汽車燈具整合標(biāo)準(zhǔn)中道路投射功能的研究

劉然 武華堂 張萌 譚功偉 陳萍

【摘? 要】隨著汽車燈具標(biāo)準(zhǔn)整合工作的推進(jìn)，國標(biāo)中將首次允許道路投射功能的存在。本文重點(diǎn)討論汽車燈具整合標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于光信號投射功能和駕駛員輔助投射功能的相關(guān)規(guī)定，希望為燈具廠和整車廠在燈具投射功能的研發(fā)和法規(guī)的解讀方面提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】道路投射功能；光信號投射功能；駕駛員輔助投射功能

中圖分類號：U463.65? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1003-8639（ 2023 ）04-0058-03

【Abstract】With the advancement of the integration of automobile lamp regulations，the road projection function will be allowed for the first time in the national standard. This paper focuses on the relevant provisions on the light signal projection function and the driver assistance projection function in the regulations on the integration of automotive lamps，hoping to provide technical support for lamp manufacturers and vehicle manufacturers in the research and development of lamp projection function and the interpretation of regulations.d work out effective measures to solve the problem of inability to search for satellite positioning.

【Key words】road projection function；light signal projection function；driver assistance projection function

目前，汽車燈具的標(biāo)準(zhǔn)正在整合精簡中，其目的在于確定技術(shù)中立的思想，便于維持法規(guī)環(huán)境長期穩(wěn)定性，給技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新提供更大的自由空間。根據(jù)功能的不同，將現(xiàn)行的汽車燈具標(biāo)準(zhǔn)整合為三大類，分別為照明裝置、光信號裝置和回復(fù)反射裝置。將前照燈、前霧燈、角燈相關(guān)的6項(xiàng)現(xiàn)行國標(biāo)整合為《汽車道路照明裝置及系統(tǒng)》[1]；將位燈、示廓燈、制動(dòng)燈、倒車燈、后霧燈、轉(zhuǎn)向燈、牌照燈、駐車燈、側(cè)標(biāo)志燈、晝間行駛燈相關(guān)的8項(xiàng)現(xiàn)行國標(biāo)整合為《汽車和掛車光信號裝置及系統(tǒng)》[2]；將回復(fù)反射器、三角警告牌、車身反光標(biāo)識、尾部標(biāo)志板相關(guān)的4項(xiàng)現(xiàn)行國標(biāo)整合為《機(jī)動(dòng)車回復(fù)反射裝置》[3]。目前，這3項(xiàng)整合標(biāo)準(zhǔn)送審稿通過，修改后形成報(bào)批稿。

道路投射功能包括光信號投射功能和駕駛員輔助投射功能兩部分，《汽車和掛車光信號裝置及系統(tǒng)》中首次明確了光信號投射功能的定義和要求，《汽車道路照明裝置及系統(tǒng)》中也是首次定義了駕駛員輔助投射功能，并給出了相關(guān)規(guī)定。本文將重點(diǎn)討論整合標(biāo)準(zhǔn)中涉及道路投射功能的內(nèi)容。

1? 光信號投射功能

1.1? 定義

信號燈整合標(biāo)準(zhǔn)首次明確了信號燈可以具有投射功能，即可以進(jìn)行信號燈道路投射。信號燈道路投射功能的目的在于給車輛周圍的其他道路使用者進(jìn)行提醒，以便其能夠更快速、更清晰地知曉當(dāng)前車輛的下一步行駛意圖或者是發(fā)現(xiàn)該車輛的存在，從而減少不必要的事故發(fā)生，提高其他道路使用者的安全性。韓國嶺南大學(xué)通過研究發(fā)現(xiàn)，在T形交叉路口利用車輛有無轉(zhuǎn)向燈道路投射功能對道路其他參與者進(jìn)行測試，若車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)同時(shí)開啟轉(zhuǎn)向燈和其道路投射功能，則其他道路使用者的平均響應(yīng)時(shí)間較車輛僅開啟轉(zhuǎn)向燈方式時(shí)有明顯縮短。因此，可以認(rèn)為信號燈的道路投射功能的使用可以提高其他道路使用者的安全性，防止?jié)撛谑鹿实陌l(fā)生。

