太陽能道釘

太陽能道釘

太陽能道釘(solar road stud 或者solar road marker),是道釘的一種,沿道路路面設定的、用於夜間或雨霧天氣下,指示道路前進方向,由逆反射材料、殼體、太陽能板、LED、控制器件組成,具有主動發光和被動反光性能的視覺誘導設施,通常同標線結合使用。

產生背景

霧天時高速公路上的能見度圖片 霧天時高速公路上的能見度圖片

由於太陽能行業的不斷發展,近年來,在國家實施的公路安全保障工程中,各種科技含量較高的交通安全設 施和產品備受業界青睞。這些交通安全設施和產品的廣泛套用,對提高公路行車安全,減少交通事故發生等均發揮了重要作用。在各種交通安全設施或產品中,太陽能道釘在雨、霧天氣及道路彎道處,能清晰地勾劃出道路輪廓和邊緣,誘導駕駛員視線,進而能消除道路的安全隱患。太陽能道釘能在雨霧天氣中以及在彎道處勾劃道路輪廓、誘導駕駛員視線進而消除安全隱患方面起到了相當重要的作用。

特點

發光亮度大

普通反光道釘的反光亮度只有300-400個MCD,而太陽能道釘的發光亮度可達2000個MCD以上,是前者的6-7倍,高強度的光線可以在夜間穿破雨霧,安全有效地為駕駛員指導方向。

主動發光、動態警示

太陽能道釘在晚上以某種頻率閃爍,而人的視覺對變化更為敏感,所以其動態警示作用非常強。主動發光不僅可以最大程度上避免雨霧的干擾,而且可以脫離對汽車燈光的依賴,可視距離更遠,效果更好。

太陽能道釘在雨霧天氣中以及在彎道處勾劃道路輪廓、誘導駕駛員視線進而消除安全隱患方面起到了相當重要的作用。

工作原理

突起式太陽能道釘 突起式太陽能道釘

白天太陽能電池板吸收太陽光,把太陽能轉化成電能, 儲存在儲能器件(電池或電容)中,到了晚上,儲能器件中的電能自動轉化成光能(通過光電開關控制),通過LED發出亮光來勾畫道路輪廓,誘導駕駛員視線。

太陽能道釘按照安裝位置的不同可以分為埋入式和突起式。

前者一般用在中線,後者一般用於邊緣線。這是因為安裝在中線的太陽能道釘對抗壓性能要求特別高,為了解決這一難題,只好把太陽能道釘埋入地面,露出地面的只有5個毫米左右。而用在邊緣線的太陽能道釘對抗壓性能要求不是特別高,凸出地面依然能有效工作。

太陽能道釘按照儲能元件的不同又可分為電容式和電池式,前者的使用壽命可達五到七年,後者的使用壽命一般在一年到三年不等。

因為埋入式太陽能道釘對路面破壞很大,而電容式太陽能道釘成本太高,所以目前套用最多的還是凸起式電池太陽能道釘。

性能指標

衡量一個太陽能道釘的性能從以下幾個方面進行。

抗壓性能

如果太陽能道釘不能承受一定的壓力,在汽車碾壓或衝擊後就很容易碎掉,自然不能正常工作,所以抗壓是太陽能道釘正常工作的一個基本條件。但問題是太陽能道釘本身是一個電子產品,包含有電子部分,想使得電子部分也有較高程度的抗壓性能的確不是一件容易的事情,所以一般來講太陽能道釘的抗壓性能要比普通道釘差一些。2014年為止交通部的技術要求是10噸。

有效提高太陽能道釘的抗壓性能的方法有幾個:一是裸露在外面的太陽能電池板採用PC防彈材料,來增強電子部分的抗壓能力;二是儘可能採用IC控制,以減少電子線路的體積,來降低電子部分所承受的壓力;三是在殼體上設計一些加強筋,來分擔電子部分所承受的壓力。

密封性能

如果太陽能道釘沒有完全密封,那自然會滲水,滲水就會引起電路短路,後果也是災難性的,所以一個合格的太陽能道釘密封性能也是必須過關的。

提高太陽能道釘密封性能的方法有以下幾個:

(1)分離設計。LED燈罩和內部電路板採用隔離設計,即使LED燈罩壞掉,太陽能道釘內部依然保證不會滲水;

(2)採用強力中性粘接材料,確保太陽能面板、LED燈罩和道釘殼體緊密粘接,中間沒有任何縫隙。

亮度

太陽能道釘主動發光,清晰勾畫道路輪廓;相比於反光道釘,其很重要一個特點就是發光強度大。這項指標交通部要求是2000個MCD。

穩定性

電池壽命 決定太陽能道釘壽命的一個重要因素是電池的壽命,電池的選擇至關重要。2014年為止市場上有兩種類型的電池是可以參考的,一個是充放電500次以後,電池容量降低至50%;另一個是充放電1000次以後,電池容量降低至79%。

電池壽命不僅要夠長,而且要能夠在較大的溫度區間內正常工作。電池內部是化學物質,如果溫度太高或者太低,電池就無法工作,太陽能道釘的電池工作溫度區間一定要符合實際使用環境的要求。國家交通部的要求是-10度到50度,實際環境往往會超出這個範圍,這就對電池提出了更高的要求。

電子線路 電路板的設計一定要遵循簡單有效的設計原則,不要人為地複雜化,因為多一個線路就多了一個出現故障的可能。電子元器件也要嚴格挑選,因為任何一個電子元器件出現問題都可能使得整個系統癱瘓。

