XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Элементы безопасности пешеходных переходов на базе конструктора LEGO WeDo 2.0

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Пенкин А.В. 1Сердюков С.А. 1Веренич А.А. 1Трофимов А.С. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейни"

Нагорная П.Н. 1

---

1Школа интеллектуального развития "Мистер Брейни"

Работа в формате PDF

2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В стремительно меняющемся мире, где городская среда становится все более насыщенной и динамичной, вопросы безопасности и комфорта пешеходов приобретают первостепенное значение. Среди множества элементов городской инфраструктуры, пешеходные переходы занимают особое место. Они являются не просто участками дороги, предназначенными для пересечения проезжей части, а ключевыми точками взаимодействия между пешеходами и транспортными потоками, от которого напрямую зависит благополучие и безопасность каждого жителя.

Однако, несмотря на свою очевидную важность, существующие пешеходные переходы зачастую не отвечают современным требованиям безопасности и доступности. Многие из них устарели, плохо освещены, не имеют достаточной видимости для водителей, а иногда и вовсе отсутствуют там, где они жизненно необходимы. Это приводит к печальной статистике дорожно-транспортных происшествий с участием пешеходов, которые зачастую имеют трагические последствия. Именно поэтому вопрос усовершенствования пешеходных переходов становится не просто желательным, а насущным.

Целью нашего исследования является создание элементов безопасности пешеходных переходов на базе конструктора LEGO WeDo 2.0.

Основные задачи нашего исследования включают;

1. Изучение истории появления пешеходных переходов;

2. Анализ видов пешеходных переходов;

3. Сравнение пешеходных переходов;

4. Создание модели элементов безопасности пешеходных переходов на базе конструктора LEGO WeDo 2.0;

5. Программирование модели.

Гипотеза: Пешеходные переходы станут безопаснее, если мы сделаем их более очевидными для водителей и дадим пешеходам больше уверенности при их пересечении.

Глава 1. Основная информация о пешеходных переходах

1.1 История появления пешеходных переходов

Во времена, когда асфальт был редкостью, а ливневые канализации были лишь мечтой, каждый дождь превращал улицы в настоящие бурлящие потоки, и чтобы «доплыть» после такого дождя в целости и сохранности и с сухими ногами — людям пришлось подумать.

Тогда родилась идея закладки продолговатых камней в качестве импровизированных пешеходных переходов (Рисунок 1.1.1, Приложение). Эти камни высотой около 30 сантиметров раскладывались с промежутком в средний шаг человека. Такая конструкция позволяла горожанам переправляться через «дорожные реки», не намочив ботинок, однако владельцам повозок, точнее кучерам, приходилось быть осторожными, замедляться и следить, чтобы ни лошадь, ни повозка не пострадали [1].

Первый светофор для пешеходов был установлен в Лондоне в декабре 1868 года. Он был создан для того, чтобы пешеходы, особенно члены парламента, спешившие на голосование, могли пересечь Бридж-стрит и попасть в Парламентский квартал.

Идея принадлежала Джону Пику Найту, железнодорожному инженеру. Сигнал состоял из трех семафорных крыльев, увенчанных газовым фонарем, который в темное время суток показывал зеленый и красный цвета, предупреждая пешеходов и водителей о приближении к проезжей части (Рисунок 1.1.2, Приложение). Семафорные крылья поднимались и опускались вручную полицейским, который вращал ручку сбоку шеста.

Однако в январе 1869 года произошла утечка газа, что привело к взрыву и ранению полицейского.

С ростом числа автомобилей в начале XX века возникла необходимость в регулировании движения и повышении безопасности пешеходов. В разных странах экспериментировали с разными способами обозначения переходов.

Великобритания: в 1930-х годах пытались использовать металлические штыри, втыкаемые в дорогу, но водители замечали их слишком поздно. Позже министр транспорта Лесли Исаак Хор-Белиш предложил устанавливать вдоль проезжей части жёлто-оранжевые шары на полосатых столбах — их яркая раскраска была заметна в любое время суток (Рисунок 1.1.3, Приложение).

31 октября 1951 года в английском городе Слау появился первый пешеходный переход в привычном нам черно-белом оформлении — так называемый «зебра» (Рисунок 1.1.4, Приложение). Исследования показали, что продольные белые полосы подсознательно заставляют водителей снижать скорость, а люди, переходящие дорогу по ним, видны издалека. Название «зебра» могло произойти из-за визуального сходства с полосками на меху этого животного [2].