光信號投射功能是指與光信號功能同時(shí)工作，通過在路面投射符號來加強(qiáng)該信號的功能。光信號投射單元是指能夠提供光信號投射功能的裝置，投射單元的安裝可以與燈具組合或混合，也可以自行選擇安裝在車輛上合適的位置。

1.2? 光信號投射功能的要求

示廓燈、位置燈、側(cè)標(biāo)志燈、轉(zhuǎn)向燈和倒車燈可以配備光信號投射功能。投射功能發(fā)出的顏色必須與相應(yīng)的光信號功能一致，即轉(zhuǎn)向燈投射符號為琥珀色，倒車燈投射符號為白色，示廓燈、位置燈、側(cè)標(biāo)志燈的投射符號的顏色也應(yīng)與其自身功能的光色一致。投射功能在路面的投射符號必須是簡單的幾何圖形或者是單個(gè)字母，清晰明了且不會引起理解上的歧義，不會與現(xiàn)行的交通符號沖突。制造商需要在用戶說明書中對所使用的投影圖案進(jìn)行說明。

在投射功能開啟的整個(gè)周期內(nèi)，投射圖案類型不允許改變，僅能改變圖案的長短、大小比例、投影方向或位置。行駛車輛開啟轉(zhuǎn)向信號燈或倒車燈時(shí)，其行車軌跡會有較大變動(dòng)，因此有必要更迅速地吸引其他道路使用者注意。所以，轉(zhuǎn)向投射功能和倒車投射功能允許采用順序開啟的方式來提高識別度。

當(dāng)轉(zhuǎn)向燈和倒車燈投射功能采用順序開啟的方式時(shí)，其相關(guān)要求與順序開啟的轉(zhuǎn)向燈類似。首先，順序投射的符號在投射后，其路面投射圖案在整個(gè)周期內(nèi)應(yīng)持續(xù)保持投射狀態(tài)直至點(diǎn)亮節(jié)拍結(jié)束；其次，路面的投射符號需要以均速點(diǎn)亮出現(xiàn)。轉(zhuǎn)向投射符號在路面的投影應(yīng)與車輛的行駛方向一致，相對于車輛的縱向?qū)ΨQ平面由近及遠(yuǎn)。倒車投射符號在路面的投影相對于車身應(yīng)由近及遠(yuǎn)；最后，當(dāng)轉(zhuǎn)向投射功能采用順序開啟的方式時(shí)，其順序開啟的時(shí)序必須和轉(zhuǎn)向燈保持一致。若轉(zhuǎn)向燈采用順序開啟的點(diǎn)亮方式，則路面投射符號的變化過程需要與轉(zhuǎn)向燈保持一致，即轉(zhuǎn)向投射功能的順序開啟時(shí)序與轉(zhuǎn)向燈的流水節(jié)拍相同。當(dāng)轉(zhuǎn)向燈全部點(diǎn)亮?xí)r，其投射符號應(yīng)該保持投射狀態(tài)且全部顯示；當(dāng)轉(zhuǎn)向燈熄滅時(shí)，投射符號應(yīng)該關(guān)閉，即路面投影熄滅。順序開啟轉(zhuǎn)向燈的變化過程需要在點(diǎn)亮節(jié)拍開始后200ms以內(nèi)結(jié)束。倒車燈只能采用常亮的點(diǎn)亮方式，當(dāng)?shù)管囃渡涔δ懿捎庙樞蜷_啟時(shí)，其變化過程也必須在點(diǎn)亮節(jié)拍開始后200ms以內(nèi)結(jié)束。示廓燈、位置燈、側(cè)標(biāo)志燈的投射功能主要目的在于通過增加另外一種容易識別的方式來提醒其他道路使用者當(dāng)前車輛的存在和寬度。為了避免影響其他道路使用者的視野和視覺判斷，該3項(xiàng)功能的投射符號不允許采用順序開啟的投射方式。

