人行橫道智能護欄研究

胡盼　賈樹梁　邢天鐸　盧曉磊　付輝

摘?要：行人闖紅燈，不僅易引發交通事故，而且降低通行效率。人行橫道智能護欄整合多項技術，實現“語音提醒”、“機械阻擋”、“違章拍照”有機結合，當前進方向為綠燈時，護欄平放于地面，同時，語音提醒行人及時通過;當前進方向變為紅燈時，提醒行人禁止通行，智能護欄自地面升起，起阻擋作用;如果行人跨越護欄強行通過，則自動拍照取證。

關鍵詞：智能護欄;嵌入式單片機;紅外線感應器;交通管理

隨著城市道路建設的發展，道路交通給公民出行帶來極大便利，然而公民安全出行意識并未隨之提高，闖紅燈現象愈演愈烈，成為引發交通事故的重要因素。且我國對于制止行人闖紅燈的管理機制不夠健全、制約措施相對薄弱，為規范行人穿越人行橫道行為，維持正常的人車通行秩序，特提出人行橫道智能護欄。

1 人行橫道智能護欄

本文研究一種應用場景廣泛的智能護欄，通過對事故多發地——城市道路交叉口的覆蓋，實現行人違規闖紅燈行為的有效制約，減少交通事故的發生。人行橫道智能護欄是基于單片機控制技術、紅外線檢測技術、語音播報技術、圖像采集技術、機械設計技術，以機械性約束為主，多種約束輔助的新型控制行人通行的智能護欄。該設計充分考慮行人違規闖紅燈心理，采用三重約束措施制約行人違規行為，隨著行人違規行為的發生，三重約束依次發揮作用，不斷增加行人違規心理負擔，使行人放棄翻越護欄的違規行為。

2 系統結構

系統由單片機控制模塊、光電傳感檢測模塊、執行模塊構成。

（1）將嵌入式單片機作為系統的核心模塊，建立起以單片機控制模塊為中心的智能護欄系統，通過與信號燈信息、檢測器的搭接，判別不同的信息特性，對護欄、揚聲器、攝像等執行模塊進行控制，從而使獨立運行并能對外界信息進行實時響應。

（2）運用紅外線感應器作為檢測模塊的檢測器，對行人翻越護欄闖紅燈行為進行檢測，并將信息傳遞到單片機進行識別判斷并做出下一步指令。

（3）執行模塊為作品的主體模塊，由護欄、攝像頭、揚聲器等組成。其主要作用是執行單片機的指令。護欄由電機驅動控制，可以高效地運作;人性化的語音提示系統對行人過馬路給予安全提示;攝像監控通過遠程對接交管部門，對行人闖紅燈的行為進行記錄。

3 系統設計

3.1 單片機控制模塊

采用嵌入式單片機建立信息控制系統，通過ADC轉化將紅綠燈的電信號轉為單片機可處理的數字量進行程序運行，由單片機控制系統判斷并傳達下一步指令，從而驅動電機運作，帶動護欄升降。

3.2 光電傳感檢測模塊

位于護欄兩端的激光對射型光電傳感器在無障礙物阻隔情況下，發射器綠色指示燈亮，接收器紅色指示燈不亮;有阻隔時，接受器接受紅色可見光受阻，紅色指示燈亮起，定時器計數，阻隔超過三秒時，揚聲器鳴響，提醒行人勿翻越護欄，如行人不聽勸阻，阻隔到五秒時，攝像頭拍照。

3.3 執行模塊

3.3.1 護欄運動方式

通過“紅綠燈信號—單片機—電機—護欄”系統，實現護欄升降與信號燈聯動。當人行橫道通行信號燈紅燈亮起時，減速電機通過聯軸器、蝸桿、蝸輪帶動抬升式護欄升起，當升降式護欄升起至其側柱成豎直狀態時，最左邊的側柱觸動道口左立柱內的開關，電機停止轉動，升降式護欄處于完全升起狀態阻擋行人通行;當綠燈亮起時，減速電機通過聯軸器、蝸桿、蝸輪帶動抬升式護欄降下，當升降式護欄降至橫桿呈水平狀態時，下面的橫桿觸動槽道上的開關，電機停止轉動，升降式護欄處于落至最低點狀態允許行人通行，揚聲器提醒行人可以通行。采用雙搖桿形式設計了抬升式的護欄，升降速度快，最大限度地降低因追求安全而損失的人行橫道通行效率。護欄運動過程如下圖所示。

3.3.2 違章信息采集與語音播報警示

激光對射型光電傳感器的發射器位于與護欄上限等高的道口左立柱凹槽內，接收器位于與護欄上端等高的道口右立柱凹槽內。激光對射型光電傳感器在無障礙物阻隔情況下，發射器綠色指示燈亮，接收器紅色指示燈不亮;當有阻隔時，接收器接收紅色可見光受阻，紅色指示燈亮起，定時器計數，遮擋時長超過三秒，揚聲器警告行人：“請勿翻越護欄”;如行人不聽勸阻，遮擋時長超過五秒時，攝像頭拍照記錄。

4 結語

人行橫道智能護欄的應用將彌補交通基礎設施的欠缺，減少人力資源的消耗，解放了路面警力。較之現有的交通管理方法，人行橫道智能護欄具有效率高、實用性強、應用前景廣泛等特點。其智能化、機械化的管理約束倒逼國民素質的提升，將有效減少行人違規闖紅燈行為，優化道路安全穩定性，提升出行安全度，維護道路交通秩序。

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