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技术文章丨在多种路况中近光灯、远光灯以及防眩光远光灯的眩光对比

发布时间:2020-05-22

浏览次数:219


1.引言

尽管夜晚的车流量大约为白天的1/5,但是大多数严重的车祸都是发生在夜晚。主要原因是人眼视觉的感知能力在夜晚会大幅下降。因此,提高驾驶员的可视性是十分必要的,尤其是在道路照明情况不佳或者没有道路照明的情况下。传统的远光灯可以最大程度的提高驾驶员的可视性,但是同时也会给其他道路使用者造成眩光。另一方面,近光灯可以最小程度的对其他道路使用者造成眩光,但同时也降低了驾驶员的可视性。防眩光远光灯系统结合了近光灯和远光灯的优势:在保证最佳的司机可视性的情况下避免对其他道路使用者产生眩光。它可以检测到正在行驶的车辆或者迎面而来的车辆,从而控制配光分布。

如今,防眩光远光灯应用十分广泛。该车灯可以更早地检测到目标,增加了驾驶安全性。所以问题在于该系统是否可以在不同的路况下检测到其他道路使用者,并将该处的灯光减弱或关闭,避免对其他道路使用者造成眩光。

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图1 反应时间太长导致眩光示意图

如图1(左)所示,车灯系统检测到一辆迎面而来的汽车,并在该车附近形成阴影。如果该车逐渐靠近,位置会不断向左偏移,此时车灯需要关闭另外一部分灯光,如果没有及时做出调整,迎面而来的汽车中的驾驶员就会感受到眩光。为了检验防眩光远光灯系统的动态行为,我们做了以下研究。

2.实验设计与方法

为了说明在现实路况中防眩光远光系统的照度水平,我们在实验中应用了两辆汽车。其中一辆车为测试汽车,另一辆车为实验汽车,如图2所示。实验汽车安装了LED防眩光远光灯,并以80km/h的速度匀速向另外一辆静止的汽车行驶。测试汽车作为其他道路使用者,停在不同的位置。测试汽车在驾驶员眼位处安装了光度计,用以测量驾驶员眼位照度。两辆汽车均安装了GPS接收器,用以计算二者之间的距离。

我们考虑了不同的路况,例如:相向行驶、十字路口、同向超车、弯道行驶,如图2所示。

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图2 实验路况示意图

实验汽车从900m处匀速向静止的测试汽车行驶。测试汽车根据以上四种路况分别进行停放。实验汽车的前照灯分别设置为近光灯、远光灯和防眩光远光灯,每次行驶结束后更改车灯类型。每次实验重复七次,以避免误差的产生。

3.结果和讨论

以下我们根据实验汽车与测试汽车之间的距离,对四种路况下驾驶员眼位的照度值进行了分析。

相向行驶

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图3 相向行驶路况实验结果

三种车灯的平均照度值测试结果如上图所示。自适应远光灯系统可以准确地检测到测试汽车。实验结果显示近光灯和防眩光远光灯的实验结果相近。

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图4 近光灯和防眩光远光灯实验结果放大图

如图4所示,当两辆汽车之间的距离为150m左右时,两条曲线之间偏移0.1lx,这是由防眩光远光灯相邻区域的散射光导致的。值得注意的是处于280m和130m时曲线产生的峰值,这可能是由于汽车行驶、颠簸或者自动调平系统导致的。因此,我们进行了准静态测量,其中实验汽车以5km/h的速度匀速向测试汽车行驶,实验结果表明,导致峰值的原因是道路颠簸。

十字路口

测试汽车垂直于实验汽车的行驶方向放置,如图2所示。光度计朝向实验车辆进行安装。三种试验车灯的测试结果如图5所示。

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图5 十字路口路况实验结果

如上图所示,防眩光远光灯与远光灯的平均照度测试结果十分接近。这就意味着,测试汽车或者任何一辆位于十字路口的汽车处没有形成阴影。因此,远光灯的光线直接照射到了驾驶员的眼睛。

同向超车

实验中实验汽车于左侧超越静止的测试汽车,如图2所示。两辆汽车与光度计朝向均相同。

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图6 同向超车路况实验结果

如图6所示,两辆汽车距离大于650m时,防眩光远光灯和远光灯的实验结果十分接近。在较小距离内,防眩光远光灯系统检测到了测试汽车,并在该区域生成了阴影。这是通过关闭远光灯相关区域光源形成的。因此,两辆汽车距离小于150m时,防眩光远光灯和近光灯的照度测试结果十分接近。这就意味着,防眩光远光灯与近光灯会产生相当的眩光效果。根据我们的另一项研究,如果驾驶员眼位照度不超过2lx,被试就不会感受到眩光。

弯道行驶

在弯道行驶路况中,测试汽车位于弯道出口处,光度计安装朝向实验汽车。防眩光远光灯7次重复测试的照度结果如图7所示。

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图7 弯道行驶路况的实验结果

实验汽车与测试汽车之间的距离大于60m时,7次照度测试结果基本相同。两辆车之间的距离为40m左右时,照度测试结果范围为1.5lx-11.4lx。这就意味着,有时会在测试汽车处产生阴影,有时不会。产生这样结果的原因可能是反应时间较长或者在转弯处没有进行功能再现。

4.结论

本文对不同路况下防眩光远光灯对其他道路使用者产生的眩光情况进行了研究。在十字路口路况中,没有在测试汽车处形成阴影,这会导致产生眩光的风险。在同向超车路况中,防眩光远光灯系统会做出相应的反应,其照明水平与近光灯相近。由于防眩光远光灯反应时间较长或者在转弯处没有进行功能再现,在转弯过程中测试结果不统一。防眩光远光灯可以检测到迎面行驶的车辆,而且测试照度值与近光灯相近。