焊接 焊接必須牢靠,因為太陽能道釘天天承受著車輛的碾壓和衝擊,焊點一點點的鬆動都會導致線路鬆動和脫落。所以在選擇焊槍和焊錫的時候一定要挑選高質量的產品,確保焊點牢固可靠,能長時間在相對“惡劣” 環境下工作。

太陽能電池板 太陽能電池板直接吸收太陽能,並把光能轉化成電能,可以說是太陽能道釘整個工作體系中的第一個環節;它工作效率的高低直接決定著太陽能道釘工作效率的高低。2014年為止普遍套用的是單晶矽太陽能電池板,這是因為單晶矽太陽能電池板的光電轉化率較高,大約為14%,能最大程度把太陽能轉化成電能,以確保太陽能道釘工作時的能源供應。另外,太陽能電池板必須是高硬度,耐磨型電路板。太陽能電池板每天都要經受車輪的碾壓磨損,如果強度不夠,很容易磨花,進而影響太陽能電池板的轉化效率。

電池匹配性能

在標準測試條件下放置8個小時,電池的額定容量應滿足道釘正常發光72小時的需要;即使太陽光照度小於1000LX時,電池充電8個小時後,其額定容量應滿足道釘正常發光12小時的需要。這一點也必須特別注意。如果電池匹配性能不好,在陰雨天氣就會出現電池儲存電能不足而導致太陽能道釘無法發光。這樣一來,太陽能道釘就沒有實用價值,就根本不能使用。電容式太陽能道釘的局限性就在於此。在標準測試條件下放置8個小時,電容的額定容量一般只能滿足道釘正常發光12-14個小時的需要,所以說電容式太陽能道釘對實際使用環境的要求非常苛刻,不僅陽光要足夠強,而且不能有連續陰雨天氣,否則就難以正常工作。

環境適應性能

太陽能道釘的使用環境是複雜多變的,溫度、濕度可能是大相逕庭。北方冬天溫度很低,南方夏天溫度又很高,西北地區晝夜溫差又特別大,東南濕潤,西北乾燥,這些都會影響太陽能道釘工作是否正常,所以太陽能道釘的設計應該充分考慮到環境適應性能。

2014年為止交通部對溫度的要求是-20℃到85℃的範圍內,同時還要在20℃到60℃之間做三個循環試驗,看其是否能夠適應環境的要求。交通部對太陽能道釘濕熱性能的要求是在45℃、相對濕度98%的條件下試驗48個小時後依然能正常工作。

太陽能道釘的環境適應性能是對其機械性能和電氣性能的綜合檢驗,涉及到結構設計、電路設計、電子器件性能等多個方面,甚至包括其生產工藝。這也就要求方方面面的工作都要做到位,才能保障太陽能道釘有較好的環境適應性能。

套用形式

太陽能道釘 太陽能道釘

1.標識車道分界

2.標識邊緣

3.標識分合流

4.標識彎道

5.標識危險路段

6.標識路寬變化

7.標識路面障礙物位置

8.設定減速帶

9.標識特殊區域

常見問題

抗壓值不合格

太陽能燈罩衝擊設備 太陽能燈罩衝擊設備

安裝在道路上的產品,抗壓上面出了問題,產品要么被壓碎要么上下 分離,這實際上都是結構不合理造成的,結構不合理的主要表現:

1、內部空心,空心不抗壓。

內部空心的危害還表現在LED燈罩上面,因為空心而遭到破壞,接著LED本身就會遭到破壞。

檢測方法:

白板抽出後,鋼球一米高度自由落體,垂直衝擊太陽能道釘LED燈罩部分。看它燈罩壞不壞。

2、錯誤的帶釘腳結構

帶釘腳的太陽能道釘,分為兩部分,下部為帶釘底座部分,上部為太陽能板、led以及燈罩部分,上下兩部分用幾個螺絲連線,2014年為止大部分帶釘腳太陽能道釘均採用這種結構。 當該種產品安裝在路面,並用膠水固定時,實際上只是固定和粘接了太陽能道釘的下半部分,上半部分只是通過幾個小螺絲固定到下部。

帶釘腳的太陽能道釘最常發生的問題,就是上下兩部分分離,在車輛碾壓的過程中,幾個螺絲太單薄,力量太小,車子壓幾下,頂部就飛掉了。

不帶釘腳的更穩定,不帶釘腳的太陽能道釘,整個道釘都粘到的地面上,帶釘腳的道釘,頂部相當與用幾個小螺絲固定到地上。

偽反光

偽反光的反光片 偽反光的反光片

首先將太陽能道釘做成主動發光和被動發光的國家是日本和韓 國公司。他們對太陽能道釘的要求是:如果由於種種原因,太陽能道釘不能夠工作,還可以用道釘反光的形式進行彌補。

正宗反光模芯是在針型電鑄母板上電鑄出來的,精度非常高,而且母板用過幾次以後,就要拆下來重新打磨,來保證反光模芯的反光度。這種針型母板在世界上只有幾個公司會做,國內一些小的電鑄翻制廠沒有能力用針型母板來電鑄的。這也就造成了看似反光片的產品,實際上不反光的情況。

反光片鑑別方法:

將太陽能道釘放在10米外,手拿一個小手電筒,將手電筒放在兩眼之間,光線照射產品表面,來觀察其是否反光。

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