introduced， and the uncertainty components are evaluated.

【Key words】Point-to-point vehicle speed monitor systems；Evaluation of uncertainty

0 概述

道路交通区间测速监测系统（以下简称区间测速系统）是固定安装在道路上并用于对机动车在该区间内行驶的平均速度进行监测的计量仪器。区间测速监测系统通常由区间测速起点和终点监控终端、通信网络、中心控制设备及软件等组成[1]。其工作原理是：在一段道路上布设两个或多个固定监控点及相应的监控终端，两点之间构成一个行驶路段唯一确定、限速值恒定的测速区间。起点和终点的监控终端先后被同一行驶车辆触发，自动记录该车辆的通过时刻、车辆特征等信息，并通过通信网络传送到中心控制设备，由软件根据该车辆的区间行驶时间计算其平均速度[2]。交通执法部门以区间测速系统测得的车辆行驶平均速度作为执法的依据，区间测速系统能否准确溯源关系到交通执法部门执法的公正性和人民群众的交通安全，需要对区间测速系统的区间距离误差和现场测速误差进行校准。

1 测量条件、测量标准、被测对象、测量方法

1.1 环境条件：温度：（-25～55）℃，相对湿度<85%。

1.2 测量标准

非接触式速度计

速度范围：（5～180）km/h，MPE：±1.0%。

距离范围：（1.0～999.9）m，距离≤30m时MPE：± 0.30m，距离>30m时MPE：±1.0%。

电子秒表：量程：（0～3600）s，MPE：±0.02s 。

1.3 被测对象：区间测速系统

1.4 测量方法

在规定条件下，将非接触式速度计及显示装置按使用要求安装在试验车上，调整使其处于正常工作状态。试验车保持在同一车道内驶过整个区间，非接触式速度计测量并显示试验车的行驶距离，被检区间测速系统起点和终点的监控终端对试验车的显示装置进行拍摄。依次对区间内每条车道至少测量一次，且测量总数不少于三次，取所有测量结果中的最短距离作为区间距离测量值并计算区间距离误差。

现场测速误差采用试验车、非接触式速度计、秒表进行测量。非接触式速度计以及显示装置均按照使安装在试验车上，调整使其处于正常工作状态。试验车以被检速度通过整个区间，非接触式速度计测量并显示试验车的行驶距离，试验车保持在同一车道内驶过整个区间，被检区间测速系统起点和终点的监控终端对试验车的显示装置进行拍摄，拍摄时通过秒表记录试验车经过整个区间的时间。测量的速度点为被测道路限速值的50%、100%，对每一个被检速度值进行至少三次测量，分别计算三次测量值的平均值作为试验车的速度标准值并计算现场测速误差，取现场测速误差最大值作为测量结果。

2 区间测速系统的区间距离误差测量结果的不确定度评定

2.1 数学模型：δs=×100%

式中：

δs——區间距离误差，%；

s——被检系统中设定的区间距离，m；

smin——实测区间距离的最小值，m。

2.2 标准不确定度分量的评定

输入量smin的标准不确定度u（smin）的评定：其不确定度来源主要是非接触式速度计引入的不确定度u （smin），可以B类方法评定u（smin）。

选取一台区间测速系统，被检系统中设定的区间距离为998.0m，使用非接触式速度计对区间内每条车道的区间距离测量三次，计算每条车道的三次测量取所有测量结果中的最短距离作为区间距离测量值smin。

则smin=998.0m

非接触式速度计最大允许误差为±1.0%，按均匀分布计算， k=，则：

u（Smin）=×998.0m=5.76m

2.3 合成标准不确定度的评定

2.3.1 灵敏系数：由δs=×100%得

2.3.2 标准不确定度汇总表，见下表2

2.3.3 合成标准不确定度的计算：

uc（δs）=|c1|×u（smin）=0.001×5.76×100%=0.58%

2.4 扩展不确定度的评定：取包含因子k=2，则U=k·uC=2×0.58%=1.2%；

2.5 扩展不确定度的报告与表示

区间测速系统的区间距离误差测量结果扩展不确定度为U=1.2%；它是由合成标准不确定度uc=0.58%和包含因子k=2之乘积得到。

3 现场测速误差测量结果的不确定度评定

3.1 数学模型：Δv=v-×k

式中：

Δv——现场测速误差，km/h；

v——被检系统的速度示值，km/h；

s0——非接触式速度计测量的区间距离，m；

t0——秒表测得的试验车行驶时间，s；

k——单位换算常数，k=3.6。

3.2 标准不确定度分量的评定

选取一区间测速系统，被检系统中的区间距离设定为998.0m，限速值设定为60km/h，其车速显示值分辨力为1km/h，使用试验车、非接触式速度计、秒表对对每一个被检速度值进行至少三次测量，分别计算三次测量值的平均值作为试验车的速度标准值并计算现场测速误差：

3.2.1 输入量v的标准不确定度u（v）的评定：其不确定度来源主要是被检系统分辨力引入的不确定度u（v），可以B类方法评定u（v）。被检系统分辨力为1km/h，按均匀分布计算，k=，则

u（v）=km/h=0.58km/h

3.2.2 输入量s0的标准不确定度u（s0）的评定：其不确定度来源主要是非接触式速度计的准确度引入的不确定度，可以B类方法评定。

非接触式速度计最大允许误差：±1.0%，按均匀分布计算， k=，则

u（s0）=×s0=0.0058s0

3.2.3 输入量t的标准不确定度u（t）的评定：其不确定度来源主要是电子秒表的准确度引入的不确定度u（t），可以B类方法评定u（t）。

电子秒表的准确度：MPE：±0.02s，按均匀分布计算，k=，则

u（t）=s=0.012s

3.3 合成标准不确定度的评定

3.3.1 灵敏系数：由：Δv=v-×k得

3.3.2 标准不确定度汇总表，见下表4

3.3.3 合成标准不确定度和扩展不确定度的计算：

由uc（Δv）=（1）

3.4 扩展不确定度的评定：取包含因子k=2，则U=k·uC（Δv）。（2）

由公式（1）、（2）可得合成标准不确定度和扩展不确定度如下表5所示

3.5 扩展不确定度的报告与表示

当区间测速系统区间速度在60km/h测量点时，现场测速误差测量结果扩展不确定度为U=1.4km/h。它是由合成标准不确定度uc（Δv）=0.68km/h（取三次测量结果合成不确度定度最大值）和包含因子k=2之乘积得到。

4 结语

本文介绍一种区间测速系统校准方法和不确定度评定方法，符合上述条件的区间测速系统，一般可直接使用本不确定度的评定结果，其它类似功能的区间测速系统可参照本评定方法。通过对区间测速系统的校准来保证其测量数据的准确性，为交通执法部门公正执法和交通安全保驾护航。

【参考文献】

[1]中华人民共和国公安部.GA/T 959-2011 机动车区间测速技术规范[S].北京：中国标准出版社，2011.

[2]程中軍.道路交通区间测速监测系统检定装置研究[J]. 自动化技术与应用，2017，36（9）：64-67.