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(fā)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(shù)，實現(xiàn)“語音提醒”、“機械阻擋”、“違章拍照”有機結(jié)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?yōu)榧t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(guān)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(fā)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(xiàn)象愈演愈烈，成為引發(fā)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(guī)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(fā)地——城市道路交叉口的覆蓋，實現(xiàn)行人違規(guī)闖紅燈行為的有效制約，減少交通事故的發(fā)生。人行橫道智能護欄是基于單片機控制技術(shù)、紅外線檢測技術(shù)、語音播報技術(shù)、圖像采集技術(shù)、機械設計技術(shù)，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(guī)闖紅燈心理，采用三重約束措施制約行人違規(guī)行為，隨著行人違規(guī)行為的發(fā)生，三重約束依次發(fā)揮作用，不斷增加行人違規(guī)心理負擔，使行人放棄翻越護欄的違規(guī)行為。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由單片機控制模塊、光電傳感檢測模塊、執(zhí)行模塊構(gòu)成。

（1）將嵌入式單片機作為系統(tǒng)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(tǒng)，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(zhí)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(zhí)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(zhí)行單片機的指令。護欄由電機驅(qū)動控制，可以高效地運作;人性化的語音提示系統(tǒng)對行人過馬路給予安全提示;攝像監(jiān)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(tǒng)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(tǒng)，通過ADC轉(zhuǎn)化將紅綠燈的電信號轉(zhuǎn)為單片機可處理的數(shù)字量進行程序運行，由單片機控制系統(tǒng)判斷并傳達下一步指令，從而驅(qū)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(fā)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(shù)，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(zhí)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(tǒng)，實現(xiàn)護欄升降與信號燈聯(lián)動。當人行橫道通行信號燈紅燈亮起時，減速電機通過聯(lián)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(cè)柱成豎直狀態(tài)時，最左邊的側(cè)柱觸動道口左立柱內(nèi)的開關(guān)，電機停止轉(zhuǎn)動，升降式護欄處于完全升起狀態(tài)阻擋行人通行;當綠燈亮起時，減速電機通過聯(lián)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(tài)時，下面的橫桿觸動槽道上的開關(guān)，電機停止轉(zhuǎn)動，升降式護欄處于落至最低點狀態(tài)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(fā)射器位于與護欄上限等高的道口左立柱凹槽內(nèi)，接收器位于與護欄上端等高的道口右立柱凹槽內(nèi)。激光對射型光電傳感器在無障礙物阻隔情況下，發(fā)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(shù)，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(jié)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(xiàn)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(zhì)的提升，將有效減少行人違規(guī)闖紅燈行為，優(yōu)化道路安全穩(wěn)定性，提升出行安全度，維護道路交通秩序。

參考文獻：

[1]扈萬泰，左雪梅.城市道路交叉口的人性化設計探索[Z].2011中國城市規(guī)劃年會，2011.

[2]尹一帆.基于嵌入式單片機的電機控制系統(tǒng)設計[J].信息技術(shù)與信息化，2015（09）：63-65.

[3]喬勇惠.光電傳感器原理及應用[J].可編程控制器與工廠自動化，2008（05）：103-106+123.

[4]李旭華.光電傳感器原理及應用[J].電氣時代，2004（09）：56-57.

[5]席敏.行人交通違規(guī)行為的心理研究與探討[J].湖北成人教育學院學報，2011，17（5）：54-56.

[6]馮俊輝.基于心理學的行人交通 違規(guī)行為的研究[D].昆明：昆明理工大學，2010.