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      城市行人過街交通安全警示系統探討

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      摘要:為保障“低頭族”的過街安全,設計一種城市行人過街交通安全警示系統。該系統由地面凸起警示子系統、信息采集子系統和聲光警示子系統組成,利用地面顏色變化及爆閃燈、語音提示和地面凹凸變化,從視覺、聽覺和觸覺三方面引起“低頭族”的警覺,從而提醒過街行人安全過街。建立模型進行實驗研究,實驗結果表明,該系統能夠大幅度減少行人看手機過街行為,有效避免過街時由于看手機引起的分心,從而保證行人過街安全。

      關鍵詞:低頭族;行人過街;交通安全;交通警示

      行人作為交通系統中的弱勢群體,在交通參與者中數量最多、范圍最廣[1]。據統計,行人事故傷亡率約占所有交通事故傷亡人數的20%,而行人過街時的傷亡人數占其中的50%以上[2]。隨著近年來智能手機的普及和人們對其的高度依賴,低頭看手機過街的行人已越來越多,由此引起的交通事故頻發,“低頭族”已成為行人交通安全又一新生隱患。DALIBOR[3]和HATFIELD[4]通過調查發現,過街時使用手機的行人速度更慢,對周邊交通的防范更低,會表現出更多不安全行為。對這種交通行為,一些政府出臺措施進行管制,美國夏威夷州的檀香山市政府通過新法,規定行人過馬路看手機要罰款;我國河南實行抄告制度,將行人低頭看手機過街等違法信息抄告至其所屬單位,并可能通過媒體曝光。但僅僅靠政府管制需消耗大量人力物力,且管制效果不明顯。“低頭族”在過街時存在著極大的潛在風險。究其原因,大多數“低頭族”在過街時由于過度沉迷于手機屏幕,產生了認知分心、視覺分心、聽覺分心[5],并沒有產生自己已經由相對安全的人行道進入相對危險的斑馬線意識。為了讓“低頭族”產生這種意識,避免過街時由于使用手機引起的分心,對自身的交通安全負責,本文設計了一種基于警示低頭行人過街的系統,應用于人行橫道兩端的人行道上,通過地面凸凹變化、顏色變化以及聲光報警等方式,提醒行人到達人行橫道處。

      1系統框架設計

      基于警示低頭行人的過街系統由路面凸起警示子系統、信息采集子系統、聲光警示子系統組成。地面凸起警示子系統分為地面凸凹改造部分和地面顏色改造部分,地面凸凹改造是在改造區域設置許多個成陣列式分布的凸起,組成有一定凸凹度又不致使行人摔倒的凸凹不平地面,地面顏色改造是將地面凸凹改造區域全部涂成黃色。信息采集子系統采用設置在地面改造區域與人行道其他路段地面交界處的主動紅外入侵探測器,用以檢測進入地面改造區域的行人。聲光警示子系統由設置在三棱柱上的爆閃燈、揚聲器及黑色提示標語組成,三棱柱布置在人行道地面改造區域的外側,爆閃燈和揚聲器由信息采集子系統檢測到行人后觸發,實現對行人的多重警示。

      2地面凸起警示子系統

      2.1地面凸凹改造本子系統通過在地面設置球面凸起警示低頭族,使行人感受到地面的凸凹不平從而引起警覺,但所設置的凸起又不能致人崴腳或摔倒,所以凸起設置應考慮以下3個條件:一是凸起排布應規則,不看手機走路的行人能目測到前方路面的不平度,進而避開不平凸起以降低行走的不適感[6];二是凸起不宜過高,避免注意力集中在手機上的低頭行人、老人兒童或殘障人士,發生崴腳或摔倒事件;三是凸起間距要根據正常人的腳長腳寬來設計,間距過大警示效果不好,間距過小正常行走不適感增強。基于以上因素考慮,設計多種不同凸起高度和間距方案,進行實驗對比分析,以下方案警示性和安全性較好:將地面改造區域做許多個成陣列式分布的大小相同、地面投影直徑為20cm、最大凸起高度為2cm的球面狀凸起,各個球面狀凸起行列之間的地面投影圓心距均相距40cm,組成有一定凹凸度又不至致人摔倒的凹凸不平路面。行走在該路面不但可引起行人警覺,而且會激發人體的自適應平衡反應,使行人采用更低的步速[7],提高過街安全。

      2.2地面顏色改造人類認識外在世界的信息有80%是通過視覺提供,而顏色對視覺效果起著決定性作用[8]。地面顏色改造借鑒了交通標志對顏色的應用。與紅色光的強烈刺激,以藍、綠、白色光的鮮明、柔和、中性相比,黃色是光譜中明度較高的色彩,主要用作警告之類的標志以示危險[9],而且黃色在夜間容易辨認[10]。所以采用黃色作為改造地面的顏色,即將改造地面區域全部涂成黃色,還可根據情況在地面添加黑色提示字體。

