（已经刊登在《电声技术》2013年 第6期）
孙健
1
李斌 2
(1．杭州声崴演出器材有限公司 浙江 杭州 310020; 2．杭州市交通警察局科研所 浙江 杭州 310014)
【摘 要】介绍声效系统在交通指挥中的作用以及具体成果“一种交通指挥无线有源音箱”的研制。对该设计的技术特点进行了分析，比对试制应用情况惊醒了介绍，最后对其应用前景进行了展望。该项目已经获得国家知识产权局的实用新型专利。 【关键词】交通管理 有源音箱 无线 线阵列 分区扩声 【中图分类号】 TN643 【文献标志码】 A
The Research and Production of Wireless Active Speaker for Traffic Guidance
SUN Jian 1
LI Bin 2
(1 Hangzhou Sunwaves Performing Equiperments Co.,Ltd Hangzhou, Zhejiang, 310020,China 2 Scientific Research Institute, Hangzhou Transport Police Bureau, Hangzhou, Zhejiang, 310014,China)
【Abstract 】 This paper introduces the role of sound system for traffic guidance, and the research and production of the specific achievement-- “A Wireless Active Speaker for Traffic Guidance”. This project ha s been granted with the patent for utility models awarded by the State Intellectual Property Office of the People's Republic of China.
【Key words 】Traffic Management; Active Speaker; Wireless; Line Array; Partition Amplification 【中图分类号】TN643 【文献分类号】 A 1.研发背景
根据杭州市交通警察局科研所提供的数据显示，杭州市机动车保有量已经从10年前的20万辆到目前的超过200万辆，但是杭州市城区的道路长度10年间只增加了一倍，达到2000公里左右。由于道路建设跟不上车辆的增长率，给道路交通管理带来了很大的难度。交通拥挤、交通事故频发等造成了越来越巨大的时间浪费、财产损失和环境污染，交通问题已成为包括我国在内的世界各国政府共同面临的重要难题之一。
城市交通管理中管理者往往利用交通信号灯、LED 显示屏、道路视频监视系统、电子警察、包括路面值勤交警的手势进行有效的管理，而忽视了声效系统在交通管理中的作用。作为一种有效的辅助管理手段，在一些特殊场合通过有效的语音提示与语音指挥，如劝阻行人不要横穿马路和不要跨越栏杆用高功率的声
效系统是很奏效的。
随着城市化进程的不断发展，购车族的不断庞大，单靠交通警察的人海战术来指挥交通已比较困难。研制一套适合交通指挥使用的声效系统就显得非常必要。在城市管理比较先进的新加坡、韩国和英国等国
就有用摄像设备与音响设备结合来管理交通与环境卫生或安保工作的先例，当管理人员在摄像机里看到有人想横穿马路或乱丢垃圾，或小偷违法作案时，通过声效系统来吓阻或提醒一下，就能有效地阻止和劝阻现行违章或犯罪。这应当是一种高效，省时省力的辅助管理手段。图1为伦敦街头的摄像机与高音
喇叭。 图1：伦敦街头的摄像机与高音喇叭
车辆的不断增多，马路噪声也随之不断增高，一般成年人喊叫的声音为60分贝，最高也只有90 分贝；城市道路噪声在54-75分贝之间，而汽车满载以70迈时速行驶时的轮胎路面噪声接近93分贝[1]。提供一套声压大于96分贝的声效系统来辅助值勤交警进行有效的管理就很有必要。但是声效系统也必须做到合理用声、科学发声，不能让它成为另一个噪声源。
