4.7. Использование усовершенствованных фар

Введение

При движении в темное время суток по дорогам без освещения водитель видит только ту часть дороги, которая освещается фарами автомобиля. Одновременно способность глаза к контрастному восприятию в таких условиях хуже, чем в дневное время. Одной из серьезнейших проблем при движении в темное время суток являются ограниченная обзорность и видимость при встречном разъезде транспортных средств, а также между транспортными средствами, движущимися в очереди. В таких ситуациях не поможет увеличение силы света фары, поскольку в этом случае соответственно возрастает степень ослепления водителя встречным транспортным средством.

Согласно шведским исследованиям риск ДТП в темное время суток приблизительно в 1,5-2 раза выше, чем в светлое время суток (Brude, Larson og Tulin, 1980). Для пешеходов риск ДТП в темное время суток может быть еще выше (Ward, Cave, Morrison, Allsop, Evans, Kuiper og Willumsen, 1994). Есть основание считать, что приведенные показатели действительны и для Норвегии (Bjоrnskau, 1993). Приблизительно 30% ДТП с травмами людей, зарегистрированных полицией, происходит в темное время суток.

Американские исследования показывают, что в большинстве случаев движение в темное время суток осуществляется с ближним светом (Hisdal, 1974А). Соответствующие норвежские исследования отсутствуют. При движении с ближним светом расстояние видимости составляет 30-50 м, в зависимости от того, правильно или неправильно отрегулированы фары. При скорости 50 км/ч это означает, что в распоряжении водителя имеется менее 4 сек, чтобы остановить автомобиль, когда на проезжей части возникает непредвиденное препятствие. При более высокой скорости это время еще меньше. Целью улучшения осветительного оборудования автомобилей является обеспечение достаточной видимости для водителя, не ослепляя при этом других участников движения и облегчая обнаружение автомобиля в различных условиях видимости.

Описание мероприятия

Под улучшением внешних световых приборов автомобилей понимается ряд мероприятий, которые позволят легче обнаруживать автомобили и других участников движения, и мероприятия, которые повышают эффективность работы внешних световых приборов автомобиля. В данном разделе рассматриваются следующие мероприятия:

• установка саморегулирующихся фар;

• установка стеклоочистителей и стеклоомываетелей фар;

• установка галогенных фар;

• применение американской системы ближнего света;

• увеличение силы света;

• применение поляризованного света;

• установка противотуманных виражных фар;

• установка аварийного сигнала;

• установка специальных фар встречного света и сокращение степени ослепления от дальнего света;

• установка фар с полиэллипсоидными рассеивателями;

• установка фар с ультрафиолетовым светом;

• установка боковых габаритных сигнальных огней.

Эти меры направлены на решение различных аспектов проблем, связанных с движением в темное время суток.

Саморегулирующиеся фары снабжены механизмами регулировки фар, обеспечивающими правильную установку фар, независимо от нагрузки автомобиля (Yerrell, 1971; Hisdal, 1975). Обычной ошибкой при ручном регулировании фар является неправильная установка ламп, т.е. свет фар направлен излишне вверх или излишне вниз. Фары со светом, направленным вверх, ослепляют других участников движения, направленные вниз - ограничивают собственную видимость.

Стеклоочиститель и стеклоомыватель фар представляют собой промывочное устройство для очистки фар во время движения. Они в особенности полезны при движении по посыпанной солью влажном покрытии дороги в зимний период, когда применяются шины с шипами. В таких условиях стекла фар быстро загрязняются и эффект освещения снижается.

Галогенные фары были введены в 1959 г. У галогенных ламп срок службы значительно больше, чем у других ламп, светоотдача на 100% выше и они обеспечивают постоянный свет в течение всего срока службы лампы. Обычные лампы накаливания с течением времени теряют световой эффект изза образования сажи на внутренней стороне стекла лампы. В настоящее время галогенные фары широко применяются на автомобилях.

Имеются две системы ближнего света - европейская и американская. В европейской системе характерен резкий переход между освещенным участком и неосвещенным. Правая фара установлена под углом приблизительно 15 вверх для того, чтобы освещать обочину дороги на большее расстояние, чем левая фара. Это сделано с целью повышения возможности обнаруживать препятствия вдоль правой обочины дороги. Резкий переход между освещенным и неосвещенным участками в случае европейской системы ближнего света требует правильной регулировки фар. Плохо отрегулированные фары могут ослеплять водителей встречных автомобилей или сокращать расстояние собственной видимости. Для американской системы ближнего света (фара с оптическим элементом) характерен менее выраженный переход между освещенным и неосвещенным участками и более сильный свет по сравнению с европейским ближним светом. Американский ближний свет менее чувствителен к неправильной регулировке положения фар, чем европейский. Со временем различия между двумя системами стали меньше (Hisdal, 1974А).

