0 引 言

　　隨著社會經濟的發展，機動車的增加，城市道路的交通壓力逐漸增大。在城市道路交叉口處，交通設施建設滯后以及管理措施不夠完善等原因，致使交叉口的擁擠越來越嚴重，從而影響城市道路水平的發揮。城市道路交叉口的交通狀況比較復雜，同時也成為制約城市道路功能的瓶頸。城市交通量是描述城市交通流特性的最重要的參數。調查交叉口交通量的目的，是為道路規劃、建設及交通營運管理與控制，提供有關交通酌組成、分布及流向、車速、延誤、停車等數據，以便對交叉口的道路運行效能做出準確的評價。因此，對平面交叉口交通特性進行研究是找出擁堵原因，提高交叉口通行能力的前提條件。

　　1 系統概述

　　本文采用RFID( radio frequency identifica-tion)技術檢測進入交叉路口的車道流量數，RFID技術在交通信號控制系統中主要應用于交叉口車流量、分向流量、車速和排隊長度的檢測。能夠對交叉口各相位信號進行配時優化提供精確的車流量統計，從而能夠自適應的控制整個交叉口的車輛通行，保證車輛通行質量。

　　1.1 RFID簡介及原理

　　1)簡介。RFID是1種簡捷的、短距離(約10多m)、抗沖突、利用散射原理的900 MHz頻段的無線識別通信系統，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID技術用于識別、檢測和跟蹤物體。系統由1個詢問器(或閱讀器)和很多應答器(或標簽)組成。

　　2)原理。RFID電子標簽附著在車輛擋風玻璃內側，電子標簽中保存有約定格式的電子數據。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別物體的目的。閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號，當標簽進入磁場時產生感皮電流獲得能量;射頻標簽將自身編碼等信息通過天線發送出去;系統接收天線收到從射頻標簽發送來的載波信號，經天線調節器傳送到閱讀器，閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主機系統進行相關處理;進入磁場標簽的合法性由主機系統根據邏輯運算來判斷，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令信號控制執行機構動作。見圖1。

　　1.2 國內外研究現狀

　　RFID技術最早開始應用于第2次世界大戰期間，至今已經有60多年的歷史，使用RFID技術的是美國國防部軍需供應局。隨著RFID理論基礎的確立，RFID技術逐漸從概念步入到商業應用階段。

　　從全球的范圍來看，美國政府是RFID應用的積極推動者，在其推動下美國在RFID標準的建立、相關軟硬件技術的開發與應用領域走在世界前列。目前，美國、英國、法國、意大利和日本等國家均有較為成熟且先進的RFID產品。

　　目前美國及歐洲等國家在交通、車輛管理、身份識別、生產線自動化控制、倉儲管理及物資跟蹤等領域已經開始逐步應用RFID技術。

　　我國已經將RFID技術應用于鐵路車號識別、身份證和票證管理、動物標識、特種設備與危險品管理、公共交通以及生產過程管理等多個領域。

　　如何將RFID技術應用于交叉口的各種數據參數檢測，目前還沒有相關的研究報告。

　　1.3 系統構成

　　RFID系統由3部分組成：

　　電子標簽(tag)。由天線及芯片組成，每個標簽具有惟一的電子編碼，支持IS018000 - 6C或6B標準，安裝在車輛上標識車輛牌號等信息，其中保存有約定格式的電子數據;受到無線電射頻信號照射時，反射回攜帶有數字字母編碼信息的無線電射頻信號，供閱讀器處理識別。其工作頻率在國內為920～925 MHz.

　　閱讀器( reader)。用以產生、發射無線電射頻信號并接收由電子標簽反射回的無線電射頻信號，可遠距離、無接觸讀取并識別電子標簽中保存的車輛數據信息。從而達到自動識別車輛的目的。必要時，還可向標簽寫入信息，進一步通過計算機及計算機網絡實現車輛信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。采用廣播發射式射頻識別和反射調制式射頻識別。

　　高性能天線( antenna)。也稱路測標識，用于在電子標簽和閱讀器間傳遞射頻信號。見圖2。

　　1.4 系統功能

　　在智能交通系統中，數據采集模塊占有重要地位。系統根據前端采集的交通狀態信息，有針對性地調整交通信號控制策略。信號配時的準確度與交通量的測量方法也有很大關系。在智能交通控制過程中，信號機要根據實時采集的車輛信息來選擇路口控制模式。本設計基于RFID技術進行車流量的檢測，可以成為智能交通系統中的數據采集模塊，同時對信號控制配時研究起著重大的作用。這種方案只需對車輛粘貼相應的電子標簽，在交叉口各進口停車線處安裟RFID讀寫設備對進入交叉口車輛進行車流統計。

　　RFID閱讀器一體機安裝于道路龍門架上，4個車道分別對應4個天線，實時讀取車輛標簽信息，并將該信息傳送本地控制器作分析處理。本地控制器將分析完后的數據通過無線傳輸方式傳送到信息中心服務器。這是系統的基本工作流程。信息中心系統對收集到的信息作進一步分析，獲取如車輛流量、平均車速、占有率、車輛種類、車輛停止偵測及轉向比等重要交通信息。見圖3。

　　1.5 系統特點與優勢

　　1)使用壽命長。RFID超高頻無線電通信方式，可以應用于粉塵、油污等高污染環境和放射性環境，備具防水、防磁、耐高溫、全天候工作性能;

　　2)全天候穩定工作。不受黑夜、雨霧、風雪、雷電、酷暑嚴寒、粉塵風沙等惡劣天氣影響，系統工作穩定。

　　3)識別距離遠、速度快：能正確采集識別高速行駛在120 km/h下的車輛信息;標簽以20次/s左右的頻率與閱讀器進行讀取通信，具有信息采集量與存儲量大、數據準確、實時性高以及成本較低等優點;

