In der Forschung und Entwicklung intelligenter Transportsysteme (ITS) ist die Einrichtung eines Verkehrsleitsystems, das eine wichtige Komponente von ITS darstellt, eines der Hauptmittel zur Lösung städtischer Verkehrsstaus, zur Gewährleistung der Verkehrssicherheit und zur Verbesserung der Effizienz der Straßennetznutzung. Das Verkehrsleitsystem gibt zeitnah verschiedene Verkehrsmeldungen und -informationen basierend auf der Verkehrslage oder Anweisungen der zuständigen Behörden aus und lenkt so den Verkehrsfluss effektiv, steuert und verteilt den Straßenverkehr rationell, verbessert die Auslastung der bestehenden Straßen und bietet Fahrern und Fahrzeugen einen sicheren und schnellen Transport. 1. Verkehrsführung und LED-Anzeige: Intelligente Transportsysteme (ITS) integrieren fortschrittliche Informationstechnologie, Datenübertragungstechnologie, elektronische Steuerungstechnik und Computerverarbeitungstechnologie in das gesamte Verkehrsmanagementsystem. Durch die Echtzeit-Erfassung, -Übertragung und -Verarbeitung von Verkehrsinformationen und mithilfe verschiedener technologischer Mittel und Geräte werden unterschiedliche Verkehrssituationen koordiniert und verarbeitet. Ein umfassendes, präzises und effizientes Echtzeit-Verkehrsmanagementsystem wird etabliert, das die optimale Auslastung der Verkehrsinfrastruktur ermöglicht, die Verkehrseffizienz und -sicherheit verbessert und letztendlich Verkehrsdienstleistungen und -management intelligent gestaltet und die intensive Entwicklung des Verkehrssektors ermöglicht. Das Verkehrsleitsystem ist eine der Schlüsselfunktionen des Intelligenten Verkehrsmanagementsystems (ITS). Die verschiedenen Subsysteme eines ITS arbeiten zusammen, um Verkehrsinformationen zu erfassen, zu verarbeiten und zu analysieren und Verkehrsmanagern sowie Reisenden die notwendigen und effektiven Informationen bereitzustellen. Die Erfassung, Verarbeitung, Generierung und Verbreitung von Verkehrsleitinformationen bilden ein intelligentes städtisches Verkehrsleitsystem. Innerhalb dieses Systems wird die Verbreitung von Verkehrsleitinformationen je nach Empfänger in personenbezogene und gruppenorientierte Methoden unterteilt. Personenorientierte Verkehrsleitinformationen werden typischerweise über fahrzeuginterne Geräte wie GPS-Ortungs- und Navigationssysteme empfangen. Gruppenorientierte Verkehrsleitinformationen können über LED-Anzeigetafeln im Außenbereich, Radiosendungen, Fernsehen, Internet und telefonische Anfragen verbreitet werden. Verkehrsfunk und LED-Verkehrsleitsysteme im Außenbereich zählen zu den effektivsten und am weitesten verbreiteten Methoden zur Verbreitung von Verkehrsinformationen. Ein städtisches Verkehrsleitsystem umfasst im Allgemeinen drei Hauptaspekte: die Erfassung und Verarbeitung grundlegender Verkehrsdaten, Algorithmen zur Verkehrsführung und Generierung von Leitinformationen sowie deren Verbreitung und Anzeige. Die Gesamtstruktur ist in Abbildung 1 dargestellt. 2. Funktionale Anwendungen von LED-Verkehrsleitsystemen: Die Herstellung und Anwendung von LED-Displays erfordert Halbleiter- und optoelektronische Bauelemente, elektronische Schaltungen, integrierte Schaltungen, Bildverarbeitung und -übertragung, Computernetzwerkkommunikation sowie Technologien der Elektronikfertigung und -installation. Unterschiedliche LED-Displays mit verschiedenen Typen und Leistungsklassen unterscheiden sich erheblich in Materialzusammensetzung, Herstellungsverfahren und Steuerungstechnologien, was zu deutlichen Unterschieden im technischen Inhalt führt. Selbst bei Produkten gleichen Typs und gleicher Leistung setzen verschiedene Hersteller sehr unterschiedliche Technologien ein. LED-Anzeigetafeln für die