城市行人过街交通安全警示系统探讨范文

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摘要：为保障“低头族”的过街安全，设计一种城市行人过街交通安全警示系统。该系统由地面凸起警示子系统、信息采集子系统和声光警示子系统组成，利用地面颜色变化及爆闪灯、语音提示和地面凹凸变化，从视觉、听觉和触觉三方面引起“低头族”的警觉，从而提醒过街行人安全过街。建立模型进行实验研究，实验结果表明，该系统能够大幅度减少行人看手机过街行为，有效避免过街时由于看手机引起的分心，从而保证行人过街安全。

关键词：低头族；行人过街；交通安全；交通警示

行人作为交通系统中的弱势群体，在交通参与者中数量最多、范围最广［1］。据统计，行人事故伤亡率约占所有交通事故伤亡人数的20％，而行人过街时的伤亡人数占其中的50％以上［2］。随着近年来智能手机的普及和人们对其的高度依赖，低头看手机过街的行人已越来越多，由此引起的交通事故频发，“低头族”已成为行人交通安全又一新生隐患。DALIBOR［3］和HATFIELD［4］通过调查发现，过街时使用手机的行人速度更慢，对周边交通的防范更低，会表现出更多不安全行为。对这种交通行为，一些政府出台措施进行管制，美国夏威夷州的檀香山市政府通过新法，规定行人过马路看手机要罚款；我国河南实行抄告制度，将行人低头看手机过街等违法信息抄告至其所属单位，并可能通过媒体曝光。但仅仅靠政府管制需消耗大量人力物力，且管制效果不明显。“低头族”在过街时存在着极大的潜在风险。究其原因，大多数“低头族”在过街时由于过度沉迷于手机屏幕，产生了认知分心、视觉分心、听觉分心［5］，并没有产生自己已经由相对安全的人行道进入相对危险的斑马线意识。为了让“低头族”产生这种意识，避免过街时由于使用手机引起的分心，对自身的交通安全负责，本文设计了一种基于警示低头行人过街的系统，应用于人行横道两端的人行道上，通过地面凸凹变化、颜色变化以及声光报警等方式，提醒行人到达人行横道处。

1系统框架设计

基于警示低头行人的过街系统由路面凸起警示子系统、信息采集子系统、声光警示子系统组成。地面凸起警示子系统分为地面凸凹改造部分和地面颜色改造部分，地面凸凹改造是在改造区域设置许多个成阵列式分布的凸起，组成有一定凸凹度又不致使行人摔倒的凸凹不平地面，地面颜色改造是将地面凸凹改造区域全部涂成黄色。信息采集子系统采用设置在地面改造区域与人行道其他路段地面交界处的主动红外入侵探测器，用以检测进入地面改造区域的行人。声光警示子系统由设置在三棱柱上的爆闪灯、扬声器及黑色提示标语组成，三棱柱布置在人行道地面改造区域的外侧，爆闪灯和扬声器由信息采集子系统检测到行人后触发，实现对行人的多重警示。

2地面凸起警示子系统

2．1地面凸凹改造本子系统通过在地面设置球面凸起警示低头族，使行人感受到地面的凸凹不平从而引起警觉，但所设置的凸起又不能致人崴脚或摔倒，所以凸起设置应考虑以下3个条件：一是凸起排布应规则，不看手机走路的行人能目测到前方路面的不平度，进而避开不平凸起以降低行走的不适感［6］；二是凸起不宜过高，避免注意力集中在手机上的低头行人、老人儿童或残障人士，发生崴脚或摔倒事件；三是凸起间距要根据正常人的脚长脚宽来设计，间距过大警示效果不好，间距过小正常行走不适感增强。基于以上因素考虑，设计多种不同凸起高度和间距方案，进行实验对比分析，以下方案警示性和安全性较好：将地面改造区域做许多个成阵列式分布的大小相同、地面投影直径为20cm、最大凸起高度为2cm的球面状凸起，各个球面状凸起行列之间的地面投影圆心距均相距40cm，组成有一定凹凸度又不至致人摔倒的凹凸不平路面。行走在该路面不但可引起行人警觉，而且会激发人体的自适应平衡反应，使行人采用更低的步速［7］，提高过街安全。

2．2地面颜色改造人类认识外在世界的信息有80％是通过视觉提供，而颜色对视觉效果起着决定性作用［8］。地面颜色改造借鉴了交通标志对颜色的应用。与红色光的强烈刺激，以蓝、绿、白色光的鲜明、柔和、中性相比，黄色是光谱中明度较高的色彩，主要用作警告之类的标志以示危险［9］，而且黄色在夜间容易辨认［10］。所以采用黄色作为改造地面的颜色，即将改造地面区域全部涂成黄色，还可根据情况在地面添加黑色提示字体。

