王本圓

摘要：城市交通的瓶頸多出現(xiàn)在交叉口，為解決信號(hào)控制交叉口綠燈時(shí)間浪費(fèi)的問(wèn)題，基于車(chē)牌感應(yīng)控制，采集相鄰交叉口間的交通流數(shù)據(jù)，進(jìn)行交通流特性分析，基于檢測(cè)區(qū)間占有率與車(chē)輛排隊(duì)長(zhǎng)度進(jìn)行控制。在一定條件下，降低下一個(gè)交叉口積壓車(chē)輛對(duì)上一個(gè)交叉口的影響程度，避免出現(xiàn)交叉口溢流，同時(shí)一定程度上提高通行效率。

關(guān)鍵詞：交通控制，車(chē)牌識(shí)別，感應(yīng)控制

1 車(chē)牌識(shí)別技術(shù)感應(yīng)控制理論基礎(chǔ)

1.1車(chē)牌識(shí)別技術(shù)概念

（1）車(chē)牌識(shí)別

車(chē)牌識(shí)別是是利用RFID高精度識(shí)別、高準(zhǔn)確采集、高靈敏度的技術(shù)特點(diǎn)，在機(jī)動(dòng)車(chē)增加電子標(biāo)簽，通過(guò)射頻識(shí)別讀寫(xiě)器，掃描過(guò)往車(chē)輛的電子標(biāo)簽，以實(shí)現(xiàn)采集記錄車(chē)輛數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的車(chē)輛數(shù)字化管理。

（2）交通流到達(dá)率

城市道路交叉口交通流到達(dá)具有隨機(jī)性，本文采用離散型分布來(lái)描述路段上的交通流到達(dá)率。

（3）車(chē)輛速度

平均車(chē)速：某一道路區(qū)間上車(chē)輛在正常行被狀態(tài)下的速度。

瞬時(shí)速度：車(chē)輛在某一斷面的速度。

（4）占有率

占有率：車(chē)輛的時(shí)間密度。其計(jì)算公式如下

（2-1）

式中，Z為車(chē)輛占有率;N為經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)間的車(chē)輛數(shù);T為車(chē)輛經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)間的平均時(shí)間;L為檢測(cè)區(qū)間長(zhǎng)度;為第i輛車(chē)的車(chē)身長(zhǎng)度;為第i輛車(chē)經(jīng)過(guò)檢測(cè)區(qū)間的速度。

1.2車(chē)牌識(shí)別技術(shù)感應(yīng)控制原理

通過(guò)RFID技術(shù)對(duì)車(chē)牌進(jìn)行交通數(shù)據(jù)采集，獲得實(shí)時(shí)交通流，并且基于交通流參數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)交通流特性分析，通過(guò)交通流特性分析對(duì)交叉口的控制策略做優(yōu)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(qiáng)的相關(guān)性，上下游交叉口的許多參數(shù)都是相互影響的。

2.1 車(chē)輛排隊(duì)特性分析

在上游交通流欠飽和狀態(tài)下，區(qū)間路段產(chǎn)生的車(chē)輛累積量較少，排隊(duì)長(zhǎng)度較短即;當(dāng)上游交通流臨近飽和時(shí)，排隊(duì)長(zhǎng)度將在一定條件下溢出車(chē)道，即，隨后將產(chǎn)生嚴(yán)重的交通擁堵。

2.2 車(chē)輛消散特性分析

當(dāng)下游交叉口的綠燈通行相位為東西向時(shí)，兩交叉口的區(qū)間路段的車(chē)輛產(chǎn)生疏散波。當(dāng)下游交叉口的車(chē)流通行量大于上游交叉口的車(chē)流通行量，那么區(qū)間路段的車(chē)輛累積將會(huì)下降，即，當(dāng)上游的車(chē)流通行量大于下游交叉口時(shí)，那么區(qū)間路段的車(chē)輛累積將會(huì)大大增加，即。