Ближний свет освещает дорогу на 30-50 м перед автомобилем, дальний свет на 100-500 м. При увеличении силы света можно увеличить расстояние видимости, но при этом возрастает опасность ослепления других участников движения. Степень влияния применения ближнего света зависит от того, перевешивает ли преимущество от увеличения собственной видимости неудобство, связанное с увеличением ослепления других участников движения.

Поляризованный свет - это усиленный свет, который увеличивает собственную видимость. Свет проходит через так называемый поляризатор. Это дает возможность предотвратить ослепление водителей встречных автомобилей в результате оснащения автомобилей так называемым дополнительным фильтром на ветровом стекле. Свет, проходящий через такой фильтр, сильно ослабевает. Поэтому необходим источник с большой начальной силой света. Проблема здесь заключается в том, что происходит сильное ослепление пешеходов, велосипедистов, а также водителей транспортных средств, которые не оснащены поляризованными фильтрами. В таких случаях, чтобы избежать ослепления, необходимо пользоваться специальными очками.

Противотуманные и виражные фары - это специальные фары, предназначенные для улучшения видимости в плотном тумане. Капли воды в тумане рассеивают свет от обычных фар, в результате чего свет ослабевает (Hisdal, 1974В). Поэтому при плотном тумане эффект от обычных автомобильных фар сильно ослабевает. Специальные фары, устанавливаемые на низком уровне и с сильным боковым рассеиванием, обеспечивают большее количество света на проезжую часть и обочину дороги около автомобиля. Благодаря большому боковому рассеиванию эти фары могут быть также полезны при движении в темное время суток на крутых кривых в плане при хорошей видимости. Поэтому их назвали виражными и туманными фарами.

Аварийный свет - это применение всех фонарей направления движения автомобиля для предупреждения об аварийной ситуации (например, аварийная остановка на проезжей части). Применение аварийного света обязательно на всех автомобилях.

При встрече автомобилей в темное время суток обычно с дальнего света переходят на ближний заблаговременно, до того, как дальний свет начнет ослеплять (Bjоrnskau, 1989, 1994). Это может привести к плохим условиям видимости. Поэтому разработаны специальный встречный свет или механизмы, которые уменьшают ослепление от дальнего света, обеспечивая лучшие условия видимости для водителя при встрече с другим транспортным средством.

Проблему, связанную с применением ближнего света, пытались также решить путем разработки полиэллипсоидной фары. При применении такой фары переход между освещенным и неосвещенным участками еще более резкий, чем в случае обычного европейского ближнего света (Helmers, Fernlund og Ytterbom, 1990). Сила света на освещенном участке больше, чем при обычном ближнем свете. Ультрафиолетовый свет посылается в диапазоне коротких волн, выходящем за диапазон волн, воспринимаемых человеческим глазом. Другими словами, ультрафиолетовый свет является своего рода "невидимым светом". Такой свет обладает свойством отражать (отбрасывать) свет от флуоресцирующих (самосветящихся) материалов или материалов, частично обладающих такими свойствами. При применении такого света водитель может видеть, например, дорожную разметку, дорожные столбы и другие предметы, покрытые флуоресцирующими материалами или содержащие такие материалы, раньше, чем при их освещении обычным ближним светом.

Боковые габаритные огни представляют собой небольшие фонари, смонтированные на боковой поверхности автомобиля для обозначения размеров. Боковые габаритные огни светятся белым светом спереди и красным светом сзади. Подобные фонари введены как обязательные в США (Kahane, 1989), но не являются общепринятыми в Европе.

Влияние на аварийность

Расстояние обнаружения как косвенная цель обеспечения безопасности дорожного движения

Влияние на количество ДТП большинства описанных выше мер по оснащения автомобиля внешними световыми приборами не исследовалось. В американском исследовании (Kahane, 1983) влияния на частоту ДТП рассматривается лишь влияние боковых маркировочных фонарей. Что касается других мер по технической оснащенности, то исследовалось только влияние расстояния обнаружения препятствий на проезжей части при движении в темное время суток.

