關(guān)于前照燈照射性能提升方法的研究

摘 要：前照燈是保障車輛夜間行車安全的重要部件。本文參考美國公路安全保險協(xié)會IIHS對前照燈評測標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有的測試條件，對前照燈進(jìn)行客觀測試及主觀評價。結(jié)果表明，僅滿足國標(biāo)GB25991-2010設(shè)計出的前照燈較難滿足駕駛員在夜間駕駛需求；主觀感知與實(shí)驗(yàn)室測量有較好的一致性；前照燈的開發(fā)除了實(shí)驗(yàn)室測量外，加入主觀感知可以大大提升前照燈性能。

關(guān)鍵詞：前照燈；評價；設(shè)計參數(shù)

中圖分類號：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）18-0351-02

1 前 言

目前國內(nèi)汽車LED前照燈的開發(fā)依據(jù)國標(biāo)GB25991-2010進(jìn)行設(shè)計，然而依據(jù)國標(biāo)設(shè)計出的前照燈并不能滿足司機(jī)在各種復(fù)雜路況下駕駛的需求。2016年，美國公路安全保險協(xié)會IIHS（Insurance Institute for Highway Safety）在頂級安全車型評定中增加前照燈相關(guān)測試，主要測試前燈及其在夜間和惡劣天氣中所能提供的最大能見度。IIHS宣稱：“夜間能見度是公路交通安全的關(guān)鍵。據(jù)統(tǒng)計，在暗夜環(huán)境下（包括黃昏和黎明）發(fā)生的交通事故致死人數(shù)占事故死亡人數(shù)的一半以上”！

對于IIHS新增加的前照燈相關(guān)測試，目的在于讓車輛在夜間、黎明及黃昏行駛更具備安全性。IIHS對車輛前照燈的評價方法優(yōu)勢在于它可以直觀的將車輛的夜間照明效果在實(shí)車中測試出來。本文基于開發(fā)的一款MPV前照燈，參考IIHS提供的相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國內(nèi)測量條件，將主觀評價加入到車輛前照燈的開發(fā)中，類似于IIHS對車輛夜間照明效果檢測。經(jīng)過本次開發(fā)工作，得出了在往后的前照燈開發(fā)中需要加入主觀評價這一項(xiàng)工作作為前照燈開發(fā)的檢驗(yàn)。

2 IIHS測試標(biāo)準(zhǔn)

IIHS工程師會針對車輛在直行和轉(zhuǎn)彎時的燈光照射距離進(jìn)行測量。傳感器裝在規(guī)定的軌道內(nèi)，當(dāng)傳感器接收到至少5lux的光線照度時則測量車輛到傳感器之間的距離，作為車輛前照燈照射距離。lux是照度單位，是光線照射到單位面積上的總和。比如，在晴朗的夜晚，滿月光線照射到地面，照度大約1lux。

近光燈和遠(yuǎn)光燈都需要進(jìn)行5項(xiàng)測量，包括：

（1）直道。

（2）左轉(zhuǎn)彎（半徑800英尺）。

（3）右轉(zhuǎn)彎（半徑800英尺）。

（4）左急轉(zhuǎn)彎（半徑500英尺）。

（5）右急轉(zhuǎn)彎（半徑500英尺）。

IIHS在評價車輛夜晚照明性能時，考慮到車輛在轉(zhuǎn)彎過程中會進(jìn)行減速，相比直行更安全。因此，車輛直行時的照明性能評價結(jié)果權(quán)重大于轉(zhuǎn)彎時的照明性能評價結(jié)果。由于國內(nèi)缺少類似IIHS測量的場地和儀器，所以在以下的評價中，車輛在直行時的評價以實(shí)驗(yàn)室全掃描測量以及測評人員的主觀評價為主；車輛在轉(zhuǎn)彎時的評價以測評人員的主觀評價為主。

3 測試規(guī)程

3.1 測試道路

3.1.1 高速公路

高速公路指能適應(yīng)年平均晝夜小客車交通量為25000輛以上、專供汽車分道高速行駛、并全部控制出入的公路。高速公路主要使用遠(yuǎn)光燈，短時間使用近光燈。

3.1.2 二級公路

二級公路，是指行車時速每小時60～100km左右，雙向行駛且無中央分隔帶的雙車道公路。二級公路主要使用近光燈，短時間使用遠(yuǎn)光燈。

3.2 主觀評價方法

根據(jù)美國公路安全保險協(xié)會IIHS對燈光的測試法，車輛前照燈應(yīng)該滿足如下要求。

3.2.1 高速公路

在高速公路路況下，車輛前照燈應(yīng)具備：遠(yuǎn)光燈至少能夠照亮三條車道，并且遠(yuǎn)光燈的照射距離至少達(dá)到146m（以邊界照度5lux作為照射距離）。

3.2.2 二級公路

在二級公路路況下，車輛前照燈應(yīng)具備：近光燈至少能夠照亮三條車道，并且近光燈的照射距離在60～100m（以邊界照度5lux作為照射距離）。此外，車輛在直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)時不允許對對向來車造成炫目。

3.3 測試及關(guān)注點(diǎn)

3.3.1 法規(guī)要求

前照燈的的開發(fā)時均要參照國標(biāo)GB25991-2010。

3.3.2 測試設(shè)備

本次實(shí)驗(yàn)室測量工具選用G0-HD5交通及車用燈具配光性能測試系統(tǒng)。測試設(shè)備安裝按照國標(biāo)GB25991-2010對前照燈進(jìn)行裝夾。