1.3? 投射符號的位置

車輛上燈具的光信號投射功能不是強(qiáng)制性的，可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要選裝。若配備光信號投射功能，其安裝數(shù)量、安裝位置、指示器均可以自行選擇，法規(guī)中沒有強(qiáng)制性的要求。圖1～圖4分別為各功能投射符號位置示意圖[2]。示廓燈、位置燈、側(cè)標(biāo)志燈的投射符號的位置，應(yīng)該在車輛兩側(cè)的最大外部突出物與車輛縱向?qū)ΨQ平面平行的向外100mm的矩形框內(nèi)。圖1并沒有明確規(guī)定示廓燈和位置燈投射圖案距離車輛前端和后端的距離，但是由于示廓燈和位置燈的作用在于顯示車輛的寬度和存在，因此其投射圖案的位置盡可能靠近車前和車后。轉(zhuǎn)向燈投射符號在路面的位置要求如圖2所示，且在車輛行駛方向上，投射符號的位置與車輛的最近距離不能大于700mm，其投射符號的指示方向需要和車輛的行駛方向保持一致。圖3所示為轉(zhuǎn)向燈投射符號的指示方向示例。圖4為倒車燈投射符號相對于車輛外廓邊緣的要求，且在車輛行駛方向上，投射符號的位置與車輛的距離不能超過1000mm。

1.4? 電路連接

光信號投射功能的主要目的在于加強(qiáng)該光信號功能的識別度，因此其必須在對應(yīng)的光信號功能開啟的情況下才允許工作。法規(guī)中允許在光信號功能開啟的情況下，手動(dòng)關(guān)閉光信號投射功能，但是不強(qiáng)制要求必須能手動(dòng)關(guān)閉，制造商可以根據(jù)成本需求自行決定。

1）當(dāng)光信號功能因?yàn)楣庠词У仍蛳鐣r(shí)，光信號投射功能必須關(guān)閉。轉(zhuǎn)向燈和倒車燈的投射功能可以閃爍投射（此時(shí)可以不采用順序開啟的投射方式），但是其閃爍頻率均需要滿足（90±30）次/分鐘，轉(zhuǎn)向燈投射功能的閃爍頻率需要和轉(zhuǎn)向燈保持一致。

2）當(dāng)車輛行駛速度大于30km/h，所有光信號投射功能均不允許被開啟，已經(jīng)開啟的光信號投射功能必須自動(dòng)強(qiáng)制性被關(guān)閉。

3）當(dāng)通過某種方式檢測到當(dāng)前車輛的前方或后方在5m范圍內(nèi)有車輛存在時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)閉車輛向前或向后的光信號投射符號，或者適當(dāng)調(diào)整投射符號的位置或者減低其光束強(qiáng)度，從而盡可能降低投射符號對其他駕駛員的影響。

4）當(dāng)車輛側(cè)面3m范圍內(nèi)有車輛存在時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)閉車輛同一側(cè)面的光信號投射符號，或者適當(dāng)調(diào)整投射符號的位置或者減低其光束強(qiáng)度。此功能對于道路安全是非常重要的，因?yàn)樗軌虮苊馔渡涔δ艿墓馐丈溆绊懫渌{駛員。但是，若要實(shí)現(xiàn)該功能，車輛上必須配備類似于雷達(dá)的距離測量功能，且要求其處于工作狀態(tài)，因此該功能暫時(shí)未強(qiáng)制。

1.5? 配光要求

光信號投射功能的最小配光角度范圍由垂直最小角Φmin和垂直最大角Φmax確定。垂直最小角Φmin的計(jì)算公式為：

式中：h——光信號投射功能的安裝高度，m。垂直方向測量角度在Φmin與Φmax范圍內(nèi)，水平方向測量角度為基準(zhǔn)軸線水平方向從-90～90°范圍內(nèi)，但是轉(zhuǎn)向投射功能的水平角度范圍需要由制造商定義。

光信號投射功能在上述規(guī)定的角度范圍內(nèi)的最大發(fā)光強(qiáng)度應(yīng)不大于0.5cd，所以，通常投射單元的安裝位置盡量低，否則會有眩目的風(fēng)險(xiǎn)，增大安全隱患。但是，當(dāng)光信號投射單元和相應(yīng)的光信號裝置混合，且整車上光信號投射功能不能單獨(dú)開啟時(shí)，光信號投射功能不需要滿足該配光要求。如果以投射單元發(fā)光面的幾何中心為發(fā)光強(qiáng)度值的測量中心，在任意方向內(nèi)的最大發(fā)光強(qiáng)度值為12000cd。若投射功能是由不止一個(gè)光信號投射單元實(shí)現(xiàn)，需要整個(gè)光信號投射單元系統(tǒng)滿足發(fā)光強(qiáng)度最大值的要求。