Рис.4.7.1. Исследование расстояния обнаружения препятствия на проезжей части при встречном движении в темное время суток

Обычно создаются две различные ситуации. Наиболее обычной можно назвать "препятствие при встрече". В этой ситуации участвуют два автомобиля - "A" и "В". Автомобиль "В" стоит, а автомобиль "А" движется с данной скоростью в направлении автомобиля "В". В различных местах на полосе движения автомобиля "А", например, в точках 1, 2 или 3, имеется препятствие "Н", например, в виде манекена, лежащего на полосе движения. Расстояния 1, 2 или 3 между автомобилем "В" и препятствием изменяются в процессе эксперимента. Обычно препятствие располагают на в створе с автомобилем "В", т.е. в точке 1, или на небольшом расстоянии перед автомобилем "В", например, в точке 2. Испытания направлены на измерение расстояния обнаружения между автомобилем "А" и препятствием "Н" в различных условиях. Расстояние обнаружения между автомобилем "А" и препятствием "Н" является расстоянием между ними, когда водитель автомобиля "А" впервые обнаруживает препятствие. В точках 1, 2 или 3 осуществляется измерение этого расстояния.

Другую исследовавшуюся ситуацию можно назвать "видимость с включенным дальним светом". Автомобиль "В" не участвует в этом испытании. Автомобиль "А" движется с включенным дальним светом в направлении препятствия "Н". Расстояние обнаружения измеряется таким же образом, как и в вышеприведенном случае.

Имеются два фактора, которые изменяются при разных экспериментах. Первый относится к тому, где располагается препятствие "Н" относительно встречного автомобиля "В". Другой - это световые приборы автомобилей "А" и "В". В случае последнего фактора можно различать четыре различные условия испытания:

1) автомобили "А" и "В" оснащены обычными внешними световыми приборами; 2) только автомобиль "А" оснащен усовершенствованными световыми приборами, а автомобиль "В" имеет обычные внешние световые приборы; 3) только автомобиль "В" оснащен усовершенствованными внешними световыми приборами, а автомобиль "А" имеет обычные приборы; 4) оба автомобиля оснащены усовершенствованными внешними световыми приборами.

В данном случае первую ситуацию можно рассматривать как ситуацию дорожного движения до применения усовершенствованных световых приборов. Вторую и третью ситуации можно рассматривать как ситуацию дорожного движения, при которой 50% автомобилей оснащены усовершенствованными внешними световыми приборами и 50% не оснащены. Четвертую ситуацию можно рассматривать как ситуацию дорожного движения, при которой все автомобили оснащены усовершенствованными световыми приборами.

В Швеции был проведен ряд экспериментов, в которых влияние различных типов усовершенствованных световых приборов автомобилей на расстояние обнаружения препятствия исследовалось с применением описанной выше методики. Расстояние обнаружения препятствия можно рассматривать как выражение предела безопасности во время движения. В таком случае величина, обратная расстоянию обнаружения, может рассматриваться в качестве меры потенциального риска ДТП:

Потенциальный риск ДТП = 1 / расстояние обнаружения

Если определенный тип осветительного оборудования в данных условиях увеличивает расстояние обнаружения, например, с 70 до 90 м, потенциальный риск ДТП сократится с 1/70 = 0,0143 до 1/90 = 0,0111, т.е. на 22% (0,0111/0,0143 = 0,778). В следующем разделе представлено влияние различных типов внешних световых приборов на потенциальный риск ДТП, измеренный вышеуказанным способом. Необходимо понимать, что такая мера потенциального влияния на техническую оснащенность транспортного средства имеет большие ограничения и не обязательно свидетельствует о влиянии, которое внешние световые приборы оказывало бы на ДТП, если бы оно применялось в условиях реального дорожного движения. Важнейшими ограничениями являются:

• Влияние оборудования исследовалось лишь в небольшом количестве отдельных ситуаций дорожного движения, которые не отражают почти бесконечных изменений ситуаций, характерных для существующего дорожного движения.

• В реальных ситуациях дорожного движения часто встречаются визуальные помехи из-за загрязнения и моменты меняющегося расположения, которые отсутствуют при смоделированных ситуациях в условиях эксперимента. Кроме того, водители часто бывают неподготовлены к возникающей ситуации, в отличие от водителей в условиях испытаний, когда они заранее подготовлены к возможному возникновению препятствия. Такие условия могут привести к замедлению реакции водителей.

