一种用于地铁换乘楼道场景下的行人提醒模块设计

摘要：当前，由于手机等电子设备的普及，人们在换乘场景的楼道中更容易分散注意力，乘客的注意力分散已成为影响交通安全的新因素。乘客的注意力分散在高客流量时期尤其成为一个重要的安全问题，任何不寻常的行为都可能引发连锁反应，造成人员密集区域内的安全隐患。本文设计了一种远用于楼道场景下的行人提醒模块设计。实验表明，该模块软硬件设计合理，能够起到在楼道场景下提醒行人的作用，具有较高的实际应用价值。

关键词：地理围栏  行人注意力分散  地铁换乘

0 引言

随着人们对智能手机的愈加依赖，在地铁场景中对乘客在步行期间使用手机的过程中脚下安全的要求也日益提高，地铁换乘区域具有高密度客流、复杂空间布局、时间压力大的特点，行人注意力分散（如低头使用手机）易导致碰撞、摔倒、拥堵等事故。微小行为偏差可能引发连锁反应，经过初步考察，发现在地铁站厅内自动扶梯两端的安全尤其重要，非常容易因为注意力未集中在路面而出现安全事故。本团队旨在深入探讨地铁车站楼道场景下考虑注意力分散程度的行人行为，并提出如何提高在楼道场景下行人注意力的新设想。

1. 国内外研究

当前已经有了对行人注意力分散的广泛研究，张存保[1]等人对无信号路段的行人使用手机情况进行了调查，调查结果显示有11.76%的行人在无信号路段行走过程中会使用手机，在看手机的人群中看手机屏幕的比例最大，占玩手机人群中的56%，打电话比例为24%，听音乐比例为20%罗叶[2]采集了百色市内8个交叉路口近三千名行人的视频数据，通过统计数据发现有10%左右的人在过街过程中使用手机，发现有34%的人在过街过程中没有受到任何问题，有39%的人在过街过程中经历过惊吓，而27%的人经历过擦伤或摔倒。

然而，这些研究主要集中在平地场景，对于楼道、斜坡等特殊场景的研究相对较少，所以，本研究选取了特殊的地铁换乘场景

2 整体框架与工作流程

整个系统采用软硬件相结合的方式，在数据监控平台的电子地图上预先设置虚拟围栏区域，当用户终端位于预先设置的围栏区域内时，数据监控平台自动向其发送指令和推送消息，硬件将会进行行人注意力干预工作。

3.行人注意力分散硬件设计

3.1主板选择

考虑到设备的大小问题，选择了DFRduino nano，是Arduino控制器系列中的轻量级版本，其处理器核心采用ATMega328，具有14路数字输入/输出口.

3.2传感器选择

选用的URM09超声传感器，该传感器的双探头设计有效减少了死区，在一些需要灵活测量角度的场景中，它能更好地适应不同的安装位置和测量需求。而且该传感器可在2 - 500cm的范围内进行精确测量，分辨率为1cm，精度可达±1%。并且该测距模块体积小，环境适用性强，精度高，测量范围广，即插即用，方便快捷，可以广泛应用于户外环境中，并不会因为高温或低温环境而导致较大的测量误差。

4软件设计

4.1系统需求分析

实时定位监测：通过GPS/北斗双模定位技术，动态追踪行人位置信息，构建地铁站厅场景下的行人轨迹数据库。

行为识别：结合眼动仪数据与视频图像分析，检测行人是否处于注意力分散状态（如低头看手机、交谈等）。

危险区域预警：在地铁站厅关键区域（如扶梯入口、楼梯转角）设置虚拟地理围栏，当行人进入高危区域且检测到分心行为时触发预警。

4.2核心模块设计

（1）数据采集模块

系统运用高精度定位SDK，能够实时获取行人的经纬度、速度以及海拔方面的数据，以此来切实确保轨迹追踪以及判断可以达到较高的准确性。还把红外传感器、超声波传感器等诸多不同类型的硬件设备整合到一起，从多个角度去观测行人的运动状态。

（2）预警推送模块

一级预警：LED屏显示黄色警示文字（如“请注意脚下安全”），能在较大范围内引起行人注意。。

二级预警：推送强提醒通知，播放语音警报，直接提醒到个人。

三级预警：联动红外感应灯频闪，触发站务人员人工干预，用于处理紧急情况。

5实验与结果分析

5.1实验场地与样本

实验地选择了某学校内食堂上行扶梯区域，与地铁站厅扶梯的物理特性高度相似，但具备更可控的实验环境。实验样本共30人，通过随机抽样选取校内学生及教职工，男女比例均衡（15男/15女），年龄范围18-45岁。

5.2实验过程

基线阶段（无干预）所有行人自然通行扶梯，研究人员通过隐蔽式摄像头（GoPro）记录其行为，并利用红外传感器（安装于扶梯入口与出口）精确计算行人通过时间以推算步速。

干预阶段采用软硬件联动设计进行干预，以验证技术措施对行人注意力的分散效果。

5.3实验结论：干预后手机使用率从，路径偏移率下降45.6%（p<0.001），碰撞、急停等事件从8次降至3次（p=0.042），验证了干预措施的实际安全价值；40%点击地理围栏消息，表明部分行人主动接受安全提醒；红外灯平均响应时间0.8秒，快速吸引注意力至脚下环境。实验表明，该设计可显著提升扶梯上行人安全意识，降低事故发生率。

6.结语

本文所设计的用于地铁换乘楼道场景下的行人注意力分散装置，在实际应用中，可以大幅减少因注意力而导致的楼扶梯安全事故。未来研究可进一步探索人工智能在实时行为监测中的深度应用，以期为智慧城市公共安全治理注入更多人性化设计理念。

参考文献

[1]张存保， 陈峰， 韦媛媛， 等. 无信号控制路段手机对行人过街行为和安全的影响[J]. 交通运输系统工程与信息， 2018， 18（02）： 136-141.

[2]罗叶. 行人过街使用手机引发的分心现象致因机理研究[D]. 西安： 长安大学， 2020.

2024年上海工程技术大学校级大学生创新项目， 项目名称：“智”同道合——在地铁站厅场景下行人注意力分散对安全影响的研究，项目编号：cx2410002