新型交通燈的研究與探討

朱英翠 趙建偉 高潔

（德州學院機電工程學院，山東 德州 253023）

在人們的生活、工作中，交通信號燈扮演者極其重要的角色，但現有的交通信號燈僅通過顏色指示道路通行信息，色盲、盲人等有出行障礙的人大多不能正確分辨紅綠燈的交通信號，出行易造成交通事故。同時，現有的交通信號燈無道路信息預警功能，導致駕乘人員不能第一時間了解前方的道路信息。為方便人們的出行，設計了新型交通燈，關注有出行障礙的特殊人群，主要針對色盲患者，不僅利于色盲群眾的安全出行，也為正常行人或駕乘人員提供了一種新的了解道路交通信息的方式，保證了人們的安全出行[1]。

1 設計方案

新型交通燈通過改變交通指示燈的形狀，可以使色盲患者更加直觀、正確地了解交通指示燈的內容，在道路內側柵欄底部以及人行道外側設置揚聲器，通過語音的方式向行人和駕乘人員播報正確的交通指示信息，同時在交通指示燈內側設置電子屏，可作為第三種方式為行人提供交通指示信息。電子屏除了作為交通指示燈的一部分為行人提供交通指示信息，還可以獲取遠處設置的各種傳感器發送的指令，以文字的形式向人們提供前方的道路交通狀況。

1.1 交通指示燈的外觀

新型交通燈采用了最為直觀的箭頭和叉號，如圖1。當交通信息為前進可行、左轉待行時，指示前進的指示燈亮起綠色的箭頭，左轉的指示燈亮起紅色的叉號，當交通信息為前進待行、左轉可行時，指示左轉的指示燈亮起綠色的箭頭，前進的指示燈亮起紅色的箭頭，同時向揚聲器和電子屏發送相對應的指令，以實現交通燈、揚聲器和電子屏的同步提示。

1.2 語音提示

新型交通燈通過設置在道路中央人行道旁的揚聲器及其控制部分組成，如圖2。當控制揚聲器的模塊接收到指示燈發來的對應交通信息的指令的時候，可以根據指令播報相應的交通指示信息，當交通信息為前進時，揚聲器播放“前進可行，左轉待行”，當交通信息為左轉時，揚聲器播放“左轉可行，前進待行”，由于揚聲器設置的位置位于道路中央和人行道外側，分別靠近機動車和行人，因此不需要過大的音量提醒，可以借此避免噪聲造成的部分人群對交通信息的誤判。

1.3 文字提示

當電子屏接收到來自交通燈控制系統的指令時，可現實與交通燈及語音同步的交通信息文字提示，如圖3，同時，電子屏還可與其他傳感器模組及監測平臺進行通訊，實現提示道路信息的功能，示例如圖4。

1.4 道路信息的檢測與信息傳送

1.4.1 大霧天氣

大霧天氣的檢測可由放置于遠處MQ-2型煙霧傳感及通訊模塊實現。煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體、顆粒物在空氣中的含量(即濃度)轉化成電壓或者電流信號，通過A/D轉換電路將模擬量轉換成數字量后送到單片機，進而由單片機完成數據處理，然后與標準數值進行比較，以判斷是否處于大霧天氣[3]，若處于大霧天氣，則會向交通燈發送對應指令，電子屏就會將道路信息反饋給駕乘人員和行人，提示內容為：前方大霧，前進可行/待行，左轉待行/可行。

1.4.2 道路積水

道路積水的監測由超聲波模塊及通訊模塊實現。超聲波測距利用了超聲波在空氣中的傳播速度為已知的原理，如果溫度變化不大，則可認為聲速是基本不變的，測量聲波在發射后遇到障礙物反射回來的時間，根據發射和接收的時間差計算出發射點到障礙物的實際距離。超聲波模塊放置于容易形成道路積水的路段，可以實時監測積水平面的高度，當積水達到預警水位時[3]，便會通過GSM模塊向交通燈發送對應指令，電子屏可相應顯示道路信息，顯示內容為：前方積水，前進可行/待行，左轉待行/可行。

1.4.3 交通事故

交通事故信息的反饋需要人為操作，只需按下間隔不遠的任意一個裝有特定GSM模組的按鈕，即可同時向交通事故監測平臺以及交通燈發送指令。交通燈在收到指令后，向行人第一時間反饋道路信息，提示前方發生事故，避免大雪大霧天氣是連環車禍的發生，提示內容為：前方事故，減速慢行，前進可行/待行，左轉待行/可行。當檢測平臺確認無交通事故發生時，可向指示燈發送特定指令，撤銷道路中模組發送的指令，防止誤判造成的麻煩。

1.5 創新點及優勢

1.5.1 新型交通燈采用了最直觀的形狀方式為行人提示交通信息，照顧到了部分被出行困難人群尤其是色盲患者，為他們的出行提供了安全保障。

1.5.2 采用語音提示的方式向行人提示交通信息，同時選擇適當的揚聲器安放位置，可在極大降低外界干擾的情況下，為行人或駕乘人員提供正確的交通信息。

2 應用前景

新型交通燈為方便人們的出行設計，在實現普通交通燈功能的基礎上，照顧到了色盲人群的交通安全，采用多種提示方式，可保證行人或駕乘人員獲取正確的交通信息，同時可通過顯示屏獲取前方道路信息，有效減少交通事故的發生，極大的保障人民生命財產安全，具有極高的推廣價值。

[1]馬小毅. 城市個體交通工具發展的思考[J]. 交通科技,2004, (2):56-58.

[2]王芳. 基于GSM短消息無線通信系統的研究[D]. 河海大學, 2006.

[3]袁方濤, 孫侃. 道路信息發布預警系統應用及關鍵技術探討[J]. 電子世界, 2014, (04):94-94.