История пешеходных переходов в СССР.

Самый первый подземный пешеходный переход в СССР был сооружён в 1935 году под Садовым кольцом на станции метро «Смоленская». При реконструкции Садового кольца в 1937–1939 годах второй вестибюль был снесён, а коридор стал использоваться для служебных нужд. Сегодня этот переход функционирует как подземный пешеходный.

В конце 1950-х годов строительство подземных переходов возобновилось. 16 октября 1959 года в Москве открылся первый подземный пешеходный переход под улицей Горького (современной Тверской) у станции метро «Маяковская». Его проинспектировал Никита Хрущёв, который дал добро на масштабное строительство подземных переходов (Рисунок 1.1.5, Приложение).

В том же году были открыты подземные переходы на пересечении проспекта Маркса с улицей Горького, у «Детского мира» и у начала Ленинского проспекта под Октябрьской площадью.

В апреле 1959 года в Москве открылись ещё три подземных перехода: под Театральным проездом, под Калужской и под Смоленской площадями [3].

В СССР «зебра» появилась в середине 1960-х годов. Это было частью введения новых графических символов дорожной разметки в стране.

Первой экспериментальной разметкой такого типа в СССР стала разметка на Ленинском проспекте в Москве — в 1955 году. Помимо Ленинского проспекта (тогда — Большой Калужской), «для опыта» пешеходный переход покрасили и на шоссе Энтузиастов.

1. 2. Виды пешеходных переходов

Пешеходные переходы – это неотъемлемая часть нашей городской жизни, места, где пешеходы получают приоритет и могут безопасно пересечь проезжую часть.

Основные виды пешеходных переходов (Рисунок 1.2.1, Приложение):

"Зебра" – самый узнаваемый символ безопасности и самый распространенный и привычный нам вид пешеходного перехода. Его легко узнать по характерным белым полосам, нанесенным на дорожное покрытие. Такие переходы могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми.

1. Нерегулируемый переход: Здесь нет светофора или регулировщика. Пешеходы имеют преимущество, но должны убедиться, что водители их видят и пропускают. Важно помнить, что даже на "зебре" нужно быть внимательным и не выходить на проезжую часть внезапно.

2. Регулируемый переход: Этот тип перехода оборудован светофором. Красный свет для автомобилей означает зеленый для пешеходов, и наоборот. Здесь правила более строгие: водители обязаны остановиться на красный свет, а пешеходы могут переходить дорогу только на разрешающий сигнал светофора.

Подземные и надземные переходы: безопасность превыше всего

Эти переходы созданы для того, чтобы полностью исключить пересечение пешеходных потоков с автомобильным движением.

3. Подземные переходы: Они располагаются под землей, часто в виде тоннелей. Это идеальное решение для очень оживленных дорог и магистралей, где движение автомобилей непрерывно.

4. Надземные переходы: в отличие от подземных, они возвышаются над дорогой, представляя собой мосты или эстакады для пешеходов. Такие переходы также обеспечивают максимальную безопасность и удобство.

5. Переходы с островками безопасности: дополнительная защита

На широких дорогах с интенсивным движением часто устанавливают островки безопасности. Это приподнятые или обозначенные участки дороги, которые делят проезжую часть на несколько полос. Островок безопасности позволяет пешеходам пересечь дорогу в два этапа, останавливаясь на нем, если это необходимо, и дожидаясь возможности перейти оставшуюся часть.

6. Переходы, обозначенные знаками и разметкой (без "зебры")

Иногда пешеходный переход может быть обозначен только дорожным знаком "Пешеходный переход" и соответствующей разметкой, но без классической "зебры". В таких случаях пешеходы также имеют преимущество, но водителям может быть сложнее заметить их, особенно в темное время суток или при плохой видимости. Поэтому здесь особенно важна внимательность и со стороны пешеходов, и со стороны водителей.

Также существуют специальные виды наземных переходов:

Диагональные — позволяют одновременно переходить перекрёсток во всех направлениях, включая диагональные.

С островком безопасности — физически разделяет проезжую часть, удобен при широкой дороге.

С искусственными неровностями («лежачие полицейские») — принудительно замедляют движение транспорта.