1.6? 目視觀察

觀察者在圖5所示的區(qū)域邊界范圍，即觀察者眼睛的位置在距離車前、車后、車輛兩側(cè)各10m的橫向和縱向平面內(nèi)，以及離地高度1～3m內(nèi)移動(dòng)時(shí)，無法直接看到獨(dú)立的投射裝置的視表面。當(dāng)投射裝置包含不止一個(gè)投射單元時(shí)，需要無法直接觀察到所有投射裝置的視表面，從而盡可能避免造成其他道路使用者眩目的影響。該項(xiàng)目可以通過圖紙、模擬、視同這3種方式的其中任意一種方式驗(yàn)證。

2? 駕駛員輔助投射功能

2.1? 定義

整合后的《汽車道路照明裝置及系統(tǒng)》首次在標(biāo)準(zhǔn)中允許使用駕駛員輔助投射功能。駕駛員輔助投射的目標(biāo)對象為本車輛的駕駛員，其目的是幫助駕駛員預(yù)防或解決特定的交通情況。常見的駕駛員輔助投射功能包括路面打滑警告投射功能（圖6）、車道保持輔助信號投射功能、追尾警告投射功能等。駕駛員輔助投射功能是通過對近光燈或遠(yuǎn)光燈的光分布進(jìn)行修正，形成簡單圖案（例如直線、矩形、三角形等，或者一些簡單圖形的簡易組合）或者簡單標(biāo)識。駕駛員輔助投射功能的出現(xiàn)，能夠縮短出現(xiàn)突發(fā)情況下駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，幫助其更好地應(yīng)對危險(xiǎn)狀況，從而對駕駛員起到輔助作用，并且投射符號既不會分散駕駛員的注意力，也不會干擾或混淆其他道路使用者。駕駛員輔助的投射符號不能與交通符號相同或類似，以免對其他道路使用者產(chǎn)生誤導(dǎo)。Marina Budanow通過測試不同符號對駕駛員的影響，發(fā)現(xiàn)駕駛員在行駛過程中看到道路投射符號時(shí)，可以更好地應(yīng)對挑戰(zhàn)且不會分心，道路投射功能在道路交通中作為輔助系統(tǒng)具有巨大的潛力[4]。

目前整合法規(guī)中未明確指定各投射功能對應(yīng)的固定符號，但從長遠(yuǎn)安全行駛角度考慮，投射符號規(guī)范化是非常必要的。未來投射符號的標(biāo)準(zhǔn)化是非常有必要，這樣可以避免引起歧義。如果能夠?qū)︸{駛員有前期的符號意識植入，類似雪花投射圖案預(yù)警路面打滑，車輛前方與車同寬的平行線預(yù)測車輛軌跡等，可以縮短駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，從而更好地起到警示作用。

2.2? 駕駛員輔助投射功能要求

駕駛員輔助投射功能應(yīng)盡可能減小對其他道路使用者的影響，不得使其他道路使用者產(chǎn)生不舒適、眩目或者被分散注意力。僅近光燈和遠(yuǎn)光燈允許在道路中使用駕駛員輔助投射功能，前霧燈和角燈則不允許配備投射功能。輔助投射功能標(biāo)識或圖案的光色應(yīng)為白色，可以與相應(yīng)的近光燈或遠(yuǎn)光燈的光色有一定差異，其光色滿足GB 4785[5]對裝置發(fā)出的白色光的要求即可。當(dāng)開啟駕駛員輔助投射功能時(shí)，其投射出的標(biāo)識或圖案的外邊緣到車輛重心軌跡的橫向距離不能超過1875mm。由于國內(nèi)高速公路的車道寬度為3.75m，因此，橫向距離1875mm的限制是為了確保輔助投射功能盡可能不影響其他車道上行駛的車輛。當(dāng)出現(xiàn)追尾警告信號、緊急制動(dòng)信號、危險(xiǎn)警告這3種緊急危險(xiǎn)信號時(shí)，駕駛員輔助投射功能的標(biāo)識或圖案可以閃爍。閃爍頻率為4.0±1.0Hz，即每分鐘閃爍180～300次，盡可能迅速地引起駕駛員注意。

