[科普中国]-太阳能交通信号灯

产生背景

现代城市的发展，交通问题越来越引起人们的关注。为了交通安全，降低交通事故发生率，交通部、公安部制定了相应的交通法规和开发制造了各种各类的交通信号灯产品，广泛应用于城市交通领域。

但是远离电网的市郊公路和高速公路的路口由于安装信号灯需要铺设很长的输电线路，成本很高，所以往往就不安装交通信号灯，还有一些地区供电较为紧张，导致该区域的路口红绿灯中途断电无法正常工作，那里就隐藏下莫大的交通隐患。太阳能交通信号灯就解决了这一难题，它与传统信号灯外形和功能完全一样，唯一不同的是供电方式不同，它以太阳能电池板供电，而传统信号灯以220V交流电网供电。这种新型的太阳能交通信号灯采用的是绿色能源太阳能，而且用之不尽，完全不受网电的制约，并且安装快捷便于移动。因此，它特别适用于新建成的路口和车流量大、急需新增文通信号指挥的路口，可满足紧急停电、限电以及其他突发情况的需要。

太阳能交通信号灯是现代交通的发展趋势，随着国家对低碳生活的提倡，太阳能交通信号灯将会越来越普及，与普通信号灯相比太阳能交通信号灯更环保、节电，因具有蓄电功能，在安装时不需要铺设信号电缆，可以有效避免施工造成断电等情况的发生。在连续雨雪、阴天条件下，太阳能信号灯可保证100小时左右的正常工作。1

特点太阳能交通信号灯是一种将太阳能转换成电能的信号指示产品。它由太阳能电池、控制器、交通信号机、免维护蓄电池、信号灯等主要部件组成。其主要特点如下：

光源采用高亮LED，发出的光是单色光，因而不需要用色片来产生红、黄、绿的信号颜色〔发出的光具有方向性，并有一定的发散角，由此可以摒弃传统信号灯中使用的非球面反光镜。LED的这个特点解决了传统信号灯存在的幻像（俗称假显示）和色片褪色问题，提高了光效。

系统供电—DC24V，也可与市电切换，采用智能充放电控制器，具有防反接、防反充、防过放、防过充、过载、短路自动保护、自动识别白天与夜晚、电压自动检测等功能，蓄电池具自动保护、易安装、无污染的特点。

交通信号机采用“ARM微处理器”技术，信号采用无线传输形式，具有车流量实时检测，既可与指挥中心控制机联网使用，也可独立使用，具有多时段多相位输出功能，自动化程度较高，应用LED七段码显示方式，设置参数，可以修改时间、日期、星期、大小月及闰年自动更正还可以定义40种配时方案等，还具备欠压黄闪、绿冲突黄闪，接收无线传输信号异常黄闪功能。无线信号采用间歇方式传输。其发射频率及强度等符合国家无线电管理委员会的有关规定，不会对使用环境周边的有线、无线电器产生干扰，同时保证传输信号有较强的抗强磁场（高压输电线路、汽车电火花）干扰能力。1

分类按功能分类太阳能信号灯按功能可分为机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、车道信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯（黄闪灯），如图1所示。2

按结构分类太阳能信号灯按结构可分为太阳能交通信号灯（竖式）、太阳能交通信号灯（横式）、太阳能可移动式交通信号灯，如图2~图4所示。2

工作原理太阳电池板经太阳光照射产生电能，经控制器对蓄电池进行充电，控制器具有防反接、防反充、防过放、防过充、过载及短路自动保护功能，具有自动识别白天与夜晚、电压自动检测、蓄电池自动保护、易安装、无污染等特点。蓄电池经控制器对信号机、发射机、接收机、信号灯组进行放电。信号机调整好预设模式后，产生信号发送至发射机，发射机产生的无线信号采用间歇方式传输，其发射领率及强度等符合国家无线电管理委员会的有关规定，不会对使用环境周边的有线、无线电器产生于扰，同时保证传输信号有较强的抗强磁场（高压输电线路、汽车电火花）干扰能力。接收机收到无线传输信号后控制信号灯光源，实现红、黄、绿灯按预设模式工作，当接收无线传输信号异常，可实现黄闪功能。

采用无线传输方式，每个路口的四个信号灯上，仅需在一个信号灯的灯杆设置信号机以及发射机，当一处信号灯的信号机发出无线信号后，路口的四个信号灯上的接收机均能接受到信号，并按照预设模式进行相应的改变，因此各灯杆间无需敷设电缆连接。2

结构组成太阳能交通信号灯由太阳能电池板，蓄电池组，控制系统，LED显示组件，灯杆5大部分组成，如图所示。

控制器分别与蓄电池、信号机及太阳电池板连接。信号机与发射机相连，发射机发送无线信号并由接收机接收信号。接收机与信号灯组连接，控制信号灯组的工作。控制器位于灯杆的内部。蓄电池采用地埋方式置于地下，蓄电池经控制器对信号灯组、信号机、发射机、接收机进行放电。信号机与发射机置于信号机舱内部，接收机置于信号灯组内。信号灯组内采用LED灯作为光源。信号机的微处理器为32位ARM微处理器。2

性能指标光源强度：Φ400无图案信号灯基准轴上发光强度不小于200cd，Φ400含有图案指示的信号灯亮度值不小于1200cd。

光源功率：8W×3

转换时间：0-99秒

额定电压：24V

可视距离：1000m

电池组件：17V/50W×4

胶体蓄电池：12v/100AH×4，可连续工作7个阴雨天。

断电保护：时钟可保证停电1年内不丢失，配时方案与设置的方案可保证年不丢失。

工作环境：温度-25℃~+70℃，相对湿度45~95%

正常工作寿命：15年

交通信号机的信号输出变更、信号组合、时间调整，完全由信号机本身完成，调整时间仅需要10秒钟左右即可完成，此方法彻底抛弃信号机本身与输出信号线及外部接线相结合的传统方法。本交通信号机通俗易懂，即便是非专业人事也能够在5分钟之内掌握交通信号机的调整方法。1

与传统交通灯的区别传统的交通灯有以下几个缺点：反光碗的存在导致了假显示效果的出现，假显示效果会引起严重的交通事故；寿命短、维护费用高；耗能高。针对传统交通灯的缺点，采用LED发光源设计的交通灯，具有可视性强、功耗低、节能、使用寿命长、安全、工作稳定可靠等特点，所以这种交通灯在国内外得到了越来越广泛的使用。

传统交通信号灯一般采用市电直接供电，安装时要挖沟敷设电缆，给交通指挥的安装增加了成本。太阳能供电系统无需架线，资源丰富，太阳能电池转换效率逐渐提高，价格逐渐降低，有利于降低成本，所以得到了越来越广泛的应用。

太阳能交通信号灯采用单片机控制，提高了系统的可靠性，方便安装，对保证行车安全有着重要的意义。3

国家相关法律法规国家已经制定了交通信号灯国家标准GB14887-2003，信号机标准GA47-2002。

太阳能交通信号灯光源是LED，LED作为人类照明的第三次革命，其具有高效、环保等特点，在《国家中长期科学和科技发展规划纲要》中将半导体照明产品明确列为“重点领域及其优先主题”，提出重点研究高效、节能、长寿命的半导体照明产品。另外根据建设部年公布的《“十一五”城市绿化照明工程规划纲要》，我国将在今后五年内大力推广城市绿色照明，以2005年为基数，年城市照明节电目标5%，到2010年城市照明中高效节能灯具的应用率将达85%以上。

随着国家对绿色照明的各种规划和支持，太阳能交通信号灯必然会形成巨大需求。1