網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下電動自行車闖紅燈預(yù)判檢測方法的研究

摘要：本項目針對交叉路口搶行紅燈的電動自行車與機動車發(fā)生沖突這一現(xiàn)象，類比機動車闖紅燈的認定標(biāo)準(zhǔn)，即三張照片來佐證車輛違法，提出設(shè)想，結(jié)合網(wǎng)聯(lián)環(huán)境與RFID射頻技術(shù)，在交叉路口設(shè)置射頻識別檢測點，通過對交叉路口處環(huán)境、電動自行車、機動車的信息、行為分析，在多次采集到搶行紅燈的電動車信息后即判定事故可能發(fā)生，預(yù)估搶行紅燈電動自行車與機動車的沖突點。在沖突點前完成檢測后，在網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下，通過路測射頻基站直接傳輸給機動車，達到對機動車駕駛員的預(yù)警。

關(guān)鍵詞：RFID技術(shù);電動自行車闖紅燈問題

引言：

當(dāng)今社會，隨經(jīng)濟和科技的逐步發(fā)展，城市化速度逐漸加快，私家車擁有量持續(xù)每年增長，而電動自行車作為城市內(nèi)短途交通工具，憑借快捷、便利、經(jīng)濟的特點也得到廣大城市居民的青睞。在交通安全方面，針對機動車違章的檢測設(shè)備日趨完善，然而對于非機動車，尤其是電動自行車的類似檢測設(shè)備仍不夠成熟。我國每年發(fā)生的交通事故近80%是由于行人或非機動車不遵守交通規(guī)則導(dǎo)致的，其中非機動車闖紅燈是重要原因之一。

一、方法提出

（一）基本內(nèi)容

本文提出一種網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下電動自行車闖紅燈預(yù)判檢測方法，針對電動自行車搶行紅燈時，汽車來不及進行避讓這一問題，以交叉口電動自行車及網(wǎng)聯(lián)汽車的運行特征為核心，給出一定理論依據(jù)。有效降低紅燈搶行的電動車與有關(guān)車輛的矛盾沖突點，提高交叉路口的行車通過率，為城市的交通治理提供更好的保障，將安全事故消滅在萌芽階段。

（二）相關(guān)技術(shù)

針對上述這種問題，現(xiàn)今采用的技術(shù)方法主要是以高清攝像頭、雷達、感應(yīng)線圈為基礎(chǔ)對車輛進行檢測或綜合多種檢測方法。但受限于天氣及自然條件的因素、車輛密集且種類繁多、安裝繁瑣且故障率高等，傳統(tǒng)闖紅燈檢測系統(tǒng)始終無法更好地發(fā)揮作用。以上僅是針對機動車，而電動自行車作為更小、更靈活的載運工具，在闖紅燈識別時，傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷將會被放大化。由此，引入RFID技術(shù)，將RFID技術(shù)與網(wǎng)聯(lián)環(huán)境結(jié)合起來，達到更高效的目的。

RFID技術(shù)作為一種新興的非接觸式自動識別技術(shù)，與視頻和圖像處理的車牌識別技術(shù)相比，基于RFID技術(shù)的車輛識別準(zhǔn)確性高，不易受環(huán)境的影響，無盲區(qū)，可準(zhǔn)確、全面地獲取單車的狀態(tài)信息以及路網(wǎng)交通狀況。我國RFID技術(shù)如今可實現(xiàn)城市全域電動自行車信息、在途車輛信息、路口交通路況、活動規(guī)律的動態(tài)數(shù)據(jù)展示，為城市電動自行車的城市治理提供有效的數(shù)據(jù)支撐。RFID技術(shù)，同時結(jié)合攝像機記錄電動自行車的移動軌跡，通過RFID電子標(biāo)簽和讀寫器確定電動自行車的身份信息，能夠彌補攝像機識別電動自行車號牌號碼的不足，已在部分城市開展應(yīng)用，相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正在制定。

