人行横道智能护栏研究

胡盼　贾树梁　邢天铎　卢晓磊　付辉

摘 要：行人闯红灯，不仅易引发交通事故，而且降低通行效率。人行横道智能护栏整合多项技术，实现“语音提醒”、“机械阻挡”、“违章拍照”有机结合，当前进方向为绿灯时，护栏平放于地面，同时，语音提醒行人及时通过;当前进方向变为红灯时，提醒行人禁止通行，智能护栏自地面升起，起阻挡作用;如果行人跨越护栏强行通过，则自动拍照取证。

关键词：智能护栏;嵌入式单片机;红外线感应器;交通管理

随着城市道路建设的发展，道路交通给公民出行带来极大便利，然而公民安全出行意识并未随之提高，闯红灯现象愈演愈烈，成为引发交通事故的重要因素。且我国对于制止行人闯红灯的管理机制不够健全、制约措施相对薄弱，为规范行人穿越人行横道行为，维持正常的人车通行秩序，特提出人行横道智能护栏。

1 人行横道智能护栏

本文研究一种应用场景广泛的智能护栏，通过对事故多发地——城市道路交叉口的覆盖，实现行人违规闯红灯行为的有效制约，减少交通事故的发生。人行横道智能护栏是基于单片机控制技术、红外线检测技术、语音播报技术、图像采集技术、机械设计技术，以机械性约束为主，多种约束辅助的新型控制行人通行的智能护栏。该设计充分考虑行人违规闯红灯心理，采用三重约束措施制约行人违规行为，随着行人违规行为的发生，三重约束依次发挥作用，不断增加行人违规心理负担，使行人放弃翻越护栏的违规行为。

2 系统结构

系统由单片机控制模块、光电传感检测模块、执行模块构成。

（1）将嵌入式单片机作为系统的核心模块，建立起以单片机控制模块为中心的智能护栏系统，通过与信号灯信息、检测器的搭接，判别不同的信息特性，对护栏、扬声器、摄像等执行模块进行控制，从而使独立运行并能对外界信息进行实时响应。

（2）运用红外线感应器作为检测模块的检测器，对行人翻越护栏闯红灯行为进行检测，并将信息传递到单片机进行识别判断并做出下一步指令。

（3）执行模块为作品的主体模块，由护栏、摄像头、扬声器等组成。其主要作用是执行单片机的指令。护栏由电机驱动控制，可以高效地运作;人性化的语音提示系统对行人过马路给予安全提示;摄像监控通过远程对接交管部门，对行人闯红灯的行为进行记录。

3 系统设计

3.1 单片机控制模块

采用嵌入式单片机建立信息控制系统，通过ADC转化将红绿灯的电信号转为单片机可处理的数字量进行程序运行，由单片机控制系统判断并传达下一步指令，从而驱动电机运作，带动护栏升降。

3.2 光电传感检测模块

位于护栏两端的激光对射型光电传感器在无障碍物阻隔情况下，发射器绿色指示灯亮，接收器红色指示灯不亮;有阻隔时，接受器接受红色可见光受阻，红色指示灯亮起，定时器计数，阻隔超过三秒时，扬声器鸣响，提醒行人勿翻越护栏，如行人不听劝阻，阻隔到五秒时，摄像头拍照。

3.3 执行模块

3.3.1 护栏运动方式

通过“红绿灯信号—单片机—电机—护栏”系统，实现护栏升降与信号灯联动。当人行横道通行信号灯红灯亮起时，减速电机通过联轴器、蜗杆、蜗轮带动抬升式护栏升起，当升降式护栏升起至其侧柱成竖直状态时，最左边的侧柱触动道口左立柱内的开关，电机停止转动，升降式护栏处于完全升起状态阻挡行人通行;当绿灯亮起时，减速电机通过联轴器、蜗杆、蜗轮带动抬升式护栏降下，当升降式护栏降至横杆呈水平状态时，下面的横杆触动槽道上的开关，电机停止转动，升降式护栏处于落至最低点状态允许行人通行，扬声器提醒行人可以通行。采用双摇杆形式设计了抬升式的护栏，升降速度快，最大限度地降低因追求安全而损失的人行横道通行效率。护栏运动过程如下图所示。

3.3.2 违章信息采集与语音播报警示

激光对射型光电传感器的发射器位于与护栏上限等高的道口左立柱凹槽内，接收器位于与护栏上端等高的道口右立柱凹槽内。激光对射型光电传感器在无障碍物阻隔情况下，发射器绿色指示灯亮，接收器红色指示灯不亮;当有阻隔时，接收器接收红色可见光受阻，红色指示灯亮起，定时器计数，遮挡时长超过三秒，扬声器警告行人：“请勿翻越护栏”;如行人不听劝阻，遮挡时长超过五秒时，摄像头拍照记录。

4 结语

人行横道智能护栏的应用将弥补交通基础设施的欠缺，减少人力资源的消耗，解放了路面警力。较之现有的交通管理方法，人行橫道智能护栏具有效率高、实用性强、应用前景广泛等特点。其智能化、机械化的管理约束倒逼国民素质的提升，将有效减少行人违规闯红灯行为，优化道路安全稳定性，提升出行安全度，维护道路交通秩序。

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