Световой или проекционный — с использованием LED-подсветки или проекторов для повышения видимости в тёмное время суток (Рисунок 1.2.2, Приложение):

Знаки обозначения пешеходного перехода (Рисунок 1.2.3, Приложение):

Самыми распространенным знаком «Пешеходный переход» является обозначение под цифровым кодом 5.19.1. Насинем квадрате с вписанным в него белым треугольником, схематично изображен человек, шагающий в левую сторону.

На наших дорогах можно также увидеть знак 1.22, на котором изображен идущий человек, замкнутый в белый треугольник с красной каймой. Этот знак — предупреждающий, он может ставиться на расстоянии 150−300 метров от перехода, заблаговременно информируя водителей, что скоро нужно будет сбросить скорость или вовсе остановиться.

Знаки, которые устанавливают перед подземными переходами (код 6.6), выглядят следующим образом — белый человек на синем фоне спускается по лестнице. Такие знаки ориентированы в большей степени на пешеходов.

Дорожный знак под номером 6.7, где изображен белый человек на синем фоне, поднимающийся по лестнице, означает надземный пешеходный переход.

Круглый знак 3.10 «Движение пешеходов запрещено» устанавливают там, где переходить дорогу нельзя. Черный силуэт человека вписан здесь в белый круг с красной каймой и перечеркнут красной линией.

Пешеходные переходы – это не только разметка и знаки, но и часть общей инфраструктуры, которая должна обеспечивать комфорт и безопасность для всех участников дорожного движения. Современные города все чаще внедряют дополнительные элементы, которые делают переходы более заметными и удобными.

Например, в некоторых местах устанавливают светодиодные подсветки, которые выделяют "зебру" в темное время суток или при плохой погоде. Такие технологии значительно повышают видимость перехода и снижают риск аварий. Также встречаются звуковые сигналы на регулируемых переходах, которые помогают людям с нарушениями зрения ориентироваться и безопасно пересекать дорогу.

Не менее важна и правильная организация подходов к пешеходным переходам. Широкие тротуары, пандусы для колясок и велосипедов, отсутствие препятствий – все это способствует тому, чтобы переход был доступен для всех категорий пешеходов, включая детей, пожилых людей и людей с ограниченными возможностями.

1. 2. Сходства и различия пешеходных переходов

Пешеходные переходы – это неотъемлемая часть нашей городской жизни, призванная обеспечить безопасность тех, кто передвигается пешком. Несмотря на общую цель, они могут сильно отличаться друг от друга, как внешне, так и по своим функциям.

Главное, что объединяет все пешеходные переходы – это их основная функция:

Безопасность пешеходов: Все без исключения пешеходные переходы созданы для того, чтобы выделить зону, где пешеходы имеют приоритет и могут безопасно пересечь проезжую часть.

Организация движения: Они упорядочивают поток пешеходов и транспортных средств, предотвращая хаос и снижая риск дорожно-транспортных происшествий.

Обязательность для водителей: в большинстве случаев водители обязаны уступать дорогу пешеходам, переходящим по обозначенному переходу.

Различия между пешеходными переходами могут быть весьма существенными и зависят от множества факторов, таких как интенсивность движения, местоположение, наличие светофоров и другие. Основные категории различий:

1. По способу регулирования движения:

Нерегулируемые пешеходные переходы: Это самые распространенные переходы, которые обозначаются дорожными знаками ("Пешеходный переход") и разметкой ("зебра"). Здесь водители обязаны уступать дорогу пешеходам, но нет светофора, который бы регулировал очередность движения. Безопасность на таких переходах во многом зависит от внимательности водителей и пешеходов.

Регулируемые пешеходные переходы: Эти переходы оснащены светофорами. Они могут быть как обычными (светофор для транспорта и пешеходов), так и комбинированными (например, с кнопкой вызова для пешеходов). Регулируемые переходы обеспечивают более предсказуемое и безопасное пересечение дороги, так как движение четко регламентировано сигналами светофора.

2. По типу расположения и конструкции:

Наземные пешеходные переходы: Это самый распространенный тип, расположенный на одном уровне с проезжей частью. Они могут быть обозначены только разметкой, или же дополнены знаками, светофорами, освещением.

