闯红灯照相机工作原理

这年头，连交通信号灯都在盯着您

根据美国公路安全保险协会提供的数据，在美国，因闯红灯导致的交通事故占到全部交通事故的22%。 每年，这些事故使约800人死亡，导致的财产损失、医疗费用、生产力损失和保险赔偿估计达70亿美元。 然而，这类交通违章现象似乎呈上升趋势。 在很多地区，自二十世纪八十年代以来，闯红灯违章行为增加了10%以上。

为控制这一趋势，越来越多的城市安装了闯红灯照相机。 这些完全自动化的装置可收集主管机关指控闯红灯者行为违章所需的所有证据。 如果照相机拍到您超速通过路口，那么一、两个月后您的邮箱里就会收到一张罚单（连同一张违章照片）。 在本文中，我们将探讨这些系统的基本元件，并了解它们是如何当场抓获违章驾驶员的。

闯红灯违章监控系统采用了某种复杂的技术，但在概念上却很简单。 该系统只包含三种基本元件：

一部或多部照相机 一个或多个触发器 一台计算机

多部照相机安装在路口高处，可全视角监控任何交通违章者。

在一个典型系统中，照相机安放在路口拐角处几米高的杆子上。 照相机镜头向内，这样便可以拍摄驶过路口的汽车。 通常，闯红灯违章监控系统在十字路口的四个角处都安装了照相机，以拍摄不同方向行驶的汽车，并从不同角度获取照片。 某些系统使用胶卷照相机，但多数较新的系统使用数码相机。

触发器种类繁多，但它们的功用相同： 即当汽车驶过道路上的特定点时进行探测。 闯红灯违章监控系统通常有两个感应环路触发器，位于道路下面靠近停止线的地方。

计算机是操作后方的大脑。 它与照相机、触发器和交通信号灯电路本身相连。 计算机持续监控交通信号和触发器。 如果信号灯为红灯时汽车触发了触发器，计算机将拍摄两张照片以记录违章行为。 第一张照片显示汽车刚好位于路口边缘的情况，第二张照片显示汽车位于路口中间的情况。

多数现代的闯红灯违章监控系统都使用数码相机。较旧的系统使用35毫米的照相机，它们需要定期收集和冲洗胶卷。

在美国某些州，罚单将寄给车主，而不管实际是谁在驾车。 在这些州，闯红灯照相机只需从汽车后面拍照，因为主管机关只需要一张清晰的尾部车牌照片。 在其他州，实际驾驶者负责支付罚单。 在这种情况下，监控系统需要在汽车前方安放另一部照相机，以便获取驾驶员的面部照片。 如果存在争议，罚单仍会寄给车主，而主管机关会提供相关信息。

闯红灯违章监控系统中使用的主要触发技术是感应环路。 感应环路触发器是在沥青路面下埋设的一段电线。 通常，这段电线铺设为一上一下重叠在一起的两个矩形环路（请参见下图）。

该电线与电源和一个测量仪表相连。 如果您读过电磁体工作原理一文，就会知道，当电流通过电线时会产生磁场。 电线形成同心环路时（就像在任何电磁体中那样）将增强该磁场。

当汽车驶过感应环路时，它会扰乱环路中的电磁场。这会改变环路电路的总体感应水平。

这种磁场不仅会影响环路周围的对象，还会影响环路本身。 磁场会在电线内感应出一个与整个电路的电压相反的电压。 这会明显改变电路中的电流。

这种感应的强度取决于环路的结构和组成。改变电线的布局或使用不同的导电材料都会改变环路的感应水平。 您还可以通过向环路的磁场中加入其他导电材料来改变感应水平。 当汽车在路口处停下来时就会发生这种情况。 汽车所含的大量金属会改变环路周围的磁场，从而改变其感应水平。