2．3地面改造范围行人在过街时往往选择行走时间较短、距离较近和节省体力的方式［11］，大多数人行道上的行人不会选择走到人行横道的正对面再过街，而是选择抄近路的方式斜着走向人行横道。故地面改造区域在人行道上，应为人行横道的正对的人行道左右各加宽2m的范围。这样可保障所有低头行人过街前受到地面凸凹变化和颜色变化的警示，还可对过度沉迷手机而忘记过街的行人进行提示。

3信息检测子系统

3．1信息检测子系统基本原理信息检测子系统采用主动红外入侵探测器，分为红外发射器和红外接收器［12］两部分。由发射器发射出的3条红外线穿过人行道上空到达接收器，构成了3条警戒线。正常情况下，接收器收到的是一个稳定的光信号，当有行人入侵该警戒线时，3条红外光束被遮挡，接收机收到的红外信号发生变化［13］，提取这一变化，经放大和适当处理，传给控制器。

3．2红外传感器参数设计用于检测行人的红外光束波长一般在0．8～0．95μm［14］。为排除小动物等对行人检测的干扰，采用三光束的红外栅栏，只有三束光同时被遮挡，才会产生报警［15］。

3．3红外传感器设置位置红外发射器和接收器分别布置在地面改造区域与人行道其他路段地面交界线处的两端。这样可使所有即将过街的行人一进入地面改造区域即被信息检测系统检测，并传给声光警示系统，使其工作，与地面改造系统同时对行人产生警示，相得益彰。

4声光警示子系统

4．1声光警示子系统组成为对低头行人产生良好警示，声光警示子系统进一步从视觉和听觉两方面对行人进行预警。视觉预警主要应用爆闪灯。爆闪灯具有体积小和抗冲击耐热性强及经久耐用等特点，而且其结构简单、便于维护，是价格低廉的经济性产品［16］。考虑到白天或黑夜亮度不同可能对视觉警示造成的影响，视觉警示方面设置提示标语和爆闪灯，提示标语在白天亮度高时效果好，爆闪灯在黑夜亮度低时效果好。听觉警示由扬声器组成。提示标语、爆闪灯及扬声器均设置在三棱柱上。当有行人进入地面改造区域，会被信息检测子系统检测，并经控制器触发爆闪灯和扬声器，爆闪灯闪亮间隔为0．5～1s［17］，闪烁4～5次，扬声器发出“即将穿过街道，请注意通行安全”语音提示。在有行人信号灯的人行横道，为保障良好的提示效果，绿灯开始后应再进行一遍声光警示。

4．2三棱柱及各部件设置位置考虑到行人会从两个方向走来过街，为使上述警示取得良好效果，本系统采用三棱柱安放提示标语、爆闪灯及扬声器。

5实验分析

5．1原理分析

如前文所述，地面凸起警示子系统、信息检测子系统与声光警示子系统的具体分布。有低头族由人行道进入地面改造区域，因地面凸凹变化和颜色变化，在不自觉降低步速的同时产生警觉，注意力开始由手机转移。同时，红外传感器检测到有行人进入地面改造区域，经控制器处理后发送指令使三棱柱上的爆闪灯闪烁4次、扬声器发出“即将穿过街道，请注意通行安全”语音提示，低头族还可顺着爆闪灯方向看到印在柱体上的“请抬头安全过街”黑色提示标语。经此多重警示，让低头族产生自己将由相对安全的人行道进入相对危险斑马线的意识，继而使低头族放下手机，抬头安全穿越街道。

5．2问题分析

由于是建立仿真模型进行实验，并没有在实际人行横道进行过实验，且实验的人员较少、人员构成与实际行人有所差异，所以可能会存在老人、儿童或盲人等特殊人群在本警示系统的地面凸起区域由于凸起而引起不适感，甚至崴脚问题。这个问题可在后续的实验中通过降低凸起高度、调整凸起间距来解决。红外传感器的布设位置也需要进行实地的实验平移，通过调整使警示效果达到最佳。

6结语

针对日益壮大的“低头族”人群过街交通事故频发现象，通过在地面设置凸起和改变地面颜色对低头行人进行警示。用主动红外入侵探测器检测进入地面改造区域的行人，触发三棱柱上的爆闪灯和扬声器对行人进行声光警示，使低头行人产生危机意识，降低或消除手机引起的分心，对自身过街通行安全负责。本系统具有多重警示，通过互相搭配警示效果更好，且具有结构简单、造价低廉的优点。但在后续研究中，仍需进一步优化系统各组成部分及结构，考虑对正常行走行人的不利影响，需要进行实地的实物实验，以验证系统的有效性和实用性。

参考文献：

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［17］陈玲玲．爆闪式特种信号灯的智能型检测仪的研究与设计［D］．吉林延边：延边大学，2011.

作者：何永明；尚庆鹏；王爽 单位：东北林业大学