Подземные пешеходные переходы: Эти переходы проходят под землей, полностью отделяя пешеходный поток от автомобильного (Рисунок 1.3.1, Приложение). Они обеспечивают максимальную безопасность, но могут быть менее удобными для людей с ограниченными возможностями или для тех, кто несет тяжелые сумки [5].

Надземные пешеходные переходы: Аналогично подземным, они располагаются над проезжей частью, создавая безопасный коридор для пешеходов (Рисунок 1.3.2, Приложение). Часто используются в местах с очень интенсивным движением или там, где строительство подземного перехода затруднено.

3. По наличию дополнительных элементов безопасности:

Освещение: На многих переходах, особенно в темное время суток, устанавливается дополнительное освещение, чтобы сделать пешеходов более заметными.

Островки безопасности: На широких дорогах могут быть установлены островки безопасности – возвышенные участки, где пешеходы могут остановиться, переждав поток машин, прежде чем продолжить переход (Рисунок 1.3.3, Приложение).

Звуковые сигналы: Для слабовидящих пешеходов на регулируемых переходах могут быть установлены звуковые сигналы, оповещающие о разрешающем сигнале светофора (Рисунок 1.3.4, Приложение).

"Лежачие полицейские" (искусственные неровности): Иногда перед пешеходными переходами устанавливают искусственные неровности, чтобы принудительно снизить скорость транспортных средств, приближающихся к переходу.

4. По интенсивности движения и типу дороги:

Переходы на городских улицах: Здесь переходы могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми, с разной степенью освещенности и наличием островков безопасности, в зависимости от ширины дороги и потока машин.

Переходы на автомагистралях и скоростных трассах: На таких дорогах, где скорость движения транспорта очень высока, предпочтение отдается надземным или подземным переходам. Наземные переходы на таких участках встречаются крайне редко и, как правило, являются регулируемыми и хорошо освещенными, с дополнительными мерами по снижению скорости.

5. По целевой аудитории:

Стандартные переходы: Рассчитаны на среднестатистического пешехода.

Переходы для людей с ограниченными возможностями: Могут включать пониженные бордюры, тактильную плитку, пандусы и звуковые сигналы светофора.

Переходы вблизи школ и детских учреждений: Часто оборудуются дополнительными знаками, светофорами с режимом "школьный час" и повышенным вниманием со стороны дорожных служб.

Таблица 1.3.1 Сходства и различия пешеходных переходов

Понимание этих сходств и различий позволяет нам лучше ориентироваться в дорожной обстановке, соблюдать правила и, самое главное, обеспечивать безопасность как свою, так и других участников движения.

Глава 2. Созданиеэлементов безопасности пешеходных переходов на базе конструктора LEGO WeDo 2.0

2.1 Конструкция элементов и их функционал

Для более безопасного перехода дороги и уменьшения аварий, связанных с переходом дороги на красный сигнал светофора, нами был придуман и создан проект с элементами безопасности пешеходных переходов на базе конструктора LEGO WeDo 2.0 (Рисунок 2.1.1, Приложения).

Задача проекта - сделать так, чтобы люди не переходили дорогу на красный свет, тем самым предотвращая дорожно-транспортные происшествия.

Мы все знаем, как легко поддаться искушению "успеть" перейти дорогу, когда кажется, что машин нет или они далеко. Но именно эти секунды, когда горит красный, могут стать роковыми. Наш проект направлен на то, чтобы исключить саму возможность такого рискованного поведения, создавая надежные барьеры для тех, кто собирается нарушить правила.

Главное для нас – это ваша жизнь и здоровье. Поэтому мы работаем над тем, чтобы красные сигналы светофора стали непреодолимым препятствием для перехода, а не просто рекомендацией.

В нашем проекте с элементами безопасности пешеходных переходов на базе конструктора LEGO WeDo 2.0 используется:

• Смарт хаб, который осуществляет подключение датчиков и моторов;

• Датчик наклона, запускающий проект (Рисунок 2.1.2, Приложения);

• Мотор, вращающий светофор с помощью зубчатой и угловой зубчатой передач (Рисунок 2.1.3, Приложения);

• Датчик движения, замечающий пешеходов на пешеходном переходе (Рисунок 2.1.4, Приложения);

• Мотор, поднимающий и опускающий элементы безопасности с помощью червячной, осевой, угловой зубчатой передач и лебедки (Рисунок 2.1.5, Приложения);

При положении датчика наклона «носом вниз», в движение приходит мотор, который поворачивает светофор на зелёный цвет при помощи зубчатой и угловой зубчатой передач. Далее датчик движения ожидает появление пешеходов на пешеходном переходе, после сигнала датчика движения защитные ограждения поднимаются при помощи 4 механизмов: червячная передача, 2 осевые передачи, 2 угловые зубчатые и 2 лебёдки.