Verkehrsführung im Außenbereich weisen, basierend auf den Anforderungen des Straßenverkehrsmanagements und der tatsächlichen Situation der Verkehrsinformationsverbreitung, folgende spezifische Funktionsmerkmale auf: 2.1 Hohe Helligkeit und angemessener Betrachtungswinkel: Die Verkehrsinformationsverbreitung richtet sich primär an Fahrzeuge im Straßenverkehr, daher sind die Anforderungen an den Betrachtungswinkel des Displays gering; im Stadtverkehr sind in der Regel ±35° ausreichend. LED-Anzeigetafeln für die Verkehrsführung im Außenbereich sind 24 Stunden am Tag in Betrieb. Der angezeigte Inhalt muss auch bei direkter Sonneneinstrahlung gut lesbar sein; daher ist eine hohe Helligkeit erforderlich. Der normale Betrachtungsabstand beträgt ca. 200 Meter. 2.2 Die Anzeigefarben sind hauptsächlich Rot, Grün und Gelb. Verkehrsinformationen sind primär für fahrende Fahrzeuge bestimmt. Da sich Fahrzeuge nur sehr kurz im Sichtfeld aufhalten, sollten komplexe, mehrstufige Grafiken und Animationen vermieden werden. Der angezeigte Inhalt besteht hauptsächlich aus Text und einfachen grafischen Symbolen. In Anlehnung an die üblicherweise für Verkehrszeichen und -signale verwendeten Farben wird typischerweise ein dreifarbiges Display (Rot, Grün und Gelb) verwendet. Diese drei Farben können jeweils Verbote, Anweisungen/Empfehlungen und Warnhinweise anzeigen. 2.3 Die Bildschirmhelligkeit wird automatisch angepasst. LED-Verkehrsleitsysteme im Außenbereich sind rund um die Uhr in Betrieb und unterliegen stark schwankenden Umgebungslichtverhältnissen. Um bei optimalen Lichtverhältnissen an sonnigen Tagen eine klare Sichtbarkeit zu gewährleisten und gleichzeitig Blendung an bewölkten Tagen und nachts zu vermeiden, muss die Helligkeit des LED-Bildschirms automatisch an das Umgebungslicht angepasst werden. Im Allgemeinen sollte die automatische Helligkeitsanpassung von LED-Verkehrsleitsystemen im Außenbereich mindestens Stufe 8 betragen. 2.4 Betrieb bei allen Wetterbedingungen und unter komplexen Umgebungsbedingungen: LED-Verkehrsleitsysteme werden ausschließlich im Freien unter komplexen Umgebungsbedingungen betrieben und unterliegen hohen Anforderungen hinsichtlich Temperatur, Stromversorgung, Regenschutz, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Blitzschutz. Gleichzeitig wird eine hohe Zuverlässigkeit gefordert. Daher sind spezielle Maßnahmen erforderlich. Bei der Konstruktion von LED-Verkehrsleitsystemen im Außenbereich ist besonderes Augenmerk auf Wärmeableitung, Wasserdichtheit und Staubdichtheit zu legen. Das Gehäuse des Displays muss die Schutzart IP65 erfüllen. 2.5 Fernsteuerung und intelligente Erkennung: Verkehrsleitsysteme mit LED-Anzeigetafeln werden großflächig installiert und in der Regel von einer Leitstelle aus ferngesteuert. Die tägliche Wartung und Inspektion der Anzeigen ist aufwendig; daher sind entsprechende Fernsteuerungs-, Fehlerdiagnose- und Erkennungsfunktionen unerlässlich. Die Gehäusetemperatur sollte automatisch erfasst und angepasst werden, um den Betrieb der LEDs in einem geeigneten Temperaturbereich und somit die Lebensdauer der Anzeigetafel zu gewährleisten. 2.6 Hohe Anforderungen an Sicherheit, Echtzeitfähigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit: Verkehrsleitinformationen werden öffentlich zugänglich gemacht und erfordern daher hohe Echtzeitfähigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit. Um die Stabilität und Zuverlässigkeit der Verkehrsleitsysteme mit LED-Anzeigetafeln zu gewährleisten, müssen das Steuerungssystem und die Software der Anzeigetafeln sowie die Auswahl und die Qualitätsanforderungen an LED-Pixelröhren, integrierte Schaltungen usw. auf Stabilität und Zuverlässigkeit ausgerichtet sein. Da Verkehrsleitsysteme mit LED-Anzeigetafeln in der Regel in einer Netzwerkumgebung betrieben werden und öffentliche Informationen verbreiten, gelten hohe Sicherheitsanforderungen. Darüber hinaus müssen bei der Planung von Verkehrsleitsystemen für den Außenbereich mit LED-Anzeigetafeln Faktoren wie Aufstellungsort, Anzeigetyp, technische Parameter, Systemsteuerung, Produktstruktur und unterstützende Technik umfassend berücksichtigt werden. 