（三）電動自行車行為分析

交叉口是車輛匯合及分散的地點，在城市道路的實際情況，最為常見的交叉口類型是有信號控制十字型的交叉口，因此本文將針對這種類型的交叉口進行分析研究。電動自行車在交叉口進口道停留等待，當(dāng)綠燈啟亮后將會駛?cè)虢徊婵?。影響其釋放的因素很多，如車速、與其他車輛的沖突、電動自行車的密度等因素。此外，電動自行車在交叉口處常出現(xiàn)成群釋放，并會用最快速度通過交叉口?；贕ES數(shù)據(jù)庫提取了2002年至2014年闖紅燈兩車碰撞事故數(shù)據(jù)，統(tǒng)計結(jié)果顯示直行闖紅燈車輛與直行非闖紅燈車輛相撞事故，發(fā)生比例最高，占所有闖紅燈事故的66.72%;其次是直行闖紅燈車輛與左轉(zhuǎn)非闖紅燈車輛相撞事故，發(fā)生比例占所有闖紅燈事故的24.99%;最后是左轉(zhuǎn)闖紅燈車輛與直行非闖紅燈車輛相撞事故，發(fā)生比例最低，占所有闖紅燈事故的8.28%。綜上所述，本篇文章將以一種事故可能性進行例證。

二、系統(tǒng)設(shè)計

（一）場景布設(shè)

紅燈搶行電動自行車與機動車沖突場景如圖所示，在交叉路口斑馬線上方安裝伸長路桿，并加裝RFID射頻基站及視頻攝像頭。所有射頻基站（工作頻率設(shè)置為超高頻）安裝后信號范圍將覆蓋整個交叉路口，射頻基站將對過往的電動自行車進行實時掃描并讀取其信息，在與信號燈、視頻攝像頭配合后，可實現(xiàn)對交叉路口的闖紅燈電動自行車的“智能”管理。

示例場景圖

（二）實驗方案

假設(shè)南北方向的電動自行車搶行紅燈，則該電動自行車與東西方向的機動車產(chǎn)生沖突。以電動自行車闖紅燈左轉(zhuǎn)為例，當(dāng)該電動自行車通過紅綠燈停止線時，路口處的射頻基站1將檢測到該電動自行車的后車牌。RFID的信號采集為一定區(qū)域，不局限于一點，所以假設(shè)該電動自行車闖紅燈后與機動車的沖突點是點1，則射頻基站2將提前在地點1檢測到電動自行車的車牌。當(dāng)兩個射頻基站同時檢測到電動自行車時，判斷其可能會與機動車發(fā)生沖突，將信號通過網(wǎng)聯(lián)環(huán)境直接傳送至東西方向行駛機動車，機動車報警，對機動車駕駛員進行提前預(yù)警。

該場景下，每個射頻基站所覆蓋的區(qū)域?qū)⒃O(shè)置為不重疊，以保證射頻基站在同一地點不會檢測同一輛電動自行車多次，保證檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)分析。該場景選擇在較大的交叉路口，在較小的交叉路口則可以選擇不設(shè)立射頻基站9、10、11、12。同一交叉路口的射頻基站組建本地局域網(wǎng)以保證信息傳輸速度。該方案也可以對電動自行車或機動車闖紅燈進行檢測。

（三）技術(shù)路線

方案技術(shù)路線

三、總結(jié)

本項研究針對城市交叉口因電動自行車闖紅燈而產(chǎn)生的交通安全隱患，將車聯(lián)網(wǎng)與RFID識別技術(shù)結(jié)合起來，基于超高頻RFID技術(shù)，對交叉路口闖紅燈的電動自行車信息進行快速的采集、分析并將警報信息及時通過路測基站傳遞至網(wǎng)聯(lián)車上，以達到快速預(yù)警機動車駕駛員的作用。預(yù)期為：通過網(wǎng)聯(lián)環(huán)境信息交互與決策，對路測設(shè)備進行優(yōu)化，在道路已有的基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)設(shè)備進行更新，降低交通事故中涉及電動車闖紅燈的事件率，減少人員傷亡、事故財產(chǎn)損失，提高交叉路口行車通過率。同時希望為今后車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步探究提供一個角度。

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作者簡介：

趙泓博（2000-），男，漢族，吉林吉林人，江蘇大學(xué)本科在讀，交通運輸方向。

基金項目：

江蘇大學(xué)第20批大學(xué)生科研課題立項資助項目，項目編號：20A169。