新型交通灯的研究与探讨

朱英翠 赵建伟 高洁

（德州学院机电工程学院，山东 德州 253023）

在人们的生活、工作中，交通信号灯扮演者极其重要的角色，但现有的交通信号灯仅通过颜色指示道路通行信息，色盲、盲人等有出行障碍的人大多不能正确分辨红绿灯的交通信号，出行易造成交通事故。同时，现有的交通信号灯无道路信息预警功能，导致驾乘人员不能第一时间了解前方的道路信息。为方便人们的出行，设计了新型交通灯，关注有出行障碍的特殊人群，主要针对色盲患者，不仅利于色盲群众的安全出行，也为正常行人或驾乘人员提供了一种新的了解道路交通信息的方式，保证了人们的安全出行[1]。

1 设计方案

新型交通灯通过改变交通指示灯的形状，可以使色盲患者更加直观、正确地了解交通指示灯的内容，在道路内侧栅栏底部以及人行道外侧设置扬声器，通过语音的方式向行人和驾乘人员播报正确的交通指示信息，同时在交通指示灯内侧设置电子屏，可作为第三种方式为行人提供交通指示信息。电子屏除了作为交通指示灯的一部分为行人提供交通指示信息，还可以获取远处设置的各种传感器发送的指令，以文字的形式向人们提供前方的道路交通状况。

1.1 交通指示灯的外观

新型交通灯采用了最为直观的箭头和叉号，如图1。当交通信息为前进可行、左转待行时，指示前进的指示灯亮起绿色的箭头，左转的指示灯亮起红色的叉号，当交通信息为前进待行、左转可行时，指示左转的指示灯亮起绿色的箭头，前进的指示灯亮起红色的箭头，同时向扬声器和电子屏发送相对应的指令，以实现交通灯、扬声器和电子屏的同步提示。

1.2 语音提示

新型交通灯通过设置在道路中央人行道旁的扬声器及其控制部分组成，如图2。当控制扬声器的模块接收到指示灯发来的对应交通信息的指令的时候，可以根据指令播报相应的交通指示信息，当交通信息为前进时，扬声器播放“前进可行，左转待行”，当交通信息为左转时，扬声器播放“左转可行，前进待行”，由于扬声器设置的位置位于道路中央和人行道外侧，分别靠近机动车和行人，因此不需要过大的音量提醒，可以借此避免噪声造成的部分人群对交通信息的误判。

1.3 文字提示

当电子屏接收到来自交通灯控制系统的指令时，可现实与交通灯及语音同步的交通信息文字提示，如图3，同时，电子屏还可与其他传感器模组及监测平台进行通讯，实现提示道路信息的功能，示例如图4。

1.4 道路信息的检测与信息传送

1.4.1 大雾天气

大雾天气的检测可由放置于远处MQ-2型烟雾传感及通讯模块实现。烟雾传感器属于气敏传感器，是气-电变换器，它将可燃性气体、颗粒物在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理，然后与标准数值进行比较，以判断是否处于大雾天气[3]，若处于大雾天气，则会向交通灯发送对应指令，电子屏就会将道路信息反馈给驾乘人员和行人，提示内容为：前方大雾，前进可行/待行，左转待行/可行。

1.4.2 道路积水

道路积水的监测由超声波模块及通讯模块实现。超声波测距利用了超声波在空气中的传播速度为已知的原理，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。超声波模块放置于容易形成道路积水的路段，可以实时监测积水平面的高度，当积水达到预警水位时[3]，便会通过GSM模块向交通灯发送对应指令，电子屏可相应显示道路信息，显示内容为：前方积水，前进可行/待行，左转待行/可行。

1.4.3 交通事故

交通事故信息的反馈需要人为操作，只需按下间隔不远的任意一个装有特定GSM模组的按钮，即可同时向交通事故监测平台以及交通灯发送指令。交通灯在收到指令后，向行人第一时间反馈道路信息，提示前方发生事故，避免大雪大雾天气是连环车祸的发生，提示内容为：前方事故，减速慢行，前进可行/待行，左转待行/可行。当检测平台确认无交通事故发生时，可向指示灯发送特定指令，撤销道路中模组发送的指令，防止误判造成的麻烦。

1.5 创新点及优势

1.5.1 新型交通灯采用了最直观的形状方式为行人提示交通信息，照顾到了部分被出行困难人群尤其是色盲患者，为他们的出行提供了安全保障。

1.5.2 采用语音提示的方式向行人提示交通信息，同时选择适当的扬声器安放位置，可在极大降低外界干扰的情况下，为行人或驾乘人员提供正确的交通信息。

2 应用前景

新型交通灯为方便人们的出行设计，在实现普通交通灯功能的基础上，照顾到了色盲人群的交通安全，采用多种提示方式，可保证行人或驾乘人员获取正确的交通信息，同时可通过显示屏获取前方道路信息，有效减少交通事故的发生，极大的保障人民生命财产安全，具有极高的推广价值。

[1]马小毅. 城市个体交通工具发展的思考[J]. 交通科技,2004, (2):56-58.

[2]王芳. 基于GSM短消息无线通信系统的研究[D]. 河海大学, 2006.

[3]袁方涛, 孙侃. 道路信息发布预警系统应用及关键技术探讨[J]. 电子世界, 2014, (04):94-94.