3. Einige Anmerkungen zu aktuellen LED-Anzeigetafeln für die Verkehrsführung im Außenbereich: Mit der Entwicklung intelligenter Verkehrssysteme errichten viele Städte in meinem Land LED-Anzeigetafeln für die Verkehrsführung im Außenbereich. Dies ist von großer Bedeutung für die Verbesserung der Verkehrsinformationsdienste und der Verkehrsordnung. Aufgrund von Verzerrungen im Verständnis von Verkehrsführungssystemen und LED-Anzeigetafeln im Außenbereich verdienen jedoch die folgenden Punkte Beachtung: 3.1 Fokus auf Skalierung, Vernachlässigung der Effektivität; Fokus auf Hardware, Vernachlässigung der Software: Einerseits liegt der Schwerpunkt zu stark auf der Entwicklung der Anzahl von LED-Anzeigetafeln, während die systematischen Investitionen in Informationsquellen wie die Erfassung, Verarbeitung und Analyse von Verkehrsdaten sowie in umfassende Basisinformationsplattformen unzureichend sind. Dies führt dazu, dass die von den LED-Anzeigetafeln im Außenbereich verbreiteten Informationen unzureichend sind. Sie konzentrieren sich hauptsächlich auf Verkehrsslogans und bieten relativ wenige Echtzeit-Verkehrsinformationen mit praktischer Relevanz, wodurch die Rolle der LED-Anzeigetafeln stark eingeschränkt wird. Andererseits wurden zwar erhebliche Investitionen in die zugehörige Hardware getätigt, jedoch unzureichende Investitionen in umfassende Modelle zur Verkehrsdynamikanalyse, Algorithmen und Systemsteuerungssoftware. Dies hat dazu geführt, dass Verkehrsleitinformationen primär qualitativ und vage sind, quantitative Informationen vermissen lassen und daher eine geringe Effektivität aufweisen. Diese beiden Fehlannahmen im Designprozess haben dazu geführt, dass das Niveau der Verkehrsleitinformationen niedrig bleibt und die Anforderungen an eine intelligente Verkehrsführung bei Weitem nicht erfüllt. 3.2 Die Designausrichtung ist realitätsfern und vernachlässigt wirtschaftliche und technische Aspekte. Aus wirtschaftlicher Sicht ist Gelb (Orange) für LED-Verkehrsleitsysteme im Außenbereich in der Regel ausreichend. Um die Warn- und Anzeigeeffekte für die Anzeige von Verkehrsleitinformationen im Stadtverkehr zu verbessern, werden hochhelle rote und rein grüne LEDs verwendet. Die Kombination dieser Farben erzeugt ein Rot, das einen hellgelben Effekt erzielt und somit die Aufmerksamkeit auf sich zieht. Gleichzeitig korrelieren Helligkeit, Betrachtungswinkel und andere Leistungsindikatoren von LED-Displays stark miteinander und hängen zudem maßgeblich von der Auflösung (Punktmatrixdichte) des Displays ab. Eine Bewertung allein anhand eines dieser Indikatoren ist daher schwierig. Bei Displays zur Verkehrsinformationsdarstellung, wo der Betrachtungswinkel relativ gering (±35°) und die dynamische Erfassungsdistanz variabel ist, beträgt der Pixelabstand üblicherweise 16–32 mm und die Helligkeit kann über 6000 cd/m² liegen, vorausgesetzt, der Betrachter (normale Sehschärfe, korrigierte Sehschärfe 1,0 oder besser) kann die angezeigten Inhalte korrekt lesen. Manche Anwender legen aufgrund mangelnden Verständnisses der LED-Display-Technologie oder aufgrund falscher Informationen bei der Auswahl von LED-Displays einseitig Wert auf Faktoren wie Marke und Helligkeit der LED-Materialien und vernachlässigen dabei