施工人员切开沥青路面安装环路传感器。您可以看到此路口处的环路安装位置。

系统中的测量仪表持续监视电路的总体感应水平。 当感应水平出现明显变化时，计算机会识别这一变化并知道有汽车通过环路。

这是最常见的触发机制，但并不是实际应用唯一的。 美国某些地区还成功使用了雷达、激光雷达或内胎传感器。

一种新兴的触发器机制是视频环路。 在这种系统中，计算机将分析来自路口的视频信息。 当计算机收到每个画面帧时，它会检查图像中特定点处的变化。 通过编程，计算机可识别有汽车通过路口的特定变化。 如果信号灯为红灯，而计算机识别到这种变化，就会激活照相机。 该系统的主要优点是不必挖开路面进行安装，并且可以随时调整触发区域。 实质上，它是一种虚拟感应环路触发器。

如果触发器机制不与中心控制系统相连，那么它将毫无用处。 在下一节中，我们将介绍闯红灯违章监控系统的计算机如何将所有信息整合在一起，形成针对交通违章者的处罚依据。

如上一节所述，闯红灯违章监控系统由计算机控制。 为说明这些计算机如何将所有信息整合在一起，我们以一个典型路口和一个典型交通违章为例。

中央控制盒中安放的就是计算机——系统的大脑。计算机根据它从交通信号灯和触发器那里接收的信息激活照相机。

为简单起见，我们只考虑在一个方向上通过此路口的交通情况。 当信号灯为绿灯或黄灯时，计算机会忽略触发器并且不会激活照相机。 直到系统收到信号灯为红灯的信号时，系统才会“打开”。 如果当信号灯变红时您已经位于路口中间，系统不会激活照相机（这在多数地区都不属于交通违章）。 某些系统会在信号灯变红后稍等片刻，以便为驾驶员提供一个“宽限期”。

在多数系统中，计算机不会针对刚好停在感应环路中的汽车激活照相机。 要触活照相机，您必须以特定的速度驶过环路。 在多数系统中，每个车道有两个环路触发器。 当触发器在很短的时间间隔内相继触发时，计算机便知道有汽车高速驶入路口。 如果时间间隔较长，计算机会知道汽车移动很慢。 如果汽车只激活了第一个触发器，计算机会知道它停在了路口边缘。

当汽车在信号灯变红后激活了这两个触发器，计算机会自动拍摄一张照片。 这第一张照片显示了汽车刚好进入路口的情况。 略作停顿后，计算机会拍摄另一张照片。 这将拍下汽车位于路口中间时的情况。 计算机会根据测到的车速计算停顿的时间。 获取这样的两张照片是很重要的，因为这样便可以显示汽车在红灯时进入路口并继续穿过路口的证据。

为获得违章的充分证据，计算机还会在这两张照片上添加某些额外信息。 其中包括：

日期 时间 路口位置 车速 从信号灯变红到汽车进入路口所用的时间

照相机通过耐用的长电线与计算机相连。 照相机向计算机提供数字图片，计算机会将这些数字图片存储在其存储器中。

凭借照片上附加的所有信息以及违章照片本身，警方就获得了处罚驾驶员所需的所有证据。 在多数地区，警察（或被雇来维护系统的私人公司）只需查验车牌并寄出罚单。 驾驶员（或车主）可通过邮寄来支付罚金，接受处罚；或者，他们也可以将处罚争议诉诸法庭。 当然，警方会将照片随罚单一起寄出，因此多数驾驶员都会交钱了事。

闯红灯违章监控系统已经出现40多年了，但只是在最近十几年才广泛普及。 世界各地的警察部门都认为这些系统对于他们的社区非常有用。 它们对交通违章行为起到了威慑作用，并可以帮助警方跟踪最恶劣的违章者。 此外，它们也是一项很好的政府收入来源。 这些系统在安装后无需花费更多成本进行维护，并且它可以全天候工作，自动捕获违章者，并发出可增加财政收入且难以辩驳的罚单。