人行橫道智能護(hù)欄研究

1、    人行橫道智能護(hù)欄研究    胡盼賈樹(shù)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(hù)欄整合多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“語(yǔ)音提醒”、“機(jī)械阻擋”、“違章拍照”有機(jī)結(jié)合，當(dāng)前進(jìn)方向?yàn)榫G燈時(shí)，護(hù)欄平放于地面，同時(shí)，語(yǔ)音提醒行人及時(shí)通過(guò);當(dāng)前進(jìn)方向變?yōu)榧t燈時(shí)，提醒行人禁止通行，智能護(hù)欄自地面升起，起阻擋作用;如果行人跨越護(hù)欄強(qiáng)行通過(guò)，則自動(dòng)拍照取證。關(guān)鍵詞：智能護(hù)欄;嵌入式單片機(jī);紅外線感應(yīng)器;交通管理隨著城市道路建設(shè)的發(fā)展，道路交通給公民出行帶來(lái)極大便利，然而公民安全出行意識(shí)并未隨之提高，闖紅燈現(xiàn)象愈演愈烈，成為

2、引發(fā)交通事故的重要因素。且我國(guó)對(duì)于制止行人闖紅燈的管理機(jī)制不夠健全、制約措施相對(duì)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(hù)欄。1 人行橫道智能護(hù)欄本文研究一種應(yīng)用場(chǎng)景廣泛的智能護(hù)欄，通過(guò)對(duì)事故多發(fā)地城市道路交叉口的覆蓋，實(shí)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(hù)欄是基于單片機(jī)控制技術(shù)、紅外線檢測(cè)技術(shù)、語(yǔ)音播報(bào)技術(shù)、圖像采集技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)，以機(jī)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(hù)欄。該設(shè)計(jì)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

3、負(fù)擔(dān)，使行人放棄翻越護(hù)欄的違規(guī)行為。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由單片機(jī)控制模塊、光電傳感檢測(cè)模塊、執(zhí)行模塊構(gòu)成。（1）將嵌入式單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心模塊，建立起以單片機(jī)控制模塊為中心的智能護(hù)欄系統(tǒng)，通過(guò)與信號(hào)燈信息、檢測(cè)器的搭接，判別不同的信息特性，對(duì)護(hù)欄、揚(yáng)聲器、攝像等執(zhí)行模塊進(jìn)行控制，從而使獨(dú)立運(yùn)行并能對(duì)外界信息進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)。（2）運(yùn)用紅外線感應(yīng)器作為檢測(cè)模塊的檢測(cè)器，對(duì)行人翻越護(hù)欄闖紅燈行為進(jìn)行檢測(cè)，并將信息傳遞到單片機(jī)進(jìn)行識(shí)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(hù)欄、攝像頭、揚(yáng)聲器等組成。其主要作用是執(zhí)行單片機(jī)的指令。護(hù)欄由電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，可以高效地運(yùn)作;人性化的語(yǔ)音提示系統(tǒng)對(duì)行

4、人過(guò)馬路給予安全提示;攝像監(jiān)控通過(guò)遠(yuǎn)程對(duì)接交管部門，對(duì)行人闖紅燈的行為進(jìn)行記錄。3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)控制模塊采用嵌入式單片機(jī)建立信息控制系統(tǒng)，通過(guò)adc轉(zhuǎn)化將紅綠燈的電信號(hào)轉(zhuǎn)為單片機(jī)可處理的數(shù)字量進(jìn)行程序運(yùn)行，由單片機(jī)控制系統(tǒng)判斷并傳達(dá)下一步指令，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)作，帶動(dòng)護(hù)欄升降。3.2 光電傳感檢測(cè)模塊位于護(hù)欄兩端的激光對(duì)射型光電傳感器在無(wú)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(shí)，接受器接受紅色可見(jiàn)光受阻，紅色指示燈亮起，定時(shí)器計(jì)數(shù)，阻隔超過(guò)三秒時(shí)，揚(yáng)聲器鳴響，提醒行人勿翻越護(hù)欄，如行人不聽(tīng)勸阻，阻隔到五秒時(shí)，攝像頭拍照。3.3 執(zhí)行模塊3.3.1 護(hù)欄運(yùn)動(dòng)方

5、式通過(guò)“紅綠燈信號(hào)單片機(jī)電機(jī)護(hù)欄”系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)護(hù)欄升降與信號(hào)燈聯(lián)動(dòng)。當(dāng)人行橫道通行信號(hào)燈紅燈亮起時(shí)，減速電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪帶動(dòng)抬升式護(hù)欄升起，當(dāng)升降式護(hù)欄升起至其側(cè)柱成豎直狀態(tài)時(shí)，最左邊的側(cè)柱觸動(dòng)道口左立柱內(nèi)的開(kāi)關(guān)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，升降式護(hù)欄處于完全升起狀態(tài)阻擋行人通行;當(dāng)綠燈亮起時(shí)，減速電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪帶動(dòng)抬升式護(hù)欄降下，當(dāng)升降式護(hù)欄降至橫桿呈水平狀態(tài)時(shí)，下面的橫桿觸動(dòng)槽道上的開(kāi)關(guān)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，升降式護(hù)欄處于落至最低點(diǎn)狀態(tài)允許行人通行，揚(yáng)聲器提醒行人可以通行。采用雙搖桿形式設(shè)計(jì)了抬升式的護(hù)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(hù)欄運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下圖所示

6、。3.3.2 違章信息采集與語(yǔ)音播報(bào)警示激光對(duì)射型光電傳感器的發(fā)射器位于與護(hù)欄上限等高的道口左立柱凹槽內(nèi)，接收器位于與護(hù)欄上端等高的道口右立柱凹槽內(nèi)。激光對(duì)射型光電傳感器在無(wú)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(dāng)有阻隔時(shí)，接收器接收紅色可見(jiàn)光受阻，紅色指示燈亮起，定時(shí)器計(jì)數(shù)，遮擋時(shí)長(zhǎng)超過(guò)三秒，揚(yáng)聲器警告行人：“請(qǐng)勿翻越護(hù)欄”;如行人不聽(tīng)勸阻，遮擋時(shí)長(zhǎng)超過(guò)五秒時(shí)，攝像頭拍照記錄。4 結(jié)語(yǔ)人行橫道智能護(hù)欄的應(yīng)用將彌補(bǔ)交通基礎(chǔ)設(shè)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(hù)欄具有效率高、實(shí)用性強(qiáng)、應(yīng)用前景廣泛等特點(diǎn)。其智能化、機(jī)械化的管理約束倒逼國(guó)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(hù)道路交通秩序。參考文獻(xiàn)：1扈萬(wàn)泰，左雪梅.城市道路交叉口的人性化設(shè)計(jì)探索z.2011中國(guó)城市規(guī)劃年會(huì)，2011.2尹一帆.基于嵌入式單片機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(yīng)用j.可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2008（05）：103-106+123.4李旭華.光電傳感器原理及應(yīng)用j.電氣時(shí)代，2004（09）：5