      2.3地面改造范圍行人在過街時往往選擇行走時間較短、距離較近和節省體力的方式[11],大多數人行道上的行人不會選擇走到人行橫道的正對面再過街,而是選擇抄近路的方式斜著走向人行橫道。故地面改造區域在人行道上,應為人行橫道的正對的人行道左右各加寬2m的范圍。這樣可保障所有低頭行人過街前受到地面凸凹變化和顏色變化的警示,還可對過度沉迷手機而忘記過街的行人進行提示。

      3信息檢測子系統

      3.1信息檢測子系統基本原理信息檢測子系統采用主動紅外入侵探測器,分為紅外發射器和紅外接收器[12]兩部分。由發射器發射出的3條紅外線穿過人行道上空到達接收器,構成了3條警戒線。正常情況下,接收器收到的是一個穩定的光信號,當有行人入侵該警戒線時,3條紅外光束被遮擋,接收機收到的紅外信號發生變化[13],提取這一變化,經放大和適當處理,傳給控制器。

      3.2紅外傳感器參數設計用于檢測行人的紅外光束波長一般在0.8~0.95μm[14]。為排除小動物等對行人檢測的干擾,采用三光束的紅外柵欄,只有三束光同時被遮擋,才會產生報警[15]。

      3.3紅外傳感器設置位置紅外發射器和接收器分別布置在地面改造區域與人行道其他路段地面交界線處的兩端。這樣可使所有即將過街的行人一進入地面改造區域即被信息檢測系統檢測,并傳給聲光警示系統,使其工作,與地面改造系統同時對行人產生警示,相得益彰。

      4聲光警示子系統

      4.1聲光警示子系統組成為對低頭行人產生良好警示,聲光警示子系統進一步從視覺和聽覺兩方面對行人進行預警。視覺預警主要應用爆閃燈。爆閃燈具有體積小和抗沖擊耐熱性強及經久耐用等特點,而且其結構簡單、便于維護,是價格低廉的經濟性產品[16]。考慮到白天或黑夜亮度不同可能對視覺警示造成的影響,視覺警示方面設置提示標語和爆閃燈,提示標語在白天亮度高時效果好,爆閃燈在黑夜亮度低時效果好。聽覺警示由揚聲器組成。提示標語、爆閃燈及揚聲器均設置在三棱柱上。當有行人進入地面改造區域,會被信息檢測子系統檢測,并經控制器觸發爆閃燈和揚聲器,爆閃燈閃亮間隔為0.5~1s[17],閃爍4~5次,揚聲器發出“即將穿過街道,請注意通行安全”語音提示。在有行人信號燈的人行橫道,為保障良好的提示效果,綠燈開始后應再進行一遍聲光警示。

      4.2三棱柱及各部件設置位置考慮到行人會從兩個方向走來過街,為使上述警示取得良好效果,本系統采用三棱柱安放提示標語、爆閃燈及揚聲器。

      5實驗分析

      5.1原理分析

      如前文所述,地面凸起警示子系統、信息檢測子系統與聲光警示子系統的具體分布。有低頭族由人行道進入地面改造區域,因地面凸凹變化和顏色變化,在不自覺降低步速的同時產生警覺,注意力開始由手機轉移。同時,紅外傳感器檢測到有行人進入地面改造區域,經控制器處理后發送指令使三棱柱上的爆閃燈閃爍4次、揚聲器發出“即將穿過街道,請注意通行安全”語音提示,低頭族還可順著爆閃燈方向看到印在柱體上的“請抬頭安全過街”黑色提示標語。經此多重警示,讓低頭族產生自己將由相對安全的人行道進入相對危險斑馬線的意識,繼而使低頭族放下手機,抬頭安全穿越街道。

      5.2問題分析

      由于是建立仿真模型進行實驗,并沒有在實際人行橫道進行過實驗,且實驗的人員較少、人員構成與實際行人有所差異,所以可能會存在老人、兒童或盲人等特殊人群在本警示系統的地面凸起區域由于凸起而引起不適感,甚至崴腳問題。這個問題可在后續的實驗中通過降低凸起高度、調整凸起間距來解決。紅外傳感器的布設位置也需要進行實地的實驗平移,通過調整使警示效果達到最佳。

      6結語

      針對日益壯大的“低頭族”人群過街交通事故頻發現象,通過在地面設置凸起和改變地面顏色對低頭行人進行警示。用主動紅外入侵探測器檢測進入地面改造區域的行人,觸發三棱柱上的爆閃燈和揚聲器對行人進行聲光警示,使低頭行人產生危機意識,降低或消除手機引起的分心,對自身過街通行安全負責。本系統具有多重警示,通過互相搭配警示效果更好,且具有結構簡單、造價低廉的優點。但在后續研究中,仍需進一步優化系統各組成部分及結構,考慮對正常行走行人的不利影響,需要進行實地的實物實驗,以驗證系統的有效性和實用性。

      參考文獻:

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      作者:何永明;尚慶鵬;王爽 單位:東北林業大學

      城市行人過街交通安全警示系統探討責任編輯:張雨    閱讀:人次
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