網聯環境下電動自行車闖紅燈預判檢測方法的研究

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生沖突這一現象，類比機動車闖紅燈的認定標準，即三張照片來佐證車輛違法，提出設想，結合網聯環境與RFID射頻技術，在交叉路口設置射頻識別檢測點，通過對交叉路口處環境、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生，預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，在網聯環境下，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警。

關鍵詞：RFID技術;電動自行車闖紅燈問題

引言：

當今社會，隨經濟和科技的逐步發展，城市化速度逐漸加快，私家車擁有量持續每年增長，而電動自行車作為城市內短途交通工具，憑借快捷、便利、經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備仍不夠成熟。我國每年發生的交通事故近80%是由于行人或非機動車不遵守交通規則導致的，其中非機動車闖紅燈是重要原因之一。

一、方法提出

（一）基本內容

本文提出一種網聯環境下電動自行車闖紅燈預判檢測方法，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聯汽車的運行特征為核心，給出一定理論依據。有效降低紅燈搶行的電動車與有關車輛的矛盾沖突點，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）相關技術

針對上述這種問題，現今采用的技術方法主要是以高清攝像頭、雷達、感應線圈為基礎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，傳統闖紅燈檢測系統始終無法更好地發揮作用。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，傳統技術的缺陷將會被放大化。由此，引入RFID技術，將RFID技術與網聯環境結合起來，達到更高效的目的。

RFID技術作為一種新興的非接觸式自動識別技術，與視頻和圖像處理的車牌識別技術相比，基于RFID技術的車輛識別準確性高，不易受環境的影響，無盲區，可準確、全面地獲取單車的狀態信息以及路網交通狀況。我國RFID技術如今可實現城市全域電動自行車信息、在途車輛信息、路口交通路況、活動規律的動態數據展示，為城市電動自行車的城市治理提供有效的數據支撐。RFID技術，同時結合攝像機記錄電動自行車的移動軌跡，通過RFID電子標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用，相關行業標準正在制定。

（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，當綠燈啟亮后將會駛入交叉口。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成群釋放，并會用最快速度通過交叉口。基于GES數據庫提取了2002年至2014年闖紅燈兩車碰撞事故數據，統計結果顯示直行闖紅燈車輛與直行非闖紅燈車輛相撞事故，發生比例最高，占所有闖紅燈事故的66.72%;其次是直行闖紅燈車輛與左轉非闖紅燈車輛相撞事故，發生比例占所有闖紅燈事故的24.99%;最后是左轉闖紅燈車輛與直行非闖紅燈車輛相撞事故，發生比例最低，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、系統設計

（一）場景布設

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生沖突。以電動自行車闖紅燈左轉為例，當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域，不局限于一點，所以假設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生沖突，將信號通過網聯環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警。

該場景下，每個射頻基站所覆蓋的區域將設置為不重疊，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，保證檢測結果的數據分析。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）技術路線

方案技術路線

三、總結

本項研究針對城市交叉口因電動自行車闖紅燈而產生的交通安全隱患，將車聯網與RFID識別技術結合起來，基于超高頻RFID技術，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聯車上，以達到快速預警機動車駕駛員的作用。預期為：通過網聯環境信息交互與決策，對路測設備進行優化，在道路已有的基礎上對傳統設備進行更新，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、事故財產損失，提高交叉路口行車通過率。同時希望為今后車聯網技術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，江蘇大學本科在讀，交通運輸方向。

基金項目：

江蘇大學第20批大學生科研課題立項資助項目，項目編號：20A169。