3相鄰交叉口感應(yīng)控制策略研究

3.1 相鄰交叉口感應(yīng)控制理論

相鄰兩交叉口的之間的關(guān)系緊密程度可用交通流達(dá)到率來(lái)衡量。通過(guò)設(shè)置在交叉路口停車(chē)線的RFID閱讀器對(duì)本交叉口的通行車(chē)流進(jìn)行控制，并對(duì)本交叉口的各個(gè)相位進(jìn)行控制。兩相鄰交叉口的聯(lián)系在于交叉口與交叉口之間的連接路段，當(dāng)?shù)竭_(dá)率不同時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)排隊(duì)溢出的可能，因此需要做優(yōu)化考慮。

以南北路段為例，研究?jī)上辔恍盘?hào)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(qū)間上有原始的累積車(chē)輛，車(chē)流便通過(guò)上游交叉口匯入車(chē)隊(duì)末尾。

假設(shè)在下游交叉口的車(chē)輛駛離速度為，匯入車(chē)隊(duì)速度為，上游車(chē)流到達(dá)率為、下游交叉口南北向的車(chē)流到達(dá)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(yīng)控制策略

為減少下游交叉口延誤，同時(shí)消散路段間的排隊(duì)，應(yīng)該盡量使車(chē)輛不滯留于路段區(qū)間處，在交通流未達(dá)到過(guò)飽和條件或臨近飽和時(shí)，需對(duì)各相位的交通流做動(dòng)態(tài)的控制，使交叉口的通行效益達(dá)到最佳。本文基于各相位的電子車(chē)牌路段占有率，以及兩交叉口之間的路段的排隊(duì)長(zhǎng)度，綜合考慮信號(hào)燈相位的置換時(shí)機(jī)，其策略如下所示。

Stage0：首先設(shè)置道路交叉口的交通流狀態(tài)，選擇相位S1做起始狀態(tài)。可計(jì)算相位1的占有率Z11、Z12，以及路段區(qū)間的排隊(duì)L1;相位2的占有率Z21、Z22，區(qū)間排隊(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)2;

Stage1：當(dāng)Z11= Z12時(shí)，東西向車(chē)流狀態(tài)為欠飽和，狀態(tài)保持不變，當(dāng)且僅當(dāng)Z21=0，即交叉口的東西向?qū)l(fā)生擁堵，若，則相位狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镾2，否則不變;

Stage2：當(dāng)Z11> Z12時(shí)，表示車(chē)流因上游交叉口的車(chē)流到達(dá)率較大而產(chǎn)生的輸入輸出不平衡，導(dǎo)致部分車(chē)輛在路段上產(chǎn)生滯留排隊(duì)，因此狀態(tài)保持不變，當(dāng)且僅當(dāng)，則相位狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镾2，否則不變;

Stage3：當(dāng)時(shí)，即檢測(cè)區(qū)間中的排隊(duì)車(chē)輛處于消散狀態(tài)，因此需要考慮東西向的車(chē)流狀態(tài)，若，且，則相位狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镾2，否則不變;

Stage4：當(dāng)且，表明在兩相位方向上都將因?yàn)樯嫌谓徊婵诔霈F(xiàn)較大的車(chē)流達(dá)到率，導(dǎo)致交叉口擁堵，因此需要優(yōu)先保證區(qū)間路段的排隊(duì)車(chē)輛釋放，相位切換至東南北，直到相位綠燈時(shí)間到達(dá)最大時(shí)，切換為東西相位。

4 結(jié)語(yǔ)

本文首先對(duì)相鄰交叉口交通流特性進(jìn)行分析，對(duì)基于電子車(chē)牌的感應(yīng)控制策略進(jìn)行分析與研究，主要以連接兩交叉口的路段作為研究目標(biāo)。在一定條件下，以降低下游交叉口對(duì)上游交叉口的影響為基礎(chǔ)，避免排隊(duì)溢出的同時(shí)提高交叉口的通行效益。研究策略對(duì)未來(lái)設(shè)計(jì)感應(yīng)控制路網(wǎng)提供一定研究基礎(chǔ)。城市交通流特性較為復(fù)雜，且我國(guó)非機(jī)動(dòng)車(chē)流量較大，對(duì)兩相位信號(hào)控制的交叉口很難滿足現(xiàn)有的漏合交通流控制需求。隨著科技的發(fā)展和硬件設(shè)備的更新?lián)Q代，應(yīng)該通過(guò)設(shè)計(jì)新的控制策略可對(duì)交通流進(jìn)行化化控制，緩解交通擁堵，提高通行效率。

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