基于車牌識別技術的感應控制策略研究

王本圓

摘要：城市交通的瓶頸多出現在交叉口，為解決信號控制交叉口綠燈時間浪費的問題，基于車牌感應控制，采集相鄰交叉口間的交通流數據，進行交通流特性分析，基于檢測區間占有率與車輛排隊長度進行控制。在一定條件下，降低下一個交叉口積壓車輛對上一個交叉口的影響程度，避免出現交叉口溢流，同時一定程度上提高通行效率。

關鍵詞：交通控制，車牌識別，感應控制

1 車牌識別技術感應控制理論基礎

1.1車牌識別技術概念

（1）車牌識別

車牌識別是是利用RFID高精度識別、高準確采集、高靈敏度的技術特點，在機動車增加電子標簽，通過射頻識別讀寫器，掃描過往車輛的電子標簽，以實現采集記錄車輛數據，從而實現先進的車輛數字化管理。

（2）交通流到達率

城市道路交叉口交通流到達具有隨機性，本文采用離散型分布來描述路段上的交通流到達率。

（3）車輛速度

平均車速：某一道路區間上車輛在正常行被狀態下的速度。

瞬時速度：車輛在某一斷面的速度。

（4）占有率

占有率：車輛的時間密度。其計算公式如下

（2-1）

式中，Z為車輛占有率;N為經過檢測區間的車輛數;T為車輛經過檢測區間的平均時間;L為檢測區間長度;為第i輛車的車身長度;為第i輛車經過檢測區間的速度。

1.2車牌識別技術感應控制原理

通過RFID技術對車牌進行交通數據采集，獲得實時交通流，并且基于交通流參數據，進而對交通流特性分析，通過交通流特性分析對交叉口的控制策略做優化控制。

2 相鄰交叉口交通流特性分析

城市交通中，相鄰交叉口具有較強的相關性，上下游交叉口的許多參數都是相互影響的。

2.1 車輛排隊特性分析

在上游交通流欠飽和狀態下，區間路段產生的車輛累積量較少，排隊長度較短即;當上游交通流臨近飽和時，排隊長度將在一定條件下溢出車道，即，隨后將產生嚴重的交通擁堵。

2.2 車輛消散特性分析

當下游交叉口的綠燈通行相位為東西向時，兩交叉口的區間路段的車輛產生疏散波。當下游交叉口的車流通行量大于上游交叉口的車流通行量，那么區間路段的車輛累積將會下降，即，當上游的車流通行量大于下游交叉口時，那么區間路段的車輛累積將會大大增加，即。

3相鄰交叉口感應控制策略研究

3.1 相鄰交叉口感應控制理論

相鄰兩交叉口的之間的關系緊密程度可用交通流達到率來衡量。通過設置在交叉路口停車線的RFID閱讀器對本交叉口的通行車流進行控制，并對本交叉口的各個相位進行控制。兩相鄰交叉口的聯系在于交叉口與交叉口之間的連接路段，當到達率不同時，將會出現排隊溢出的可能，因此需要做優化考慮。

以南北路段為例，研究兩相位信號控制交叉口。南北向交通流從上游交叉口流入下游交叉口，且路段區間上有原始的累積車輛，車流便通過上游交叉口匯入車隊末尾。

假設在下游交叉口的車輛駛離速度為，匯入車隊速度為，上游車流到達率為、下游交叉口南北向的車流到達率為，可得：

南北向的RFID1、RFID2的占有率為：

東西向的RFID1、RFID2的占有率為：

3.2 相鄰交叉口感應控制策略

為減少下游交叉口延誤，同時消散路段間的排隊，應該盡量使車輛不滯留于路段區間處，在交通流未達到過飽和條件或臨近飽和時，需對各相位的交通流做動態的控制，使交叉口的通行效益達到最佳。本文基于各相位的電子車牌路段占有率，以及兩交叉口之間的路段的排隊長度，綜合考慮信號燈相位的置換時機，其策略如下所示。

Stage0：首先設置道路交叉口的交通流狀態，選擇相位S1做起始狀態。可計算相位1的占有率Z11、Z12，以及路段區間的排隊L1;相位2的占有率Z21、Z22，區間排隊長度為L2;

Stage1：當Z11= Z12時，東西向車流狀態為欠飽和，狀態保持不變，當且僅當Z21=0，即交叉口的東西向將發生擁堵，若，則相位狀態轉變為S2，否則不變;

Stage2：當Z11> Z12時，表示車流因上游交叉口的車流到達率較大而產生的輸入輸出不平衡，導致部分車輛在路段上產生滯留排隊，因此狀態保持不變，當且僅當，則相位狀態轉變為S2，否則不變;

Stage3：當時，即檢測區間中的排隊車輛處于消散狀態，因此需要考慮東西向的車流狀態，若，且，則相位狀態轉變為S2，否則不變;

Stage4：當且，表明在兩相位方向上都將因為上游交叉口出現較大的車流達到率，導致交叉口擁堵，因此需要優先保證區間路段的排隊車輛釋放，相位切換至東南北，直到相位綠燈時間到達最大時，切換為東西相位。

4 結語

本文首先對相鄰交叉口交通流特性進行分析，對基于電子車牌的感應控制策略進行分析與研究，主要以連接兩交叉口的路段作為研究目標。在一定條件下，以降低下游交叉口對上游交叉口的影響為基礎，避免排隊溢出的同時提高交叉口的通行效益。研究策略對未來設計感應控制路網提供一定研究基礎。城市交通流特性較為復雜，且我國非機動車流量較大，對兩相位信號控制的交叉口很難滿足現有的漏合交通流控制需求。隨著科技的發展和硬件設備的更新換代，應該通過設計新的控制策略可對交通流進行化化控制，緩解交通擁堵，提高通行效率。

參考文獻

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