网联环境下电动自行车闯红灯预判检测方法的研究

摘要：本项目针对交叉路口抢行红灯的电动自行车与机动车发生冲突这一现象，类比机动车闯红灯的认定标准，即三张照片来佐证车辆违法，提出设想，结合网联环境与RFID射频技术，在交叉路口设置射频识别检测点，通过对交叉路口处环境、电动自行车、机动车的信息、行为分析，在多次采集到抢行红灯的电动车信息后即判定事故可能发生，预估抢行红灯电动自行车与机动车的冲突点。在冲突点前完成检测后，在网联环境下，通过路测射频基站直接传输给机动车，达到对机动车驾驶员的预警。

关键词：RFID技术;电动自行车闯红灯问题

引言：

当今社会，随经济和科技的逐步发展，城市化速度逐渐加快，私家车拥有量持续每年增长，而电动自行车作为城市内短途交通工具，凭借快捷、便利、经济的特点也得到广大城市居民的青睐。在交通安全方面，针对机动车违章的检测设备日趋完善，然而对于非机动车，尤其是电动自行车的类似检测设备仍不够成熟。我国每年发生的交通事故近80%是由于行人或非机动车不遵守交通规则导致的，其中非机动车闯红灯是重要原因之一。

一、方法提出

（一）基本内容

本文提出一种网联环境下电动自行车闯红灯预判检测方法，针对电动自行车抢行红灯时，汽车来不及进行避让这一问题，以交叉口电动自行车及网联汽车的运行特征为核心，给出一定理论依据。有效降低红灯抢行的电动车与有关车辆的矛盾冲突点，提高交叉路口的行车通过率，为城市的交通治理提供更好的保障，将安全事故消灭在萌芽阶段。

（二）相关技术

针对上述这种问题，现今采用的技术方法主要是以高清摄像头、雷达、感应线圈为基础对车辆进行检测或综合多种检测方法。但受限于天气及自然条件的因素、车辆密集且种类繁多、安装繁琐且故障率高等，传统闯红灯检测系统始终无法更好地发挥作用。以上仅是针对机动车，而电动自行车作为更小、更灵活的载运工具，在闯红灯识别时，传统技术的缺陷将会被放大化。由此，引入RFID技术，将RFID技术与网联环境结合起来，达到更高效的目的。

RFID技术作为一种新兴的非接触式自动识别技术，与视频和图像处理的车牌识别技术相比，基于RFID技术的车辆识别准确性高，不易受环境的影响，无盲区，可准确、全面地获取单车的状态信息以及路网交通状况。我国RFID技术如今可实现城市全域电动自行车信息、在途车辆信息、路口交通路况、活动规律的动态数据展示，为城市电动自行车的城市治理提供有效的数据支撐。RFID技术，同时结合摄像机记录电动自行车的移动轨迹，通过RFID电子标签和读写器确定电动自行车的身份信息，能够弥补摄像机识别电动自行车号牌号码的不足，已在部分城市开展应用，相关行业标准正在制定。

（三）电动自行车行为分析

交叉口是车辆汇合及分散的地点，在城市道路的实际情况，最为常见的交叉口类型是有信号控制十字型的交叉口，因此本文将针对这种类型的交叉口进行分析研究。电动自行车在交叉口进口道停留等待，当绿灯启亮后将会驶入交叉口。影响其释放的因素很多，如车速、与其他车辆的冲突、电动自行车的密度等因素。此外，电动自行车在交叉口处常出现成群释放，并会用最快速度通过交叉口。基于GES数据库提取了2002年至2014年闯红灯两车碰撞事故数据，统计结果显示直行闯红灯车辆与直行非闯红灯车辆相撞事故，发生比例最高，占所有闯红灯事故的66.72%;其次是直行闯红灯车辆与左转非闯红灯车辆相撞事故，发生比例占所有闯红灯事故的24.99%;最后是左转闯红灯车辆与直行非闯红灯车辆相撞事故，发生比例最低，占所有闯红灯事故的8.28%。综上所述，本篇文章将以一种事故可能性进行例证。

二、系统设计

（一）场景布设

红灯抢行电动自行车与机动车冲突场景如图所示，在交叉路口斑马线上方安装伸长路杆，并加装RFID射频基站及视频摄像头。所有射频基站（工作频率设置为超高频）安装后信号范围将覆盖整个交叉路口，射频基站将对过往的电动自行车进行实时扫描并读取其信息，在与信号灯、视频摄像头配合后，可实现对交叉路口的闯红灯电动自行车的“智能”管理。

示例场景图

（二）实验方案

假设南北方向的电动自行车抢行红灯，则该电动自行车与东西方向的机动车产生冲突。以电动自行车闯红灯左转为例，当该电动自行车通过红绿灯停止线时，路口处的射频基站1将检测到该电动自行车的后车牌。RFID的信号采集为一定区域，不局限于一点，所以假设该电动自行车闯红灯后与机动车的冲突点是点1，则射频基站2将提前在地点1检测到电动自行车的车牌。当两个射频基站同时检测到电动自行车时，判断其可能会与机动车发生冲突，将信号通过网联环境直接传送至东西方向行驶机动车，机动车报警，对机动车驾驶员进行提前预警。

该场景下，每个射频基站所覆盖的区域将设置为不重叠，以保证射频基站在同一地点不会检测同一辆电动自行车多次，保证检测结果的数据分析。该场景选择在较大的交叉路口，在较小的交叉路口则可以选择不设立射频基站9、10、11、12。同一交叉路口的射频基站组建本地局域网以保证信息传输速度。该方案也可以对电动自行车或机动车闯红灯进行检测。

（三）技术路线

方案技术路线

三、总结

本项研究针对城市交叉口因电动自行车闯红灯而产生的交通安全隐患，将车联网与RFID识别技术结合起来，基于超高频RFID技术，对交叉路口闯红灯的电动自行车信息进行快速的采集、分析并将警报信息及时通过路测基站传递至网联车上，以达到快速预警机动车驾驶员的作用。预期为：通过网联环境信息交互与决策，对路测设备进行优化，在道路已有的基础上对传统设备进行更新，降低交通事故中涉及电动车闯红灯的事件率，减少人员伤亡、事故财产损失，提高交叉路口行车通过率。同时希望为今后车联网技术的进一步探究提供一个角度。

参考文献：

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作者简介：

赵泓博（2000-），男，汉族，吉林吉林人，江苏大学本科在读，交通运输方向。

基金项目：

江苏大学第20批大学生科研课题立项资助项目，项目编号：20A169。