Защитные ограждения позволят людям не нарушать правила перехода проезжей части по пешеходному переходу, блокируя проход. А при открытии элементов безопасности, люди буду переходить дорогу исключительно на зелёный цвет светофора. Такие элементы значительно уменьшат дорожно-транспортные происшествия, связанные с неправильным переходом дороги людьми.

2.2 Описание программирования

Программа для элементов безопасности создана в среде LEGO WeDo 2.0 (Рисунок 2.2.1, Приложение). Сперва программа ожидает сигнала от датчика наклона – положение «носом вниз», далее запускается первый мотор, вращающий модель светофора. Далее защитные ограждения (элементы безопасности) опускаются вниз для блокировки прохода на красный цвет светофора.

После этого программа ожидает сигнала от датчика движения, как только датчик движения заметил пешеходов - передается сообщение. Сообщение получено, в движение приходит светофор, а именно загорается зелёным цветом, и защитные ограждения поднимаются.

Алгоритм программы следующий:

1. Запуск программы;

2. Ожидание сигнала от датчика наклона;

3. Мощность мотора 1 (светофор);

4. Направление мотора;

5. Время работы мотора 0,1 секунды;

6. Остановка мотора;

7. Ожидание 20 секунд;

8. Мощность мотора 10 (защитные ограждения);

9. Направление мотора;

10. Время работы мотора 12 секунд;

11. Остановка мотора;

12. Ожидание сигнала от датчика движения;

11. Отправка сообщения;

12. Принятие сообщения;

13. Ожидание 2 секунды;

14. Мощность мотора 2 (светофор);

15. Направление мотора;

16. Время работы мотора 0,1 секунды;

17. Остановка мотора;

18. Ожидание 8 секунд;

19. Мощность мотора 10 (защитные ограждения);

20. Направление мотора;

10. Время работы мотора 12 секунд;

11. Остановка мотора;

Структура программы линейная, имеет два условия:

Первое условие: датчик наклона, запускающий работу проекта;

Второе условие: датчик расстояния, который способен увидеть пешеходов на пешеходном переходе.

Заключение

В заключении, проектирование элементов безопасности пешеходных переходов – это одна из ключевых задач, стоящих перед современными Правилами дорожного движения.

Обеспечение безопасности пешеходов на переходах приносит неоспоримые преимущества.

Снижение числа дорожно-транспортных происшествий. Грамотно спроектированные элементы безопасности, такие как улучшенная видимость, предупреждающие знаки и освещение, блокировка прохода на красный цвет светофора, значительно уменьшают риск наездов на пешеходов.

Повышение комфорта и уверенности пешеходов. Когда пешеходы чувствуют себя в безопасности, они более охотно пользуются пешеходными переходами, что способствует развитию пешеходной культуры.

Улучшение общего транспортного потока. Четко обозначенные и безопасные переходы помогают водителям лучше ориентироваться, что в свою очередь может способствовать более плавному движению транспорта.

Создание более дружелюбной городской среды. Инвестиции в безопасность пешеходов делают города более привлекательными и удобными для жизни всех категорий граждан.

Таким образом, можно сказать, что защитные элементы на пешеходных переходах, которые блокируют проход на красный сигнал светофора, представляют собой по-настоящему инновационное решение, повышающее безопасность.

Список использованных источников

1. https://dzen.ru/a/ZyDjZ_JpdjVeAeu6

2. https://blog.idn500.ru/kak-poyavilis-peshekhodnye-perekhody/

3. https://moskvichmag.ru/gorod/rovno-65-let-nazad-v-moskve-byli-sooruzheny-pervye-podzemnye-peshehodnye-perehody/

4. https://auto.mail.ru/article/87934-znak-peshehodnyij-perehod-kak-oboznachaetsya-vidyi/

5. https://ru.ruwiki.ru/wiki/Пешеходный_переход

ПРИЛОЖЕНИЯ