一種闖紅燈行人提醒裝置設計

摘要：城市行人闖紅燈現象目前在我國許多城市中十分普遍，成為現代城市治理的一個難題，對人們的生命健康和道路交通秩序都產生了很大的挑戰。針對行人在路口處闖紅燈違反交通規則的行為，文章提出一種提醒和警告裝置設計，包含傳動組件和攝像頭，通過傳動組件帶動攝像頭沿著立柱的外壁轉動，將攝像頭調整到紅燈亮起的方向。當有人闖紅燈時，可以通過攝像頭記錄下來并發出語音警告；當有人踩到斑馬線時，可通過聲音裝置提醒行人；在條件允許情況下，闖紅燈現象將會同步播放在大屏幕上以進一步提醒行人，從而對闖紅燈行人起到一定的提醒和警告效果。

關鍵詞：行人；闖紅燈；傳動組件；大屏顯示；提醒裝置

中圖分類號：U416.21文獻標志碼：A

0 引言

公安部交管局統計數據顯示，近年來，80%以上道路交通事故因交通違法導致，其中超過2成的違法行為是闖紅燈、不按車道通行、違反禁令標志等。我國每年發生交通事故以及在交通事故中死亡的人數占據世界第一［1］。行人在過馬路時不遵守紅綠燈隨意穿行，這樣既損毀了市容市貌，又對個人生命不負責任［2］。目前城市道路上的交通信號燈或臨時信號設備都存在一些不足，例如：安裝的攝像頭位置固定，無法根據紅燈的指向進行位置調節，導致交通信號燈或臨時警示設備難以有效監測和拍攝闖紅燈的車輛或行人。因此，需要一種功能更全面、設計更周密的交通信號燈，以改善現有城市中交通信號燈不能對闖紅燈的人進行提醒、現有信號燈也不能對闖紅燈的人數和行為進行控制的不足，從而提高交通安全的水平。

通過調研市場上現有設備和專利，很學專家和學者進行了相關研究設計。例如：多功能行人過街交通立柱［3］，主要用于盲人提示，但機柱固定不能轉動；一種可調式的交通信號燈［4］，可以調整高度，但占據空間大、維修困難；一種具有監控攝像的應急交通信號燈［5］，采用萬向輪可移動使用，但固定困難穩定性差。針對現有設備和技術的不足，著眼減少城市中因闖紅燈帶來的交通事故，本文設計了一種可以警示行人闖紅燈的提醒裝置。當行人闖紅燈時，裝置會進行燈光閃爍或發出提醒聲音，提醒行人和駕駛員注意交通安全，提高行人和駕駛員的安全意識，進而減少交通事故的發生。

1 方案設計

1.1 設計思路

該裝置通過與交通信號燈一體安裝的攝像頭或紅外傳感器監測行人的動態，并利用行人檢測算法實時檢測行人位置和行為。同時通過紅綠燈狀態監測和違規行為的識別來判斷行人是否闖紅燈，一旦檢測到行人的行為違規，即觸發提醒裝置向行人發出警示，可以通過語音提示、光燈閃爍、LED大屏幕等方式實現。此外，該裝置還記錄每次行人違規行為的時間、地點和其他相關信息，以便后續分析和統計，并提供警示系統管理界面，方便對裝置進行配置、監控和維護。

具體設計的細節和功能可以根據實際情況進行調整和優化。此外，在設計過程中還需要考慮設備耐用性、防水防塵性能、供電方式等因素［6］，以確保提醒裝置的穩定性和可靠性。最后，在實際應用中，還需要遵守相關法規和隱私保護原則，以確保設備使用合法合規。