　　4)動態實時通信。系統檢測到車輛后即時傳送到中心系統，具有非常高的實時性。

　　5)數據傳輸方式靈活。RFID檢測設各可以適用于任何現狀交叉口，即可通過無線方式也可通過有線方式進行數據傳輸。系統配置靈活、方便、快捷。

　　6)便于維護。RFID檢測設備安裝于交叉口桿件上，相對于線圈檢測而言，維護更方便，效率更高。

　　2 方案實現

　　2.1 系統框架及采集流程

　　當車輛進入交叉口檢測范圍內，通過RFID閱讀器對道路車輛數據進行采集，將采集的車流數據經網絡傳輸至后臺中央處理器，信息中心系統對收集到的車流數據信息作進一步分析處理，獲取如車輛流量、平均車速、占有率、車輛種類、車輛停止偵測及轉向比等重要交通信息，進行讀取編碼、相位車流量劃分及車流統計。見圖4。

　　2.2數據檢測的處理模塊

　　RFID閱讀器通過微波天線不停地從指定區域收集車流數據，所有數據都通過網絡傳遞到后臺應用系統。閱讀器讀取裝有電子標簽的車流數據，并將標簽數據作為車流數據傳遞到消息系統中。在消息系統中，將整個交叉口檢查所得到的車流量數據建立相應的數據存儲處理模型，此模型作為交叉口的實時動態車流量統計，建模宗旨是為了得到最優飽和長度為L(根據交叉口排隊長度來確定取值)路段的進口道車流量數與轉向車道的車流量數的關系模型，即為短時間內從t時刻到t+1時刻進入交又口流量相位劃分的關系模型。RFID閱讀器分別對各個進口道以及各進口車道進行車流量采集，交叉口的進口道數用i表示，交叉口進口車道數用J表示，下面以常規的4交叉口的1個進口道建立在飽和長度為L路段的進口道總的車流量與進口車道的轉向車流量關系模型。見圖5。

　　在交叉口各個進口道停車線處設置RFID檢測讀寫器，在路段i的t時刻檢測的進口道車流為N_i(t)(i=l，2，…，i為進口車道)，停車線處的轉向車道的車道流量為n_j(t)(j=1，2，…，J為車道數)，路段i在飽和長度為L下分為N_k個長度為i的小段，小段車道數記為λ_i。在交通控制的需求下，道路網絡交通流模型為時空離散化的模型。交叉口進口路段i的第k小段在t時刻的交通狀態用密度、速度和流量表示，分別記作P_ik(t)、V_ik(t)和q_ik(t)，在t時刻，N_i(t)進入交叉口停車線的流量與轉向車道流量建立模型為

　　式中：N_i(t+1)為進入交叉口停車線的動態變化的車輛數;n為進口車道數j的取值(n=l，2，…)。則在t+l時刻，進入飽和長度L路段變化的車流量N_i(t)的變化模型為

　　式中：T為模型取樣周期;r_ikj=p_ikj/p_ij為交通組成比例。

　　RFID系統本身具有數據處理的功能，因應用的領域不同，數據處理規則不同。將RFID技術應用在交叉口做流量檢測，根據各個交叉口的參數需求，自定義處理規則，建立相應的處理模型，完成系統相應的數據處理和管理任務，當事件滿足一定條件時，會自動的觸發相應的動作。

　　2.3交叉口安裝具體位置

　　在交叉口進口停車線處(以4車道為例)，安裝道路龍門架上，分別對應4個車道設置4個天線，按典型交叉口道路環境預測，4個方向進口分別有左轉1車道、直行2車道、右轉1車道，按1個閱讀器配2個天線計算，整個交叉口需要布量4個交通參數檢測剖面、合計8臺閱讀器、4臺4口交換機將全部閱讀器進行聯網，4個交通參數檢測剖面將交通量數據實時送到信號機處理中心進行匯總處理。見圖6。

　　3 結論與建議

　　1)本文所提出的基于RFID的交叉口流量檢測，是1種新型的交叉口流量檢測方法，是以RFID技術檢測器作為基礎的，將車輛檢測器安裝在交叉口進口停車線處，根據檢測器的車輛數量和能夠反映交通飽和程度的車輛時間占有率。

　　2) RFID在路費征稽、高速公路或各種停車場收費中的應用體現為不停車收費，高速公路不停車收費系統是RFID技術最成功的應用之一。

　　3)將RFID技術應用在交叉口流量檢測，可以實時、高效的監管交叉口交通情況，并且能夠為交叉口自適應信號配時提供精確的車流數據，及時發布信號燈相位信息，疏導交通，以達到強化交通指揮，有效提高交叉口的通行力的目的，從而實現交叉口的智能控制。

　　4)基于RFID技術的數據采集，在智能交通信息采集及交叉口管理中都具有很好的應用前景。

　　5)隨著電子產品的發展，RFID技術的逐漸成熟，RFID產品價格也將在可取范圍之內。

　　當然，基于RFID的交叉口流量檢測，存在的問趣是進入交叉口的車輛必須安裝有電子標簽。本文只在流量檢測上建立了相關的處理模型，對該模型的驗證以及交叉口的其他重要參數的獲取，還需要進一步探討。為了提高交叉口通行能力，同時為了實現RFID技術能夠應用于交叉口各種數據檢測，還需要在實際的信號控制系統中得到充分驗證。同時還希望與我國交通信號控制領域的工作者共同努力，對此技術作進一步改善，為實現自主創新的交通信號控制系統做出貢獻，在智能交通中得到很好的運用。