LED 可变标志在交通上的应用技术探讨

2013-12-15杨艳

黑龙江交通科技 2013年8期

杨艳

(攀枝花学院交通与汽车工程学院)

1 引言

可变标志是一种可依据道路、交通、气象等状况而改变显示内容的动态交通标志。与固定标志的最大不同是可依据变化的道路、交通、气象等条件，向道路使用者提供实时的交通信息，使道路使用者及时了解目标路线上的交通拥堵长度、事故原因、路面状况、天气以及道路管理者发布的出行建议或者管理限令等，对减少交通事故、平抑交通流、舒展驾驶情绪、提高道路交通管理服务水平起着不可替代的作用。

可变标志是一种交通标志，在颜色、形状、图形字符等方面就应符合交通标志的要求。其次是一种电气产品。在监控系统和交通管理系统中，可变标志是最主要的信息提供设备，应满足信息交换、数据通信要求。控制计算机一般采用单片式微机，调用其中不同的程序段，即显示不同的图文信息。

2 LED 可变标志

2.1 LED 可变信息标志

LED 可变信息标志是目前应用最为广泛的可变标志，最新国家标准《高速公路LED 可变信息标志》(GB/T 23828－2009)于2009 年7 月1 日正式实施。LED 可变信息标志是利用点阵显示原理显示图形和文字的。将汉字做有限分割后变成一个个独立单元，再将这些单元按序拼接在一起还原成原汉字。汉字分割如图1 所示。

图1 汉字分割图

图2 16 ×16 点阵单元汉字显示原理图

可变信息标志属于点阵显示器一类，如图2 所示，每行每列都可控，当行列同时被选中的单元点亮，可以做到显示屏上的汉字从上下左右任一方向移动，当整个汉字从一个位置移到另一个位置时，可将列译码改成线选，由一个大功率管驱动。

一个完整的可变信息标志基本电路构成如图3。将此方法显示的一个单元扩展为2 ×2 =4 个，32 ×32 点阵，显示4 个汉字，就有一定的语义表达功能，如“结冰路滑”，“注意安全”等。也可扩展为1 ×12 的长形显示屏，可同时显示12个汉字。

图3 可变信息标志基本电路构成框图

在组成结构上，将可发光的LED(像素)排列，焊接在一块底板上构成显示屏，配上电源、控制单元、壳体机箱等就组成一块完整的可变信息标志产品。LED 可变信息标志产品是一种大型的机械电子设备，不仅需要符合电器要求，也要求安装使用在环境条件恶劣的公路上。

LED 可变信息标志的显示屏组合发光像素由发光二极管组成，单粒发光二极管在额定电流时的法向发光强度:红色不小于3 000 mcd;绿色不小于6 000 mcd;蓝色不小于2 000 mcd;黄色不小于5 500 mcd。发光二极管的平均无故障时间MTBF 不小于50 000 h，其他电子元器件的MTBF 不小于30 000 h。

在显示性能上要求，机壳的颜色采用符合国家标准漆色卡的510 号蓝灰色。显示屏基底为亚光黑色，色品坐标应在图4 规定的色品区域内，亮度因数不大于0.03。文字标志发光时前景字符为红色、绿色或黄色，不发光时为黑色或无色。红色为禁令性信息，绿色为提示性信息，黄色为警告性信息。彩色图形标志可用红绿蓝LED 组合成三基色发光像素，对三基色发光像素的亮度等级控制不少于16 级，通过控制三基色的亮度配比，至少能显示红、绿、蓝、黄、白等五种颜色，这些颜色的色品坐标应在图4 规定的色品区域内。

图4 LED 可变信息标志像素发光颜色CIE1931 色品区域图

在额定工作电流时整屏范围内像素与像素之间的法向发光强度的不均匀度应不大于5%，像素内LED 之间的不均匀度应不大于10%。采用动态扫描驱动显示方式，保证汽车高速行驶时，标志的显示内容清晰、稳定。

2.2 LED 可变限速标志

可变限速标志是一种特殊的可变标志，与静态标志一样为禁令类标志，采用标准为国家标准《高速公路LED 可变限速标志》(GB/T 23826－2009)，属强制性标准。可变限速标志在内容上大部分与《高速公路LED 可变信息限速标志》(GB/T 23828－2009)一致。不同之处在于，LED 可变限速标志外形为圆形和方形两种，图形外圈有效外径尺寸为φ1 200 mm、φ1 400 mm、φ1 600 mm 三种。在显示内容上比可变信息标志简单，只显示外圈和数字，颜色只有红色外圈和黄(橙)色数字。

2.3 LED 车道控制标志

LED 车道控制标志由红色“╳”和绿色“↓”图案组合而成的一种特殊可变标志，用于车道的通行和禁止管理，当显示红色“╳”图案时禁止车辆使用车道，当显示绿色“↓”图案时允许车辆使用车道。由机壳、显示屏、控制器及安装连接件组成。显示屏的外形有方形和圆形两种。外形尺寸有600 mm、300 mm 两种。环境温度适用等级有A 型、B 型、C型三种。与信号灯的功能不同，信号灯控制的是一个方向上交通流的通行或禁止，范围更大，并且信号灯一般设在交叉口，车道控制标志可以设置在路段上。车道控制标志控制更精确，空间利用率更高，效率也更高。车道控制标志主要用于收费站或匝道控制，通信距离较短，且信息量不大，用两条线的开关状态即可满足控制要求，所以没有通信接口和协议要求。

2.4 LED 信号灯

信号灯与可变信息标志有较大区别，在公路上使用的信号灯主要是指收费车道里的两色信号灯，目前还没有专用国家标准或行业标准。信号灯按功能分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示灯、闪光警告信号灯。在颜色上要求也各不相同。

3 检测技术指标和方法

LED 可变信息标志、可变限速标志、车道控制标志的检测项目和方法均相似。以LED 可变信息标志为例。检测条件要求环境温度、相对湿度、大气压力在规定范围内。一般可重复客观测试项目，进行三次检测取算术平均值，可给出测试结果的不确定度。主观目测项目，测试人员应不少于3人。检测内容包括外观检验、材料检验、结构尺寸、产品结构稳定性试验、色度性能、视认性能电气安全性能、通信接口与规程、环境适应性能、可靠性试验、功能测试等多个方面。

信号灯主要是目测。除了目测，也提出一些技术要求:如泄露电流测量、接地电阻测量、绝缘电阻测试、耐久性测试、幻象试验等，以通过试验设备、测试电路、仪表等对信号灯状态作出正确评价。LED 可变标志主要技术指标及检测方法如表1 所示。