基于车牌识别技术的感应控制策略研究

王本圆

摘要：城市交通的瓶颈多出现在交叉口，为解决信号控制交叉口绿灯时间浪费的问题，基于车牌感应控制，采集相邻交叉口间的交通流数据，进行交通流特性分析，基于检测区间占有率与车辆排队长度进行控制。在一定条件下，降低下一个交叉口积压车辆对上一个交叉口的影响程度，避免出现交叉口溢流，同时一定程度上提高通行效率。

关键词：交通控制，车牌识别，感应控制

1 车牌识别技术感应控制理论基础

1.1车牌识别技术概念

（1）车牌识别

车牌识别是是利用RFID高精度识别、高准确采集、高灵敏度的技术特点，在机动车增加电子标签，通过射频识别读写器，扫描过往车辆的电子标签，以实现采集记录车辆数据，从而实现先进的车辆数字化管理。

（2）交通流到达率

城市道路交叉口交通流到达具有随机性，本文采用离散型分布来描述路段上的交通流到达率。

（3）车辆速度

平均车速：某一道路区间上车辆在正常行被状态下的速度。

瞬时速度：车辆在某一断面的速度。

（4）占有率

占有率：车辆的时间密度。其计算公式如下

（2-1）

式中，Z为车辆占有率;N为经过检测区间的车辆数;T为车辆经过检测区间的平均时间;L为检测区间长度;为第i辆车的车身长度;为第i辆车经过检测区间的速度。

1.2车牌识别技术感应控制原理

通过RFID技術对车牌进行交通数据采集，获得实时交通流，并且基于交通流参数据，进而对交通流特性分析，通过交通流特性分析对交叉口的控制策略做优化控制。

2 相邻交叉口交通流特性分析

城市交通中，相邻交叉口具有较强的相关性，上下游交叉口的许多参数都是相互影响的。

2.1 车辆排队特性分析

在上游交通流欠饱和状态下，区间路段产生的车辆累积量较少，排队长度较短即;当上游交通流临近饱和时，排队长度将在一定条件下溢出车道，即，随后将产生严重的交通拥堵。

2.2 车辆消散特性分析

当下游交叉口的绿灯通行相位为东西向时，两交叉口的区间路段的车辆产生疏散波。当下游交叉口的车流通行量大于上游交叉口的车流通行量，那么区间路段的车辆累积将会下降，即，当上游的车流通行量大于下游交叉口时，那么区间路段的车辆累积将会大大增加，即。

3相邻交叉口感应控制策略研究

3.1 相邻交叉口感应控制理论

相邻两交叉口的之间的关系紧密程度可用交通流达到率来衡量。通过设置在交叉路口停车线的RFID阅读器对本交叉口的通行车流进行控制，并对本交叉口的各个相位进行控制。两相邻交叉口的联系在于交叉口与交叉口之间的连接路段，当到达率不同时，将会出现排队溢出的可能，因此需要做优化考虑。

以南北路段为例，研究两相位信号控制交叉口。南北向交通流从上游交叉口流入下游交叉口，且路段区间上有原始的累积车辆，车流便通过上游交叉口汇入车队末尾。

假设在下游交叉口的车辆驶离速度为，汇入车队速度为，上游车流到达率为、下游交叉口南北向的车流到达率为，可得：

南北向的RFID1、RFID2的占有率为：

东西向的RFID1、RFID2的占有率为：

3.2 相邻交叉口感应控制策略

为减少下游交叉口延误，同时消散路段间的排队，应该尽量使车辆不滞留于路段区间处，在交通流未达到过饱和条件或临近饱和时，需对各相位的交通流做动态的控制，使交叉口的通行效益达到最佳。本文基于各相位的电子车牌路段占有率，以及两交叉口之间的路段的排队长度，综合考虑信号灯相位的置换时机，其策略如下所示。

Stage0：首先设置道路交叉口的交通流状态，选择相位S1做起始状态。可计算相位1的占有率Z11、Z12，以及路段区间的排队L1;相位2的占有率Z21、Z22，区间排队长度为L2;

Stage1：当Z11= Z12时，东西向车流状态为欠饱和，状态保持不变，当且仅当Z21=0，即交叉口的东西向将发生拥堵，若，则相位状态转变为S2，否则不变;

Stage2：当Z11> Z12时，表示车流因上游交叉口的车流到达率较大而产生的输入输出不平衡，导致部分车辆在路段上产生滞留排队，因此状态保持不变，当且仅当，则相位状态转变为S2，否则不变;

Stage3：当时，即检测区间中的排队车辆处于消散状态，因此需要考虑东西向的车流状态，若，且，则相位状态转变为S2，否则不变;

Stage4：当且，表明在两相位方向上都将因为上游交叉口出现较大的车流达到率，导致交叉口拥堵，因此需要优先保证区间路段的排队车辆释放，相位切换至东南北，直到相位绿灯时间到达最大时，切换为东西相位。

4 结语

本文首先对相邻交叉口交通流特性进行分析，对基于电子车牌的感应控制策略进行分析与研究，主要以连接两交叉口的路段作为研究目标。在一定条件下，以降低下游交叉口对上游交叉口的影响为基础，避免排队溢出的同时提高交叉口的通行效益。研究策略对未来设计感应控制路网提供一定研究基础。城市交通流特性较为复杂，且我国非机动车流量较大，对两相位信号控制的交叉口很难满足现有的漏合交通流控制需求。随着科技的发展和硬件设备的更新换代，应该通过设计新的控制策略可对交通流进行化化控制，缓解交通拥堵，提高通行效率。

参考文献

[1] 赵斌.RFID技术的应用及发展[J].电子工程设计，2010，18：123-125.

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