通常做交通指挥用的声效系统是把扩音放大设备与无线接收系统放在固定机房内或室外固定铁箱内，再把信号线、音箱线拉到一处或多处扬声器悬挂处。这样布线比较麻烦，需破墙、挖路、穿管……这也作容易破坏路面周围环境，有时还会阻碍交通；要想调整或移动音箱位置或增添音箱都是比较困难的。如果把无线接收，扩音与扬声器做在相同规格的一体机内，这些缺点就很容易克服。该音箱只需要一路220伏电源就行；如果有太能供电和蓄电池的配备，那就使得该系统更加环保。
目前国内有许多公路隧道内用上了录音式的高音喇叭来提醒驾驶员开灯或出隧道后的出口选择等，这种录音式扩声系统不间断地重复一句短语容易引起驾驶员的听觉疲劳，有车无车经过都连续播音也易变成
使人烦心的噪声源。只有通过现场管理人员或通过现场摄像画面甚至通过自动检测系统发现车辆有违章或失误的可能，有的放失的播放提醒短语，这样才能提高管理效率、减少无关噪声。2.设计技术特点
2.1一体化设计，要把电源、多频段无线接收、扩声放大、高中低扬声器和一套机箱外调节系统设计在一个易散热、防雨、防潮的外壳内。具体见图2[4]。
2.2 输出功率确定，该音箱主要用于语言扩声，扩声频率在300赫兹-8千赫兹之间、功率在100瓦-300瓦之间，音箱体积又不能太大，所以采用6英寸防水高功率扬声器二只;1.5英寸钛膜球顶高功率高音扬声器二只. 选用扬声器的标称额定总功率在
300W以上。
2.3 提高音箱的指向性, 4个扬声器
排成一列，做成垂直线阵列音柱[2]，在一定
距离内有一定的指向性、声压也能比较均
匀一些。
2.4 外壳材料选用，作为全天候音箱
外壳采用高强度的锌铝合金型材材料，散
热快，防雨防潮性好；铝合金外壳夏天阳光
下隔热不是很好，所以要求电路元器件应
有较好的高温工作特性。
2.5 声染防止，金属外壳会有声染
问题，也就是容易产生高倍次的高频谐
波，在这里虽然是语言扩声，但是对音的
影响还是有的，所以振幅最大扬声器的面
板采用了防水处理过的中密度板，机内还增加了防震泡沫。图2 主机功能示意图
2.6 无线传输器材的选用，常用的无线话筒的发射功率小（75MW）、接收距离近（50M）、不抗摔；对讲
机则不同，具有发射功率大（2-5W）、接收
距离远（1-4KM）、抗摔等特点，所以我们
选用对讲机组件作为主要无线器材；但是
对讲机的音、保真度没有无线话筒好[3]。
2.7 无线呼叫器设计，与无线有源音
箱上无线接收器相对应的发射器就是无线
呼叫器了, 无线呼叫器主要功能是把使用
者的声音转换成射频.要携带方便、防摔、
抗震、充电方便、变换频道方便、16个频
段以上、功率在4W以上的器材，那即是对
讲机；它应该采用与使用部门通用或专用
的对讲机及专用的无线频道，呼叫器外形
及功能见图3[4]。
图3 呼叫器功能示意图
2.8 调节窗口设计，如果增益太高而使用者正好站在音箱下面就容易产生正反馈，产生啸叫；有的路面小、街区较安静，不需要太大的输出功率，在机箱外加装一个增益控制电位器是很有必要的，更理想的目标是根据白天昼夜或环境噪声大小来自动调节增益。在音箱铝合金外客下面安装一个调节窗口，音量，高低音，无线频道变换，都可通过这个窗口来调节；为了改善枯燥的音，在线路设计上还加了混响调节来美化音；为了检测方便，还安装了几个LED指示灯，维修时可通过面板指示灯和扬声器发声情况来简单快速地判断故障及工作状况。
2.9 扩充功能的预留，考虑到今后与整个智能交通指挥系统的连接，与交通指挥棒、信号灯的连接，光纤接口与外接音频接口和地址编码开关是不能少的。
该声效系统的系统框图见图4[4]。
3.试制应用情况
目前在杭州艮山东路新塘路平交路口安装了无线有源音响系统，此路口立处杭城交通枢纽，毗邻杭州原汽车东站，火车东站，几个小商品市场，是进出杭城的东大门。路口日人流量达3万左右人次，节假日达十多万人次，路口交通繁忙，交通管理难度大。安装此音响系统后，交警利用手持的对讲机进行喊话，通过有效的扩音，来辅