設(shè)備可以對GB25991-2010上規(guī)定的點(diǎn)進(jìn)行照度值測量也可以進(jìn)行全掃描，本次測試測量了國標(biāo)規(guī)定的照度值同時也對前照燈全掃描。

3.3.3 關(guān)注點(diǎn)

在評價汽車前照燈照明效果時，發(fā)現(xiàn)駕駛員會關(guān)注照射距離和照射寬度，結(jié)合GB25991-2010，評價關(guān)注點(diǎn)在：25L、25R、50V、50R、75R、HV、1125L、1125R、2250L、2250R，在接下來的評價中，都圍繞評價關(guān)注點(diǎn)進(jìn)行。

4 結(jié)果與改進(jìn)

4.1 實(shí)驗(yàn)室測量數(shù)據(jù)及路試結(jié)果

4.1.1 實(shí)驗(yàn)室測量

實(shí)驗(yàn)室測量某MPV的LED大燈，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。（表1）實(shí)驗(yàn)室對某MPV的LED大燈進(jìn)行全掃描，照射距離符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但低于IIHS的評價標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.2 路試結(jié)果

對滿足國標(biāo)GB25991-2010測試的前照燈進(jìn)行路試。①在高速公路上前照燈對道路兩邊的車道并沒有有效的照亮，在對所在車道的前方也未能有效照亮。導(dǎo)致駕駛員在行駛過程中未能對車道兩邊及所在車道正前方有充足的安全感。②在二級公路上前照燈未對對向來車造成炫目，由于車速較低未抱怨安全感差。本次評價人數(shù)為16人，16人均認(rèn)為該前照燈在高速公路中不能滿足駕駛員在夜間的駕駛需求。

4.2 原因分析

將前照燈近光燈光線照射到墻上觀察光型，發(fā)現(xiàn)近光燈有效照亮寬度非常窄，光線大部分集中在車頭正前方，該前照燈未能將光線以一種比較平緩的梯度均勻的分配到25L、25R、50V、50R、75R這5個點(diǎn)上，導(dǎo)致了車頭正前方光線充足，左右斜前方光線不足的情況出現(xiàn)。

將前照燈遠(yuǎn)光燈光線照射到墻上觀察光型，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)光燈的光線大部分匯聚在一個點(diǎn)上，并不能將光線均勻的分散開，導(dǎo)致了遠(yuǎn)光燈未能將1125L、1125R、2250L、2250R、HV這5個點(diǎn)有效照亮。

4.3 改進(jìn)及路試驗(yàn)證

根據(jù)原因改進(jìn)：①將前照燈內(nèi)部的反射面進(jìn)行調(diào)整，將照射寬度由12°提高到20°；②再將光源由4芯片提高至6芯片增加光通量。

前照燈改進(jìn)前后實(shí)驗(yàn)室照度參數(shù)測量對比（表2）。

前照燈改進(jìn)前后實(shí)驗(yàn)室全掃描測量對比。能夠明顯發(fā)現(xiàn)前照燈照射寬度大幅增加，對1125L、1125R、2250L、2250R的照度提升1倍；HV點(diǎn)由原來72.26lux提升至111.5lux。

通過觀察實(shí)驗(yàn)室測試報告，改進(jìn)后的前照燈預(yù)期是能夠有效照亮兩邊車道，本車道前方視野能大幅提高，經(jīng)過驗(yàn)證結(jié)果符合預(yù)期，參與評審的16人均認(rèn)為改進(jìn)效果顯著，功能上達(dá)到駕駛員使用需求，3人認(rèn)為后期還需處理光線均勻性。

5 結(jié) 論

本文通過結(jié)合美國公路安全保險協(xié)會IIHS對前照燈評測法及國內(nèi)實(shí)際路況，確定評審關(guān)注點(diǎn)，對比實(shí)驗(yàn)室測量數(shù)據(jù)與路試表現(xiàn)之間的差異，找出滿足國家標(biāo)準(zhǔn)卻不能滿足駕駛員夜間駕駛需求的原因，通過改變前照燈內(nèi)部配光，最終提升前照燈照明效果，滿足駕駛員夜間駕駛需求。通過本次路試提出問題到解決問題，發(fā)現(xiàn)：

（1）僅滿足國標(biāo)GB25991-2010設(shè)計出的前照燈較難滿足駕駛員在夜間駕駛需求；

（2）主觀感知與實(shí)驗(yàn)室測量有較好的一致性；

（3）前照燈的開發(fā)除了實(shí)驗(yàn)室測量外，加入主觀感知可以大大提升前照燈性能。

參考文獻(xiàn)

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[3]IIHS.About our tests[EB/OL].

[4]《汽車用LED前照燈》（GB 25991-2010）[S].

[5]《PERFORMANCE ASSESSMENT METHOD FOR VEHICLE HEADLIGHTING SYSTEMS》（CIE 188-2010）[S].

收稿日期：2018-5-18

作者簡介：林彥名（1991-），男，助理工程師，本科，主要從事車輛動態(tài)感知質(zhì)量評價，對車輛駕駛品質(zhì)和舒適便利性進(jìn)行系統(tǒng)評價工作。