机动车区间测速系统时间同步问题的探讨

陈晓娟 宋词 陈丰 罗兵 张嵩辉

摘 要：时间同步是机动车区间测速系统中影响车辆平均速度实时精准的指标。在实际运行中，常常因此项参数出现偏差而导致区间测速系统测速准确度难以做到实时精准。本文结合实践，针对实测多套机动车区间测速系统的时间同步问题展开探讨。

关键词：道路交通；区间测速；时间同步；实时精准；校时

1机动车区间测速系统的原理

其中：v为车辆行驶的平均速度，单位为km/h；L为测速区间距离，单位为m；t1为车辆进入测速区间的时间，t2为车辆离开测速区間的时间，t1、t2 的单位为s。

测速区间距离和车辆行驶通过的时间这两个参数的准确度直接影响所测车辆平均速度的准确度，故须依据《机动车区间测速技术规范》（GA/T 959-2011），对机动车区间测速系统进行专业检测，确定系统测速区间的长度值、车辆行驶通过测速区间的时间。当起点和终点位置不变时，区间距离只须在首次检测时测量即可。因此，影响车辆平均速度的主要因素为机动车通过测速区间的行驶时间，即t2-t1。区间测速原理如图1：

2机动车区间测速系统时间同步涉及的标准规范

时间同步是机动车区间测速系统的核心指标之一，需要满足行业标准《机动车区间测速技术规范》（GA/T 959-2011）中第5.4时钟同步要求“具有与北京时间同步的功能”和第5.11误差要求“b）24h内计时误差不得超过1.0s”[1]。区间测速系统时钟同步的目的有两个：一是获得记录拍摄车辆图片的准确时间并叠加显示在图片上；二是保证车辆进出测速区间的时间准确无误。为此，区间测速系统时钟同步不仅要保证区间测速系统时间与北京时间同步，还要保证系统内区间测速起点和终点监控设备时钟同步，这样才能确保抓拍的车辆平均速度实时精准。

3 机动车区间测速系统有关时间同步遇到的实际问题

据对2018年以来江西省范围内经专业机构检测的62套道路区间测速系统问题统计情况看，存在时间同步问题的系统有22套，占检测总数的35.5%。专业机构现场时间同步检测采用的方法为：检查区间测速系统是否具有与北京时间同步的功能，用标准速度仪上的UTC时间减去8小时为北京时间。检测中发现涉及时间同步的问题有以下几种情况：

情况一：交通指挥中心的校时服务器对区间测速摄像机进行时间同步，施工单位采用的是软件校时方式来进行时间同步，设定同步周期为24小时。检测的结果为系统平均速度大于标准速度或者小于标准速度，且超出了《机动车测速仪》GB/T 21255规定的当机动车速度小于100km/h时，测速误差应不超过-6～0km/h和当机动车速度大于或等于100km/h时，测速误差应不超过机动车速度的-6%～0%[2]。经过分析发现是因为区间测速起点摄像机和终点摄像机的时间不同步，摄像机在一个同步周期内会产生时间偏差，导致车辆区间平均速度的偏差。

解决方法：因为目前常用的区间测速系统均采用NTP时间同步的方式。NTP用于分布式时间服务器和客户端之间进行时间同步，它是一个跨越广域网或局域网的复杂时间同步协议，通常可进行毫秒级同步。其工作原理是客户端定期的发送查询请求给服务器，服务器收到请求后再发送时间报文给客户端，从而得到时间的同步[3]。NTP协议在应用时为了简单，可以屏蔽认证机制，在这种情况下，对网络的资源占用很小，且抓拍摄像机在进行时间同步时需要时间很短，对正常工作没有影响。所以缩短系统时钟同步校准周期（建议校准周期设置在5min内），能缩短摄像机在一个同步周期内会产生时间的偏差，从而解决导致车辆区间平均速度偏差的问题。

情况二：区间测速系统中摄像机长时间断电重启造成车辆速度值偏差很大，经分析后发现该台摄像机通电重启时还未到系统原设定的时钟同步周期点，导致测速区间进口抓拍和出口抓拍摄像机时钟时间不在同一个时间同步周期内，所以时间出现偏差和不同步，造成车辆速度值偏差很大。例如，测速区间进口抓拍摄像机时间快于测速区间出口抓拍摄像机时，在区间测速系统中会造成车辆通过区间的用时变小，根据速度计算公式可得区间测速系统判定车辆速度值变大。反之测速区间进口抓拍摄像机时间慢于测速区间出口抓拍摄像机时，在区间测速系统中会造成车辆通过区间的用时变大，导致区间测速系统判定车辆速度值变小。

解决方法：修改抓拍像机中的应用软件程序，当摄像机出现重启时必须先与后台服务器做时钟同步校时后再进行正常抓拍，或者在与后台服务器做时钟同步之前的抓拍数据舍弃。如在无法修改抓拍像机中的应用软件程序的情况下，可调小校时周期（1min～10min），降低出现该问题的时间。