• При проведении опытов водителей инструктировали, чтобы они поддерживали постоянную скорость. В действительных дорожных условиях нельзя не учитывать того, что усовершенствованные внешние световые приборы автомобилей способствуют увеличению скорости или снижению внимательности. При этом предел безопасности снижается. По этим причинам влияние на потенциальный риск ДТП, как оно определено выше, следует рассматривать как максимальную оценку влияния, которое различные усовершенствованные световые приборы имели бы на фактический риск ДТП, если бы эти световые приборы использовалось в реальном дорожном движении.

Влияние применения усовершенствованных внешних световых приборов на расстояние обнаружения препятствия (потенциальный риск ДТП)

Влияние различных типов усовершенствованных световых приборов на расстояние видимости (потенциальный риск ДТП) исследовалось в работах следующих исследователей:

Rumar og Johansson, 1964 (Швеция, установка фар). Rumar, 1968 (Швеция, галогенные фары). Johansson, Rumar, Forsgren og Snoborgs, 1969А (Швеция, сила света и поляризованный свет). Johansson, Rumar, Forsgren og Snoborgs, 1969В (Швеция, сила света и поляризованный свет). Rumar, Helmers og Thorell, 1970 (Швеция, американская система ближнего света). Helmers og Rumar, 1974 (Швеция, сила света). Hisdal, 1974В (Норвегия, виражные и туманные фары). Knoblauch og Tobey, 1980 (США, аварийные фонари). Helmers og Ytterbom, 1984 (Швеция, уменьшенное ослепление дальним светом). Helmers, Fernlund og Ytterbom,1990 (Швеция, сила света и поляризованный свет). Helmers, Ytterbom og Lundkvist,1993 (Швеция, ультрафиолетовый свет). Fast, 1994 (Швеция, ультрафиолетовый свет).

Кроме того, Cox (Кокс, 1968) и Rumar (Румар, 1973) исследовали влияние загрязнения стекла фары и, тем самым, возможность усовершенствования стеклоочистителя и стеклоомывателя фар. Yerrell (1971) выполнил технические опыты по способу функционирования двух механизмов саморегулирующихся фар. На основании этих исследований влияние на потенциальный риск ДТП 100-процентного введения различных усовершенствований можно оценить на основе данных, приведенными в табл. 4.7.1. Таблица 4.7.1. Влияние различных типов усовершенствований фар автомобилей на потенциальный риск ДТП

Тип усовершенствования	Процентное изменение потенциального риска ДТП
	Лучшая оценка	Разброс в оценках влияния
Саморегулирующиеся фары	-15	( -22; -8)
Галогенные фары	-7	( -9; -5)
Аварийный ближний свет	-23	( -33; -13)
Удвоение силы света - стеклоомыватель фар	-5	( -8; -2)
Поляризованный свет	-29	( -55; -3)
Виражные/противотуманные фары	+6	( -2; +15)
Американский ближний свет	-4	( -11; +3)
Понижение ослепления дальним светом	+2	( -2; +6)
Полиэллипсоидные фары	-9	( -12; -6)
Ультрафиолетовый свет	-24	( -34; -14)

Влияние саморегулирующихся фар рассчитывается на основании изучения того, каким образом наклон фар вверх или вниз влияет на расстояние видимости. Исследовалось отклонение угла наклона в диапазоне от 2 наклона вниз до 5 вверх (Rumar og Johansson, 1964). Прежнее исследование в районе Осло (Hisdal, 1974А) показало, что приблизительно половина автомобилей имела отклонение угла, превышающее 0,25 . Наклон фар вниз был более обычным, чем наклон вверх. При небольших установках с погрешностью менее 1 влияние саморегулирующихся фар на расстояние видимости при движении в темное время суток было меньше, чем указано выше.

Галогенные фары обеспечивают несколько большие расстояния видимости, чем лампы накаливания. Разница между ними составляет порядка 5-10%. Американский ближний свет сокращает расстояние видимости приблизительно на 20%. Следует подчеркнуть, что возможное увеличение ослепления пешеходов и велосипедистов при применении таких фар не исследовалось. Загрязнение фар во время движения по сильно загрязненным дорогам может привести к уменьшению силы света до 90% (Cox, 1968; Rumar, 1973). Приблизительно 40% автомобилей движется по дорогам, которые посыпаются солью зимой, в Норвегии приходятся на дороги с влажным и нешероховатым покрытием (Vaa, 1995). На дорогах, которые не посыпаются солью, эта доля составляет приблизительно 14%. В таких условиях стекла фар загрязняются очень быстро. Стеклоомыватели и стеклоочистители фар, исходя из исследований влияния увеличения силы света, обеспечивают увеличение расстояния видимости при удвоении силы света.