1.2 結構設計

該裝置的部件包括立柱、喇叭、控制器、安裝殼、攝像頭、連接件、紅綠燈、從動齒輪、主動齒輪、電機等。具體的系統結構如圖1所示。

該裝置在立柱上的前后左右都安裝一組紅綠燈，使過往行人都可以看到信號狀態；在紅綠燈下方裝有可以轉動連接的連接組件，與連接組件徑向方向對稱設置2個攝像頭；在立柱的外壁固定連接有安裝殼，安裝殼內設置用于轉動連接件的傳動組件；傳動組件用于調節攝像頭的位置；連接組件通過固定在立柱外壁上，且呈環形的滑道與立柱轉動連接；安裝殼的外壁設置控制器，傳動組件和紅綠燈均通過控制器與電源電性連接；紅綠燈、攝像頭、控制器自上而下依次排布。當裝置檢測接收到前方有紅、綠燈顯示時，將發出聲音和閃爍燈光提醒行人注意當前紅綠燈狀態，促使行人遵守交通規則，從而提高交通安全性。

連接組件包括連接環，連接環轉動安裝在立柱上，攝像頭與連接環固定連接。

傳動組件包括電機，電機的輸出軸一端固定連接有主動齒輪，主動齒輪與安裝殼的內壁轉動連接，連接環的底部外壁固定連接從動齒輪，且從動齒輪與主動齒輪相嚙合。

聲光裝置的立柱上安裝有喇叭，且喇叭與控制器通過電性連接，控制器中設置有處理器和定時模塊，定時模塊用于設置紅綠燈顯示裝置上的紅燈、綠燈、黃燈的秒數。

控制器內部設置處理器和定時器，定時器用于設置所顯示的紅燈、綠燈、黃燈的秒數，例如設置紅燈的時間為30 s，綠燈的時間為30 s，黃燈的時間為10 s，處理器用于接收定時器控制的信號。控制器系統功能結構如圖2所示。

1.3 功能使用

當某個方向上紅燈亮起時，控制器3將電機10啟動，電機10帶動主動齒輪9旋轉并通過嚙合方式使從動齒輪8帶動連接環6轉動，連接環6帶動攝像頭5轉動，進而將攝像頭5調整到與亮起的紅燈相同的方向，使攝像頭5轉向行人，可以通過聲音有效地提醒行人，警示行人不要闖紅燈；當有行人闖紅燈時，攝像頭拍攝后通過喇叭2同步進行語音提醒，同時攝像頭拍攝的闖紅燈照片和視頻同步傳送到附近的外接大屏幕進行廣播顯示，曝光闖紅燈行人；必要時輔助顯示某人闖紅燈次數數據。

1.4 關鍵技術和主要技術指標

關鍵技術包括行人檢測和分類技術，可通過深度學習模型或傳統的基于特征的圖像處理技術實現；標志和信號燈識別技術，用于識別交通信號燈狀態或標志，如綠燈、黃燈和紅燈；警告系統設計技術，包括語音提示、振動裝置、閃光燈等，用于向行人發出警告；多傳感器融合技術，利用攝像機、雷達、激光雷達等多種傳感器信息，綜合進行分析和檢測，提高行人檢測的準確性和魯棒性。

主要技術指標包括檢測準確率、警告時間、系統可靠性、實時性以及多傳感器融合的準確性。檢測準確率用于衡量行人檢測、分類和識別的準確程度；警告時間用于衡量警告系統發出提示的響應速度；系統可靠性能夠衡量系統在不同場景和環境下的穩定性和可靠性；實時性用于衡量系統的快速響應能力；多傳感器融合的準確性用于反映技術方案的整體效能。

綜上所述，本裝置需要掌握行人檢測和分類技術、標志和信號燈識別技術、警告系統設計技術等多個關鍵技術，并根據檢測準確率、實時性、多傳感器融合準確性等及時改進主要技術。