die Konstruktion und Maßnahmen zur Sicherstellung der optischen Leistung und Qualitätsstabilität der LED-Materialien. Sie überbetonen den Einsatz dedizierter Flüssigkristalle (LCs) und verkennen die damit verbundenen höheren Produktions- und Wartungskosten. Obwohl einige dedizierte LED-Treiber-ICs Vorteile bei hohen Graustufen, der Weißabgleichseinstellung für Vollfarbdisplays und der Implementierung bestimmter Erkennungsfunktionen bieten, führen der begrenzte Anwendungsbereich und die unzureichende Serienproduktion dieser Treiber-ICs zu geringer Produktverfügbarkeit und hohen Kosten. Für LED-Außenanzeigen zur Verkehrsführung ist der Einsatz solcher ICs wirtschaftlich relativ ungünstig. Nehmen wir beispielsweise die besonders wichtige automatische Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen in LED-Pixeln. Die Hauptfunktion von LED-Außenanzeigen zur Verkehrsführung besteht in der präzisen Informationsdarstellung, daher sollte ihre Zuverlässigkeit höchste Priorität haben. In der Praxis zählen Kommunikationskomponenten, Schaltnetzteile, Leistungshalbleiter, Logikbausteine, Leiterplatten, LED-Treiber-ICs und LED-Röhren zu den potenziellen Fehlerquellen. Hauptursachen für Ausfälle sind ungeeignete Designparameter, bauartbedingte Defekte und unzureichender Schutz vor rauen Umgebungsbedingungen. Dank Fortschritten in der Halbleitertechnologie ist die Wahrscheinlichkeit von LED-Pixel-Ausfällen heute extrem gering und praktisch vernachlässigbar. Ausfälle, die die angezeigten Inhalte und die Lesbarkeit erheblich beeinträchtigen, sind zumindest Ausfälle des Treiberchips. Die Implementierung einer automatischen Fehlererkennung auf Treiberchip-Ebene genügt, um die Anforderungen zu erfüllen, und die Kosten sind im Vergleich zur Erkennung von Unterbrechungen und Kurzschlüssen in LED-Röhren vernachlässigbar. Die Implementierung der LED-Röhren-Kurzschluss- und Leerlauferkennung mittels herkömmlicher Schaltungen würde die Komplexität der Treiberschaltung erhöhen und zu einer Ausfallrate führen, die die Wahrscheinlichkeit von Kurzschlüssen oder Leerlaufausfällen deutlich übersteigt. Dies wäre kontraproduktiv und unpraktisch. Erreicht wird dies durch den Einsatz spezieller LED-Treiberchips. Nur wenige Hersteller bieten Konstantstrom-Treiberchips mit dieser Funktion an, was die Produktoffenheit und die Lieferkette einschränkt. Der Mangel an Alternativen bedeutet, dass die Wartung des Displays vom Chiphersteller abhängig ist. 3.3 Blindes Verfolgen neuester Produkte ohne Berücksichtigung der tatsächlichen Bedürfnisse: Aufgrund unzureichenden Verständnisses von Verkehrssystemen und mangelnder Forschung zu den spezifischen Anforderungen der Verkehrsführung priorisieren Design und Empfehlung von LED-Anzeigen für die Verkehrsführung im Außenbereich häufig Funktionen mit geringer praktischer Bedeutung, wie z. B. Vollfarbdarstellung, 256 oder gar 4096 Graustufen und Animationseffekte. Es gibt viele Arten von LED-Displays; die Auswahl sollte auf den spezifischen Bedürfnissen basieren. Für LED-Anzeigetafeln zur Verkehrsführung im Außenbereich genügen zweifarbige Rot-Grün-LED-Anzeigen, um die Anforderungen an die Verkehrsführung zu erfüllen; Rot, Grün und Gelb sind ausreichend. Um Kosten zu sparen, können in manchen Fällen kostengünstigere LED-Anzeigetafeln mit partieller Punktmatrix verwendet werden. Aus Sicherheitsgründen sollten die an die Fahrer gerichteten Informationen prägnant, klar und gut sichtbar sein. Komplexe Grafiken und Animationen mit mehreren Graustufen sind zu vermeiden. Andernfalls können die Fahrer die angezeigten Inhalte im besten Fall nicht vollständig erkennen und im schlimmsten Fall abgelenkt werden, was zu Verkehrsunfällen führen kann.