情况三：区间测速设备校时服务器不是使用同一个校时，在实测的62套区间测速系统中，这类问题在早期的时候出现比较多，尤期是高速公路区间测速系统，有的区间测速系统横跨两个交警大队，而他们又有自己各自的校时服务器，相当于一套区间测速系统中的几台设备终端分别和不同的校时服务器进行校时，造成设备校时系统复杂、混乱，校时周期以及校时服务器本身之间很难做到一致，最终导致各抓拍设备时间不同步的问题。

解决方法：让所有设备都只与同一个校时服务器校时，确保所有设备时间同步。

情况四：前端摄像机与校时服务器长时间断网，但起点摄像机、终点摄像机与前端服务器的网络是联通的，系统还能对区间通行的超速车辆进行抓拍，但抓拍的车辆平均速度会出现偏差。经分析发现是测速区间进口抓拍和出口抓拍摄像机不能与校时服务器做时钟同步，导致摄像机时钟出现偏差，造成抓拍的车辆速度值偏差。

解决方法：建议修改抓拍摄像机和终端服务器中的应用软件程序，当摄像机出现长时间无法与后台服务器做时钟同步的情况下，终端服务器应当舍去在无法进行时钟同步期间所抓拍的数据，以确保抓拍的车辆平均速度准确无误。

情况五：系统采集的车辆车速与车辆实际平均速度偏差较大检测中发现测试车辆每次以大致相同的平均速度经过该区间，与系统内记录的速度值偏差很大。调整系统后台距离参数后，问题还是存在且无规律性。经分析发现原因为时间同步程序运行过程中遗漏个别前端子系统，（按时间同步程序设定的步骤，前端子系统时钟时间与服务器时钟时间不一致时则把前端子系统时钟时间更正为服务器时钟时间）。检查引起车速偏差较大的子系统，发现其時钟时间与服务器时钟时间不一致，所以检测系统测出的平均速度值偏差较大。

解决办法：对同步周期程序进行修改，每个摄像机与服务器比对时钟时间后都对服务器发送一个反馈信号，避免遗漏。

4机动车区间测速系统时间同步对抓拍平均速度的影响

下面以测速区间距离5km、限速80km/h的国道为例，计算时间同步及误差对区间测速系统抓拍的车辆平均速度的影响，详见表1。

5结束语

机动车行驶速度管理是日常交通安全管理工作的一项重要内容，机动车区间测速系统作为目前高速公路、国省道等道路常用的测速系统之一，非常有必要探讨其工作运行的稳定性、准确性、可靠性。笔者结合工作实践，总结分析了区间测速系统在专业检测及测试中时间同步存在的问题，提出了相应的对策，举例说明了时间同步对区间测速系统抓拍车辆平均速度的影响，指出其影响和存在的问题均为区间测速系统时间同步的设置不当所致，且这些问题均为软故障。表面上系统录入的区间长度准确，车辆平均速度的算法无误，但由于时钟同步这一不引人注意的参数出现偏差导致区间测速系统测速准确度难以做到实时精准。而这类问题仅凭肉眼无法识别、容易被忽略，只有通过专业检测才能发现此类软故障，从而提出有针对性的系统升级改造措施，确保区间测速系统抓拍取证规范、准确、可信。

参考文献

[1]公安部道路交通管理标准化技术委员会.机动车区间测速技术规范：GA/T 959-2011[S].北京：中国标准出版社，2011.

[2] 中华人民共和国公安部.机动车测速仪：GB/ T21255-2019[S]北京：中国标准出版社，2019.

[3] 张旭博，黄河，廖章梁 . NTP 协议安全分析 [J].通信技术，2020，53.

延伸阅读

为保证区间测速违法行为取证有效，除本文提到的时间同步问题外，还应设置配套的标志、违法信息项的采集。

一、关于区间测速配套标志，根据《机动车区间测速技术规范》GA/T 959-2011的要求，实施区间测速的路段应在起点前方200m～1000m处设置预告标志，并在起点和终点分别设置起点标志和终点标志[1]。机动车区间测速告知标志与限制速度标志配合使用。机动车区间测速告知标志的样式参照《机动车区间测速技术规范》GA/T 959-2011附录A。标志中汉字高度与尺寸按《道路交通标志和标线 第2部分：道路交通的标志》GB 5768.2-2009的3.7.2和3.7.7的要求，得出下表：

限制速度标志属于禁令标志的一种，按照《道路交通标志和标线 第2部分：道路交通的标志》GB 5768.2-2009的表7的要求如下：

二、关于区间测速违法信息项，根据《机动车区间测速技术规范》GA/T 959-2011的要求违法合成图片叠加应包括：号牌号码、 号牌种类、 车辆类型、驶入时间、 驶出时间、 违法地点、 违法行为、 平均速度、 限速值、 区间编号、 区间名称、 区间距离、设备编号、 防伪码、 测速方向。