（大连科技学院）
摘要：随着我国人口数量不断增加以及交通的快速发展，盲人的交通出行问题日益突出。盲人安全通过人行横道问题尚未得到应有的重视，导致盲人在一般交通信号灯条件下通过人行横道时会遇到一系列问题。本文以帮助盲人安全通过人行横道为出发点，结合盲人的出行特点和实际交通状况，尤其是盲人在独立通行无人帮助及不明信号灯时长等实际问题时，设计一种具有盲道重力感应的太阳能语音提示信号灯，来帮助盲人安全顺利的通过路口，本信号灯同时也可为视力不佳人群及低头族提供便利。
关键词：盲道；重力感应；语音；信号灯
1.研究意义
中国是全世界盲人最多的国家之一，眼部疾病在中国也是一个主要的公共卫生问题。中国约有盲人600-700万，占世界盲人总数的18%，另有双眼低视力患者1200万。我国每年会出现新盲人大约45万，低视力135万，即约每分钟会出现1个盲人，3个低视力患者。国家以及各级人民政府不断通过政策加大对残疾人的照顾及扶助：2008年4月24日修订通过，自2008年7月1日起施行的《残疾人保障法》明确指出，盲人携带导盲犬出入公共场所，应当遵守国家有关规定、增加建设盲道数量以及建设对盲人的社会保障体系和社会环境等，然而盲人出行仍然存在着诸多问题。
近年来，盲人在通过人行横道时，不清楚红灯与绿灯的显示状态及其具体的剩余时长所导致的出行安全事故的数目越来越多。尤其盲人出行缺少帮助以及不明信号灯时长等问题，致使盲人无法安全快速通过人行横道，因此我们针对无人帮扶的盲人在人行横道不明信号灯时长的现象，提出具有盲道重力感应的太阳能语音提示信号灯方案，并进行研究及设计。
2.调查研究
2.1盲人过街方式及过街困难原因调查
通过对交通信号灯路口进行直接观察获得一手数据，设计调查问卷，以微博、朋友圈等互联网资源及走访形式，发放设计的调查问卷，进行盲人过街方式以及过街困难原因的调查。
根据盲人出行调查问卷分析统计，目前在盲人出行困难的原因如图1所示。其中看不见信号灯，过马路困难占比87.8%，仅靠盲道不能保证其出行需求占比80.6%。同时大部分盲人行走速度较慢，在不明信号灯时长的情况下，不仅安全得不到保障，而且由于行人过多环境嘈杂，信号灯提醒声音不明显导致盲人无法准确辨别信号灯现状及其剩余时长。
通过对盲人过街出行方式的调查，发现使用盲杖自己摸索的过街方式占比最大高达52.04%，有14.8%的盲人根据盲道前行，占比最小。
2.2现有过街盲道处设计
现有街道上安装的盲道为盲人的出行提供了极大的便利。盲道是专供盲人导向行走的行道线，主要利用盲人的脚感作用和盲道砖的助感原理达成，讲求实用、安全和人性化，依据不同的铺砖划分为行进盲道和提示盲道。现有盲道主要分为行进盲道和提示盲道。
3．方案设计
3.1方案设计的思路
结合实际问题，从盲人及视力不佳人群对交通信号灯及其周边设施的意见和现有交通信号灯提醒系统及感应设施等方面出发拟设计以信号灯剩余时长的语音提示系统及盲道重力感应设施。
3.2设计结构组成
本设计是一个具有盲道重力感应的太阳能语音提示信号灯，设计剖面图1所示。太阳能蓄电池首先连接重力感应控制装置，然后传递信息给信号灯控制装置，最后通过语音提示装置来完成整个工作。太阳能蓄电池可埋在信号灯地下的地埋箱中亦可将其安装在信号灯设备箱中，重力感应装置安装位置如图2所示。该设计结构如下：
（1）在人行横道信号灯路口处的提示盲道砖内增加具有盲道重力感应芯片的感应器以及与处理器相连的重力传感板，与信号灯底部串联进行同步工作。
（2）在人行横道信号灯顶部安装太阳能板。
（3）根据行人平均身高（约2 m）在靠近人行横道一侧的立柱面上安装语音提示装置。
（4）语音提示装置、重力感应控制装置、信号灯控制装置、电源开关串联连接，安装于人行横道信号灯柱内部，与底部重力感应芯片和重力传感板相连接，进行同步工作。
（5）信号灯电源开关安装于灯箱后方。
3.3信号灯工作原理
（1）盲道重力感应：重力感应装置包括感应器、处理器和控制器三个部分。其中控制器的作用是当盲人通过行进盲道来到人行横道路口的提示盲道上时，盲道砖里的重力感应器感应到盲人站立，处理器将信息传送给与语音提示装置相连的控制器，控制器将提示盲道上的信息与人行横道信号灯状态进行分析，随后以语言提示的方式表达出来。
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图1 信号灯剖面图图
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图2重力感应装置安装位置
（2）语音提示装置：将盲道砖的重力感应装置与语音提示装置相连，当有盲人需要通行时，装置通过计算比较对盲人进行提示，提示内容有：信号灯的具体状态（红灯、绿灯）、剩余时长以及能否安全通过的安全值。语音提示装置与重力感应盲道砖通过线路进行串联，能同步进行工作提示。当信号灯为红灯状态时，语音提示红灯剩余时长以及盲人能够通过的安全值；当信号灯转为绿灯状态时，语音提示绿灯剩余时长，以及盲人是否可以在绿灯剩余时长内安全通过。
（3）盲人通过安全值：盲人的行进速度一般为0.5m/s，将人行横道的宽度与盲人的行进速度相比，计算盲人通行时间。语音提示装置根据盲人的通行时间与信号灯剩余时长相比，告知盲人能否安全通过。
（4）太阳能转换为电能：当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。通过太阳能转换为电能后，为信号灯和语音提示装置供电。太阳能转化的电能白天进行工作时同时将多余电能储存到太阳能蓄电池中，用于夜间供电。
4.结论
本研究通过对于盲人的过街特征、过街困难等因素的调查，综合考虑现有交通信号灯的实际设计，进行过街信号灯的优化设计，通过增加盲道重力感应设施和信号灯的语音提示系统，给盲人提供准确的信号灯状态、具体剩余时长以及是否可以安全通过。本设计在帮助盲人过街以及该项目具有科学性、必要性、便利性及实用性具有一定的积极意义。
参考文献
[1]姜春康;城市盲道丈量文明尺度,烟台日报,社会科学Ⅰ辑,2020-04-20.
[2]母冰;视障者通行权不仅关乎盲道,北京日报,新知周刊 法制,社会科学Ⅰ辑, 2012-11-28.
[3]佘占峰;交通道路信号灯智能化控制系统设计与实现,南京邮电大学,2020-11-18.
[4]袁泓涛.短时交通流量预测下的信号灯配时优化,公路与水路运输,华侨大学,2020.