高速公路門架式可變信息情報板低功耗技術探討

張宗強

（石家莊域聯視控控制技術有限公司 河北 石家莊 050035）

1 引言

國家經濟發展規劃創新性定位是“綠色發展規劃”，而綠色發展是指將環境保護作為實現可持續發展重要支柱的一種新型發展模式。我們每一個人、每一個家庭、每一個單位、每一家公司、每一個政府部門都應該身體力行，節能減排，推動低碳經濟。隨著城市的不斷發展，道路交通設計規劃也不斷進步，在設計中我們擯棄老的設計方法，創新思路，在設計中加入綠色發展的思想，而在交通設計中，情報板的運用無處不在，而對情報板低功耗的設計也是勢在必行。

門架式可變情報板組成包括：可變情報板微處理器、可變情報板驅動器模塊、可變情報板顯示板、控制箱、可變情報板箱體、電纜及分線盒、電源、軟件等。在設計中，我們需要充分考慮各個部分功耗的控制。

低功耗可變情報板由顯示屏、控制器、箱體及立柱等組成，其原理框圖如圖1所示。

圖1 低功耗可變情報板原理圖

顯示屏采用LED液晶拼接相對于傳統的CCFL（冷陰極管）背光源相比，LED具有低功耗、低發熱量、高亮度等優勢。隨著低碳節能的理念不斷滲透及高亮顯示應用不斷刺激，未來LED背光源在液晶拼接領域的應用將會越來越廣泛，成為發展主流趨勢。 顯示屏采用大規模可編程集成電路，運行功率低，元器件壽命長，為滿足提高系統使用壽命的要求，在設計中均使產品內部主要器件（如發光、驅動、控制元器件）的實際工作負載遠低于其額定負載，以利節能，并可延長其使用壽命。

2 LED驅動——PWM脈沖寬度調制驅動技術

目前，我國大部分高速公路上投入使用的LED電子可變信息情報板電源都采用文雅恒流的方式，有一些也采用電阻限流技術。這種電源驅動模式的特點就是結構簡單，前期建設的投入成本相對較少，同時整個供電系統的功率消耗較低。例如采用新的PWM脈沖寬度調制驅動技術在使用的過程中極大程度的降低了LED電子信息可變情報板的電路消耗功率，以一個10×1米32點陣門架的電子信息情報板為例，整個屏幕消耗的功率大約在7Kw（不含散熱系統功率），如采用PWM脈沖寬度調制驅動技術整個屏幕的能耗可以降低近一半，大約為3～4Kw。

3 光學處理——配光技術

目前很多高速公路系統上所有使用的可變情報板是由發光二極管直接顯示，其散射區域大，但是在實際的應用當中可觀的有效范圍相對狹小。經過大量的電子實驗，可變電子信息情報板客觀范圍一般為投射區域總面積的10%左右。如果擬采用二次光學配光處理，使情報板發光二極管發出的光束集中投向有效區域內，在增加情報板亮度達到GBT23828-2009《高速公路LED可變信息標志》要求的同時，整個電子信息可變情報板的能源消耗可以答復的降低。以一個10×1米32點陣跨路可變情報板為例：在使用中整個屏幕的能源消耗功率為8Kw（不含散熱系統功率），若經二次光學配光處理整個屏幕的能源消耗功率僅為1Kw，是原有能源消耗的八分之一，大大節約了能源的消耗量。

在信號傳輸方面，要控制電纜的長度，可以考慮加裝光端機或無線網絡調制解調器等設備，以光纖或無線網絡通信方式來提高信號的傳輸距離和傳輸質量。同事減少電纜的長度，降低功耗。

情報板的供配電方面：

（1）設計時期的供配電線路敷設限制，導致可變情報板設計數量不足及布點不合理；

（2）部分路段配電困難，線路敷設成本高，導致情報板的增加或改造難度較大；

（3）部分路段由于電纜盜損情況嚴重，不僅維護成本較高，而且情報板實際可用性大大降低；

（4）現有的情報板主要考慮功能性和可靠性，對能耗考慮較少，所以目前的情報板的能耗較高，不便于使用新能源，如風能、太陽能等。

4 供配電——低壓供電技術

通常市電供電的情報板其供電電壓為AC220V/380V，而可變情報板的實用電壓為DC5～12V，市電需要通過降壓、整流、穩壓之后才能供可變情報板使用，其中降壓及穩壓過程也帶來較大的功率損耗。

5 結語

情報板多用于高速公路顯示路況信息或圖片，分門架式情報板，F型情報板，立柱式情報板。下面以門架式可變情報板為例，說明情報板低功耗設計的技術要求。門架式可變情報板，主要用于發布各種信息。提醒高速公路上的駕駛員前方出現的各種緊急情況及不安全因素，提前給駕駛員以預警。如果高速公路上出現天氣異常或者施工等情況，駕駛員可以盡早做出相應的處理。對交通堵塞也可以提前進行有效的疏導提示，保證高速公路的交通運行安全。 通過問卷調查發現，超過80%的駕駛員會非常留意可變情報板的信息，只有4%的駕駛員在行駛過程中無法辨認可變情報板的信息，超過80%的駕駛員會根據可變情報板的信息，改變自己的行駛路線，在改變路線的駕駛員中，超過80%的駕駛員比較認可可變情報板提供的信息，但是完全信任可變情報板信息的駕駛員較少，說明可變情報板的更新速度和準確性有待提高，同時為了防止擁堵漂移現象的發生，有關交通部門應進行模擬駕駛員的類別，控制可變情報板的發布內容。如針對特殊事件造成擁堵，超過90%的駕駛員愿意接受指令型的交通誘導指示，所以可以根據特殊情況，進行特殊疏導。高速公路可變信息情報板結合使用新能源如太陽能、風能等供電模式，直接低壓DC12V—24V供電，大大了降低了目前高速公路中使用的電子信息可變情報板因降壓整流產生的能耗損失。并且通過降壓供電后，該電子設備具有良好的防雷性，維修成本大幅降低。

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