助维持交通管理秩序。
通过音效系统能有效的
阻止机动车、乱穿马路
的行人和非机动车违法
行为的发生。有效的减
轻了此路口交警的管理
压力和管理难度，可以
相应的减少警力安排。
试制过程中也处理
了许多实际问题：
（1）封闭车内与车外作
用效果不同，驾驶员在
密封的车内听到声压比
车外要低5-11分贝，所
以普通行人、电动车和
自行车感到的声压已经
很大了，但是在车内的
驾驶员还不一定能听清。所以对行人、骑车与开车人要分别配置。图4 系统框图（2）对不同行驶速度的汽车配置不同长度的短语或不同长度的路段的音箱配置。汽车在市区内行使速度一般为10-70千米/小时即每秒3米-20米。如果音箱配置为50米内路段内平均声压保持在86分贝以上，那么在市区内道路每句提醒语长度应小于16.7秒，大于2.5秒。
（3）啸叫的防止，由于无线音箱的指向性好、当输出功率较大时使用呼叫器在无线音箱前面开机呼叫容易产生啸叫，这与呼叫器与无线音箱的距离、音箱输出功率与音箱的安装角度有关；这也提醒使用者不能在声压高的覆盖区域直接呼叫或降低呼叫器的输出音量。
（4）呼叫器开关噪声的消除，对讲机的声音没有通过大功率扩音音箱放大时是听不出音好坏和它的开关噪声的，在试制过程中我们选用了许多品牌的对讲机做试验，最后选用了一款音较好的对讲机做呼叫器；呼叫开关的开关的噪声可以通过延时开关放大器来消除开关时的卡卡噪声的。
（5）无线编组分区，如果四个路口四个音箱分设为四个不同接收频道，那么使用者可以通过设置无线呼叫器的不同发射频道来分别接通四个音箱；也可有四位使用者同时分别通过四个音箱来进行扩声指挥；根
据无线呼叫器的发射半径，应对不同路口的音箱设置不同频道来科学地编制分区扩音方案。
（6）方便安装维修，如觉得单支音箱功率不够，可在同一方向安装二支音箱或多支音箱；如觉得单支音箱功率太大则可通过改变音量增益电位器减小输出功率；因为整个音箱只有通过一跟电源线与外部连接，安装特别简单，维修也很简单，通过测试面板指示灯来判断音箱工作状况；如有故障只要换一支.重新调节到同样无线扩声频段，音量及频响稍做调节即可完成。
4.发展方向与应用前景
由于该音箱安装方便、维护维修简便快捷，可以应用在以下多种场合：
（1）布线施工难度较大区域，如繁忙交叉路口、繁华路口，布线施工会影响交通，破坏路面或建筑外
立面等场合。
（2）临时应急指挥，临时性的大型演唱会、大型集会及大型工程安装等，使用该音箱系统可以快速安
装实施，应急疏散人流、
车流，现场人员能及时
得到指挥信息，消除安
全隐患。
（3）无法派人现场
管理的路口，如高速公
路出入口，桥梁、隧道、
休息区入口，及时提醒
行车中的驾驶员一些简
短重要的信息。
由于该声效系统在
应用试制阶段，应在使
用中不断吸收新的技术
和改进，使它的功能不
断完善，图5是交通指挥
现场应用示意图。
图5 交通指挥现场应用示意图
随着城市智能交通管理手段不断发展，声效系统会在交通管理中越来越被重视。相信在不久的将来，声效系统将在智能交通管理及其他管理应用中占有一席之地，并发挥重要作用。
感谢：杭州市城市基础设施建设发展中心、杭州市江干交通警察大队、杭州艺威电子音响设备厂为该项目的试制、调试与应用做出的帮助与贡献。
参考文献：
[1]韩善灵朱平林忠钦道路交通噪声评价及预测新方法交通运输工程学报 2005（03）：111-121
[2]张飞碧线声源扬声器陈列的原理和应用电声技术 2003 （01）：20-25
[3]乔庆捷无线技术及其在无线音箱上的应用音响技术 2011（04）：61-63
[4]孙健李斌一种交通指挥无线有源音箱中国,ZL.20100279499.1[P].2011-02-09
【责任编辑】闫文文【收稿日期】2013-02-17
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