高速公路门架式可变信息情报板低功耗技术探讨

张宗强

（石家庄域联视控控制技术有限公司 河北 石家庄 050035）

1 引言

国家经济发展规划创新性定位是“绿色发展规划”，而绿色发展是指将环境保护作为实现可持续发展重要支柱的一种新型发展模式。我们每一个人、每一个家庭、每一个单位、每一家公司、每一个政府部门都应该身体力行，节能减排，推动低碳经济。随着城市的不断发展，道路交通设计规划也不断进步，在设计中我们摈弃老的设计方法，创新思路，在设计中加入绿色发展的思想，而在交通设计中，情报板的运用无处不在，而对情报板低功耗的设计也是势在必行。

门架式可变情报板组成包括：可变情报板微处理器、可变情报板驱动器模块、可变情报板显示板、控制箱、可变情报板箱体、电缆及分线盒、电源、软件等。在设计中，我们需要充分考虑各个部分功耗的控制。

低功耗可变情报板由显示屏、控制器、箱体及立柱等组成，其原理框图如图1所示。

图1 低功耗可变情报板原理图

显示屏采用LED液晶拼接相对于传统的CCFL（冷阴极管）背光源相比，LED具有低功耗、低发热量、高亮度等优势。随着低碳节能的理念不断渗透及高亮显示应用不断刺激，未来LED背光源在液晶拼接领域的应用将会越来越广泛，成为发展主流趋势。 显示屏采用大规模可编程集成电路，运行功率低，元器件寿命长，为满足提高系统使用寿命的要求，在设计中均使产品内部主要器件（如发光、驱动、控制元器件）的实际工作负载远低于其额定负载，以利节能，并可延长其使用寿命。

2 LED驱动——PWM脉冲宽度调制驱动技术

目前，我国大部分高速公路上投入使用的LED电子可变信息情报板电源都采用文雅恒流的方式，有一些也采用电阻限流技术。这种电源驱动模式的特点就是结构简单，前期建设的投入成本相对较少，同时整个供电系统的功率消耗较低。例如采用新的PWM脉冲宽度调制驱动技术在使用的过程中极大程度的降低了LED电子信息可变情报板的电路消耗功率，以一个10×1米32点阵门架的电子信息情报板为例，整个屏幕消耗的功率大约在7Kw（不含散热系统功率），如采用PWM脉冲宽度调制驱动技术整个屏幕的能耗可以降低近一半，大约为3～4Kw。

3 光学处理——配光技术

目前很多高速公路系统上所有使用的可变情报板是由发光二极管直接显示，其散射区域大，但是在实际的应用当中可观的有效范围相对狭小。经过大量的电子实验，可变电子信息情报板客观范围一般为投射区域总面积的10%左右。如果拟采用二次光学配光处理，使情报板发光二极管发出的光束集中投向有效区域内，在增加情报板亮度达到GBT23828-2009《高速公路LED可变信息标志》要求的同时，整个电子信息可变情报板的能源消耗可以答复的降低。以一个10×1米32点阵跨路可变情报板为例：在使用中整个屏幕的能源消耗功率为8Kw（不含散热系统功率），若经二次光学配光处理整个屏幕的能源消耗功率仅为1Kw，是原有能源消耗的八分之一，大大节约了能源的消耗量。

在信号传输方面，要控制电缆的长度，可以考虑加装光端机或无线网络调制解调器等设备，以光纤或无线网络通信方式来提高信号的传输距离和传输质量。同事减少电缆的长度，降低功耗。

情报板的供配电方面：

（1）设计时期的供配电线路敷设限制，导致可变情报板设计数量不足及布点不合理；

（2）部分路段配电困难，线路敷设成本高，导致情报板的增加或改造难度较大；

（3）部分路段由于电缆盗损情况严重，不仅维护成本较高，而且情报板实际可用性大大降低；

（4）现有的情报板主要考虑功能性和可靠性，对能耗考虑较少，所以目前的情报板的能耗较高，不便于使用新能源，如风能、太阳能等。

4 供配电——低压供电技术

通常市电供电的情报板其供电电压为AC220V/380V，而可变情报板的实用电压为DC5～12V，市电需要通过降压、整流、稳压之后才能供可变情报板使用，其中降压及稳压过程也带来较大的功率损耗。

5 结语

情报板多用于高速公路显示路况信息或图片，分门架式情报板，F型情报板，立柱式情报板。下面以门架式可变情报板为例，说明情报板低功耗设计的技术要求。门架式可变情报板，主要用于发布各种信息。提醒高速公路上的驾驶员前方出现的各种紧急情况及不安全因素，提前给驾驶员以预警。如果高速公路上出现天气异常或者施工等情况，驾驶员可以尽早做出相应的处理。对交通堵塞也可以提前进行有效的疏导提示，保证高速公路的交通运行安全。 通过问卷调查发现，超过80%的驾驶员会非常留意可变情报板的信息，只有4%的驾驶员在行驶过程中无法辨认可变情报板的信息，超过80%的驾驶员会根据可变情报板的信息，改变自己的行驶路线，在改变路线的驾驶员中，超过80%的驾驶员比较认可可变情报板提供的信息，但是完全信任可变情报板信息的驾驶员较少，说明可变情报板的更新速度和准确性有待提高，同时为了防止拥堵漂移现象的发生，有关交通部门应进行模拟驾驶员的类别，控制可变情报板的发布内容。如针对特殊事件造成拥堵，超过90%的驾驶员愿意接受指令型的交通诱导指示，所以可以根据特殊情况，进行特殊疏导。高速公路可变信息情报板结合使用新能源如太阳能、风能等供电模式，直接低压DC12V—24V供电，大大了降低了目前高速公路中使用的电子信息可变情报板因降压整流产生的能耗损失。并且通过降压供电后，该电子设备具有良好的防雷性，维修成本大幅降低。

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