2 方案分析

通過創新設計，本方案具有以下優點。（1）提高交通安全。通過及時監測和提醒行人違規行為，可以減少交通事故的發生。（2）減少交通擁堵。闖紅燈行人提醒裝置的使用有助于改善交通流暢度。（3）社會效益顯著。所減少交通事故不僅可以保護行人和駕駛員的生命財產安全，還可以減少醫療資源和社會救助資源的浪費，對社會具有積極的效益。（4）提升城市形象。闖紅燈行人提醒裝置的使用可以展現城市管理的先進性和科技水平，有助于增強市民的安全感和滿意度。（5）維護交通秩序。促使行人和駕駛員更加遵守交通規則，利于形成文明有序的交通環境。（6）新技術應用。闖紅燈行人提醒裝置的使用有助于城市智慧交通建設。（7）提高警示效果。通過聲音、圖像等多種方式提醒行人注意，具有明顯的警示效果。（8）多功能性。該裝置可提供多種警示方式，適用于不同的交通場景和環境［7］。（9）環保節能。裝置采用先進的傳感技術和智能控制技術，能夠實現智能化管理，有利于節能減排和環境保護。（10）可持續發展。闖紅燈行人提醒裝置的使用有助于改善城市交通環境，提升城市的智慧化水平，促進城市交通的可持續發展。總之，闖紅燈行人提醒裝置的優點不僅體現在提高交通安全和減少交通擁堵等方面，還體現在社會效益、城市形象、新技術應用、警示效果、環保節能和可持續發展等多個方面［8］，對于城市交通管理和社會發展具有重要意義。

3 結語

闖紅燈提醒裝置是一種利用技術手段提醒駕駛員、行人在行進過程中不要闖紅燈的設備，其應用前景非常廣闊，可以有效提高交通安全和減少交通事故的發生。本項目裝置采用多種技術（如攝像頭、傳感器、人工智能算法等）來檢測車輛、行人是否闖紅燈。一旦檢測到有車輛、行人闖紅燈，裝置會通過聲音、燈光、震動等方式向駕駛員、行人發出提醒，提醒他們及時剎車或退回，避免交通事故的發生。隨著智能交通系統的發展，闖紅燈提醒裝置的應用前景將更加廣泛。未來，這種裝置可以與其他智能設備進行連接，如車輛控制系統、城市交通管理系統等，實現更加智能化的交通管理，該裝置將在城市智慧交通系統中發揮越來越重要的作用。

參考文獻

［1］張藝.闖紅燈危害無窮［J］.小學生導刊（高年級），2010（7）：53.

［2］陳小燕.道路交通法規認知對行人闖紅燈行為的影響［D］.北京：中國人民公安大學，2019.

［3］郭子斌.多功能行人過街交通立柱：CN213448171U［P］.2021-06-15.

［4］羅慧賢，陳偉中，陳季明.一種可調式的交通信號燈：CN218729426U［P］.2023-03-24.

［5］孟凡生.一種具有監控攝像的應急交通信號燈：CN218825865U［P］.2023-04-07.

［6］王金牛.一種用于雨雪天氣的交通信號燈：CN215599821U［P］.2022-01-21.

［7］張訓源.一種行人闖紅燈自動預警及曝光系統［J］.現代制造技術與裝備，2020（5）：55-58.

［8］陳小燕.道路交通法規認知對行人闖紅燈行為的影響［D］.北京：中國人民公安大學，2019.

Design of a warning device for pedestrians running red light

Abstract： The phenomenon of urban pedestrian running red light is very common in many cities in our country， which has become a difficult problem in modern urban management， and has a great challenge to people’s life and health and road traffic order. Aiming at the behavior of pedestrians violating traffic rules by running red lights at the intersection， this paper proposes a reminder and warning setting， which includes a transmission component and a camera. The transmission component drives the camera to rotate along the outer wall of the column， and adjusts the camera to the direction of the red light. When someone runs the red light， the camera can record and issue a voice warning. When someone steps on a zebra crossing， the horn will sound to alert pedestrians. If conditions permit， it will also be played on the large screen to further remind people， so as to play a certain reminder and warning effect on running red light pedestrians.

Key words： pedestrian; running red light; transmission components; large screen display; reminder device