太阳能技术在低能耗交通安全设施中的-西部交通建设科技项目.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：太阳能技术在低能耗交通安全设施中的应用研究报告简本1背景和意义公路交通作为基础设施，在西部大开发中仍将是国家的重点建设项目予以优先发展。随着工程建设的推进，公路已进入到自然气候和地质地形条件非常复杂的地区，如在西南部山区弯道多、坡多且陡、多雨、多雾、路面易结冰等；在西北部地区气候干燥、风沙大，冬春季节经常发生沙尘暴等自然灾害；另外，西部地区地域广袤，收费站、服务区相对稀疏，公路沿线供电条件较差。这些特殊条件对交通安全十分不利，这就需要开发一些新型的交通安全设施及时有效的提醒警告驾驶人员采取合理的控制措施，预防交通事故、保障交通安全。现有的交通安全设施主要包括：交通标志、交通标线、视线诱导标（突起路标和轮廓标等）、交通锥、道路反光镜、防撞桶、安全护栏、防眩设施、隔离设施、交通信号灯等；在高等级公路上还有监控设施、照明设施、紧急电话等。这些设施的性能和功能必须持续有效且相互协调、配合才能充分起到指挥控制、管理规范交通的作用，达到安全、舒适、高效的交通目的。但是，目前各种交通标志、突起路标、轮廓标等普遍采用的是按照逆反射原理制成的被动反光型标志（也称逆反射材料），这类设施具有造价低、故障率低、不需要电源等优点，但它需要司机打开远光灯且在材料规定的几何条件（包括入射角和观测角）和良好的气候条件下，才能有较好的警告或诱导效果，当遇到弯道、陡坡或/和雨雪雾等条件时，其功能将大大降低。西部地区公路等级相对较低，总体车况也较差，因此，反光型标志的优越性不能充分发挥，特别是使用一段时间后其反光效果明显变差，不易辨认，导致道路安全系数降低。上述问题的主要改进措施一是沿着原来的技术路线通过技术措施开发性能更高的反光材料；二是采用变无源被动发光为有源主动发光的新技术方案来提高对驾驶员的刺激强度。对于前者，美国、日本以及欧洲的一些机构也开发出了钻石级或水晶级的逆反射材料，在正常气候条件下，取得了较好的效果，但是在气候条件和道路条件差时，视认效果并不明显。对于后者，由于是主动发光，产生的光强和视角明显增大，视认效果明显得到提高，该方案的主要不足是需要能源电力，提供经济的供电方案是解决问题的关键。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保型能源，利用光电转换技术将太阳能转换为电源已广泛应用于航空航天、气象站、遥测遥感、航道灯塔、铁路信号、通信以及偏远地区、海岛居民的生活供电等领域。我国幅员辽阔，太阳能资源丰富，太阳能利用条件较好的地方占我国国土面积的2/3以上，云南、西北和青藏高原更是得天独厚，年平均日照时间2400h～3000h以上，年辐射总量在1500～1800kW.h/m2，是我国重要的太阳能应用基地，为开展新型交通安全设施的研究应用提供了经济方便的能源保障。因此，对太阳能供电方式进行研究，开发适合于太阳能供电的交通安全设施及管理设施具有重要的现实意义和经济意义。本项目除了解决交通安全问题外，对促进公路交通建设领域绿色清洁能源利用、保护环境也具有重要的社会效益。2项目的主要研究内容本课题以西部特殊气象条件下，特殊路段公路交通安全设施为主要研究对象，以有效保障西部及其他适用地区道路交通安全、提高通行能力、提升道路管理水平为研究目的，通过对交通安全设施低功耗技术和太阳能光伏发电技术等的研究，提出利用太阳能和主动发光技术增强交通安全设施经济性和有效性的系统解决方案。根据研究预期目标，本课题有4项主要研究内容，在研究过程中分为4个专题开展工作。专题一：太阳能交通安全设施需求分析该专题的具体研究内容有：西部地区交通安全及设施现状西部地区应用太阳能交通安全设施的必要性分析太阳能供电技术在交通安全设施中的适用性评价方法西部地区太阳能交通安全设施产品需求分析专题二：太阳能交通安全设施低功耗技术研究该专题的具体研究内容有：太阳能供电系统功耗分析交通安全设施分类及功耗研究环境条件对储能元件的影响环境条件对太阳电池的发电效率影响降低功耗提高经济性的技术措施专题三：关键产品开发及标准化研究该专题的具体研究内容有：太阳能突起路标太阳能轮廓标太阳能交通标志太阳能紧急电话太阳能信号灯太阳能警示灯太阳能可变标志无线窄带视频传输系统太阳能产品标准化研究专题四：工程技术及施工养护规范研究该专题的具体研究内容有：太阳能集中供电隧道动态视线诱导系统及同步闪烁控制技术道路交通安全综合治理技术高速公路外场CCTV供电优化设计技术道班太阳能综合利用技术太阳能交通设施施工养护规范研究3研究技术路线本课题采取的总技术路线是：紧密结合西部公路交通建设和交通部实施的以“消除隐患、珍视生命”为主题的公路安全保障工程，在过去已有研究成果和工程实践经验的基础上，广泛引进消化国内外现有成熟技术，采取理论分析研究和实体示范工程研究并举