新型交通燈的研究與探討

朱英翠 趙建偉 高潔

（德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東 德州 253023）

在人們的生活、工作中，交通信號燈扮演者極其重要的角色，但現(xiàn)有的交通信號燈僅通過顏色指示道路通行信息，色盲、盲人等有出行障礙的人大多不能正確分辨紅綠燈的交通信號，出行易造成交通事故。同時(shí)，現(xiàn)有的交通信號燈無道路信息預(yù)警功能，導(dǎo)致駕乘人員不能第一時(shí)間了解前方的道路信息。為方便人們的出行，設(shè)計(jì)了新型交通燈，關(guān)注有出行障礙的特殊人群，主要針對色盲患者，不僅利于色盲群眾的安全出行，也為正常行人或駕乘人員提供了一種新的了解道路交通信息的方式，保證了人們的安全出行[1]。

1 設(shè)計(jì)方案

新型交通燈通過改變交通指示燈的形狀，可以使色盲患者更加直觀、正確地了解交通指示燈的內(nèi)容，在道路內(nèi)側(cè)柵欄底部以及人行道外側(cè)設(shè)置揚(yáng)聲器，通過語音的方式向行人和駕乘人員播報(bào)正確的交通指示信息，同時(shí)在交通指示燈內(nèi)側(cè)設(shè)置電子屏，可作為第三種方式為行人提供交通指示信息。電子屏除了作為交通指示燈的一部分為行人提供交通指示信息，還可以獲取遠(yuǎn)處設(shè)置的各種傳感器發(fā)送的指令，以文字的形式向人們提供前方的道路交通狀況。

1.1 交通指示燈的外觀

新型交通燈采用了最為直觀的箭頭和叉號，如圖1。當(dāng)交通信息為前進(jìn)可行、左轉(zhuǎn)待行時(shí)，指示前進(jìn)的指示燈亮起綠色的箭頭，左轉(zhuǎn)的指示燈亮起紅色的叉號，當(dāng)交通信息為前進(jìn)待行、左轉(zhuǎn)可行時(shí)，指示左轉(zhuǎn)的指示燈亮起綠色的箭頭，前進(jìn)的指示燈亮起紅色的箭頭，同時(shí)向揚(yáng)聲器和電子屏發(fā)送相對應(yīng)的指令，以實(shí)現(xiàn)交通燈、揚(yáng)聲器和電子屏的同步提示。

1.2 語音提示

新型交通燈通過設(shè)置在道路中央人行道旁的揚(yáng)聲器及其控制部分組成，如圖2。當(dāng)控制揚(yáng)聲器的模塊接收到指示燈發(fā)來的對應(yīng)交通信息的指令的時(shí)候，可以根據(jù)指令播報(bào)相應(yīng)的交通指示信息，當(dāng)交通信息為前進(jìn)時(shí)，揚(yáng)聲器播放“前進(jìn)可行，左轉(zhuǎn)待行”，當(dāng)交通信息為左轉(zhuǎn)時(shí)，揚(yáng)聲器播放“左轉(zhuǎn)可行，前進(jìn)待行”，由于揚(yáng)聲器設(shè)置的位置位于道路中央和人行道外側(cè)，分別靠近機(jī)動車和行人，因此不需要過大的音量提醒，可以借此避免噪聲造成的部分人群對交通信息的誤判。

1.3 文字提示

當(dāng)電子屏接收到來自交通燈控制系統(tǒng)的指令時(shí)，可現(xiàn)實(shí)與交通燈及語音同步的交通信息文字提示，如圖3，同時(shí)，電子屏還可與其他傳感器模組及監(jiān)測平臺進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)提示道路信息的功能，示例如圖4。

1.4 道路信息的檢測與信息傳送

1.4.1 大霧天氣

大霧天氣的檢測可由放置于遠(yuǎn)處MQ-2型煙霧傳感及通訊模塊實(shí)現(xiàn)。煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體、顆粒物在空氣中的含量(即濃度)轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號，通過A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理，然后與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值進(jìn)行比較，以判斷是否處于大霧天氣[3]，若處于大霧天氣，則會向交通燈發(fā)送對應(yīng)指令，電子屏就會將道路信息反饋給駕乘人員和行人，提示內(nèi)容為：前方大霧，前進(jìn)可行/待行，左轉(zhuǎn)待行/可行。

1.4.2 道路積水

道路積水的監(jiān)測由超聲波模塊及通訊模塊實(shí)現(xiàn)。超聲波測距利用了超聲波在空氣中的傳播速度為已知的原理，如果溫度變化不大，則可認(rèn)為聲速是基本不變的，測量聲波在發(fā)射后遇到障礙物反射回來的時(shí)間，根據(jù)發(fā)射和接收的時(shí)間差計(jì)算出發(fā)射點(diǎn)到障礙物的實(shí)際距離。超聲波模塊放置于容易形成道路積水的路段，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測積水平面的高度，當(dāng)積水達(dá)到預(yù)警水位時(shí)[3]，便會通過GSM模塊向交通燈發(fā)送對應(yīng)指令，電子屏可相應(yīng)顯示道路信息，顯示內(nèi)容為：前方積水，前進(jìn)可行/待行，左轉(zhuǎn)待行/可行。

1.4.3 交通事故

交通事故信息的反饋需要人為操作，只需按下間隔不遠(yuǎn)的任意一個(gè)裝有特定GSM模組的按鈕，即可同時(shí)向交通事故監(jiān)測平臺以及交通燈發(fā)送指令。交通燈在收到指令后，向行人第一時(shí)間反饋道路信息，提示前方發(fā)生事故，避免大雪大霧天氣是連環(huán)車禍的發(fā)生，提示內(nèi)容為：前方事故，減速慢行，前進(jìn)可行/待行，左轉(zhuǎn)待行/可行。當(dāng)檢測平臺確認(rèn)無交通事故發(fā)生時(shí)，可向指示燈發(fā)送特定指令，撤銷道路中模組發(fā)送的指令，防止誤判造成的麻煩。

1.5 創(chuàng)新點(diǎn)及優(yōu)勢

1.5.1 新型交通燈采用了最直觀的形狀方式為行人提示交通信息，照顧到了部分被出行困難人群尤其是色盲患者，為他們的出行提供了安全保障。

1.5.2 采用語音提示的方式向行人提示交通信息，同時(shí)選擇適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器安放位置，可在極大降低外界干擾的情況下，為行人或駕乘人員提供正確的交通信息。

2 應(yīng)用前景

新型交通燈為方便人們的出行設(shè)計(jì)，在實(shí)現(xiàn)普通交通燈功能的基礎(chǔ)上，照顧到了色盲人群的交通安全，采用多種提示方式，可保證行人或駕乘人員獲取正確的交通信息，同時(shí)可通過顯示屏獲取前方道路信息，有效減少交通事故的發(fā)生，極大的保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，具有極高的推廣價(jià)值。

[1]馬小毅. 城市個(gè)體交通工具發(fā)展的思考[J]. 交通科技,2004, (2):56-58.

[2]王芳. 基于GSM短消息無線通信系統(tǒng)的研究[D]. 河海大學(xué), 2006.

[3]袁方濤, 孫侃. 道路信息發(fā)布預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)探討[J]. 電子世界, 2014, (04):94-94.