2.3? 近光輔助投射功能的規(guī)定

若近光燈具有輔助投射功能，則其投射功能區(qū)域必須在垂直方向-1.2°及以下，水平方向±25°的范圍內(nèi)。可以通過采用矩陣式前照燈的方式來實(shí)現(xiàn)改變近光的光分布，從而在道路上形成駕駛員輔助標(biāo)識或圖案。法規(guī)中并未禁止使用附加裝置的方式來實(shí)現(xiàn)輔助投射功能，因此也可以通過在近光的光形中疊加有較強(qiáng)色差的圖案來實(shí)現(xiàn)輔助投射功能的標(biāo)識或圖案。投射區(qū)域內(nèi)任意一點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度最大值不得超過215000cd，區(qū)域內(nèi)的近光光分布測試點(diǎn)或區(qū)域（線段25R、線段25、25V、線段25L、線段15、線段10、線段10及以下）還需要滿足近光燈配光性能要求的下限值規(guī)定，從而使基本的照明需求得到保障。垂直方向-1.2°以上的區(qū)域內(nèi)的近光燈的測試點(diǎn)或區(qū)域的配光要求沒有特殊規(guī)定，仍需滿足近光燈的配光性能要求。

2.4? 遠(yuǎn)光輔助投射功能的規(guī)定

若遠(yuǎn)光燈具有輔助投射功能，其投射功能區(qū)域范圍的要求與近光燈投射功能區(qū)域范圍一樣，均為垂直方向-1.2°及以下，水平方向±25°。法規(guī)允許調(diào)整該區(qū)域內(nèi)遠(yuǎn)光燈的光分布的方式來實(shí)現(xiàn)駕駛員輔助標(biāo)識或圖案的投射，但該區(qū)域內(nèi)任意一點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度不能超過215000cd。當(dāng)遠(yuǎn)光投射功能開啟時(shí)，遠(yuǎn)光燈還需要滿足相應(yīng)的配光要求。當(dāng)遠(yuǎn)光燈為中性狀態(tài)時(shí)，此時(shí)遠(yuǎn)光燈的配光測試點(diǎn)均在H-H線及以上，且遠(yuǎn)光最大限值為215000cd。此時(shí)，輔助投射區(qū)域與配光測試點(diǎn)之間在垂直方向上有1.2°的間隔，因此投射功能可能對中性狀態(tài)遠(yuǎn)光燈的配光性能影響較小。但當(dāng)遠(yuǎn)光燈存在自適應(yīng)功能，且在自適應(yīng)功能狀態(tài)下時(shí)，25LL（16L，1.72D）和25RR（11R，1.72D）兩個(gè)測試點(diǎn)在投射區(qū)域內(nèi)，此時(shí)遠(yuǎn)光輔助投射功能的開啟對25LL和25RR兩個(gè)測試點(diǎn)的配光結(jié)果可能影響較大。

3? 結(jié)束語

現(xiàn)行國標(biāo)并未允許使用道路投射功能，整合中的汽車燈具法規(guī)首次允許光信號投射功能和駕駛員輔助投射功能的存在，并給出了相關(guān)具體要求。相信隨著法規(guī)的陸續(xù)發(fā)布，未來車燈又將迎來一輪新的變革，通過投射符號對駕駛員的安全提醒或信號燈和投射符號同時(shí)使用來提高其他道路使用者發(fā)現(xiàn)行駛車輛及其行駛狀態(tài)改變的概率，進(jìn)一步降低道路安全事故發(fā)生的可能性，提高道路行駛安全性。汽車燈具整合法規(guī)僅僅只是給出了投射功能的基本要求，后續(xù)會有其它法規(guī)來進(jìn)一步明確投射符號的形狀等相關(guān)信息。目前，燈光分標(biāo)委“十四五”的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃納入的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《汽車外部照明及光信號裝置投射標(biāo)志符號》已在分標(biāo)委立項(xiàng)通過，未來汽車燈具道路投射的法規(guī)體系必將更加完善。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 汽車和掛車光信號裝置及系統(tǒng)（送審稿）[Z].

[3] 機(jī)動(dòng)車回復(fù)反射裝置（送審稿）[Z].

[4] Marina Budanow，Cornelius Neumann.Road projections as a new and intuitively understandable human-machine interface[J]. Adv. Opt. Techn.，2019，8（1）：77-84.

[5] GB 4785—2019，汽車及掛車外部照明和光信號裝置的安裝規(guī)定[S].

（編輯? 凌? 波）