Поляризованный свет увеличивает расстояние видимости почти на 30%, однако эта цифра является очень ненадежной. Кроме того, не учитывалось увеличение ослепления пешеходов, велосипедистов, водителей мопедов и мотоциклистов при применении такого света.

Считается, что виражные/противотуманные фары не увеличивают расстояния видимости. Проведенные наблюдения показывают, что туман должен быть очень плотным, чтобы выгоднее было применять противотуманные фары, чем ближнего света (Hisdal, 1974 В). При метеорологической видимости более 100 м применение противотуманных фар приводит к сокращению расстояния видимости.

Влияние аварийных сигналов оценивалось несколько иначе, чем влияние других типов световых приборов. Вместо расстояния видимости в качестве предела безопасности применяется время до столкновения. Время до столкновения зависит от того, насколько рано водитель заметит автомобиль, и какую он выберет скорость после обнаружения автомобиля с аварийными сигналами. Автомобили с аварийными сигналами объезжают с несколько меньшей скоростью, чем автомобили без таких сигналов, но разница является очень небольшой.

Уменьшение ослепления дальним светом не оказывает положительного влияния на расстояние видимости. Повышение вероятности ослепления, которому способствует такой свет, перевешивает преимущества от увеличения собственной видимости. В Швеции исследовали также встречный свет, названный "REMARK" (Moren og Olausson, 1986). Он представляет собой в принципе дополнительный дальний свет, который освещает только правую обочину дороги и не направлен на встречные автомобили. 100 профессиональных водителей попросили оценить этот свет после испытания в обычном дорожном движении. Больше половины из них считали, что этот свет увеличивал расстояние видимости при встрече с транспортным средством. Было опрошено также 100 водителей встречных автомобилей. 30% из них заявили, что встречный свет ослеплял их.

Полиэллипсоидная фара увеличивает расстояние видимости почти на 10%. Однако вследствие резкого перехода между освещенным и неосвещенным участками такие фары очень чувствительны к регулировке.

Ультрафиолетовый свет увеличивает расстояние видимости, в особенности до отражающих материалов. Светлосерые и черные материалы обнаруживаются при применении ультрафиолетового света не раньше, чем при применении обычного света.

Влияние боковых фонарей на частоту ДТП

Американское исследование (Kahane, 1983) свидетельствует о том, что применение боковых маркировочных фонарей на автомобилях сокращает количество боковых столкновений в темное время суток приблизительно на 8% ( 1,5%) - для ДТП с травмами людей и приблизительно на 7% ( 1%) - для ДТП с материальным ущербом.

Влияние на пропускную способность дорог Влияние описываемых в данном разделе мер по технической оснащенности на пропускную способность документально не подтверждено. Меры по применению более совершенных внешних световых приборов, которые способствуют более спокойному движению в темное время суток, как ожидается, приведут к увеличению интенсивности движения в темное время суток (смещение времени поездок) и скорости.

Влияние на окружающую среду Нет документального подтверждения влияния мер по технической оснащенности, рассматриваемых в данном разделе, на окружающую среду. Для некоторых из таких мер увеличение ослепления пешеходов, велосипедистов, водителей мопедов и мотоциклистов может представлять проблему. Увеличение количества световых сигналов на автомобиле увеличивает потребление тока и, следовательно, расход топлива. А это может привести к увеличению выброса выхлопных газов. Влияние типов световых приборов, упоминавшихся выше, на расход горючего и выброс выхлопных газов не подтверждено экспериментальными данными.

Затраты

Расходы на внешние световые приборы, на которые распространяется предписание об их обязательном применении, включены в стоимость автомобиля и их бывает трудно выделить. Галогенная лампа для фары легкового автомобиля в Норвегии стоит приблизительно 50 крон. Если галогенные фары являются отдельным оборудованием, дополнительные расходы оцениваются приблизительно в 100-150 крон за комплект фар. В настоящее время новые автомобили обычно оснащаются галогенными фарами. Установленные на заводе стеклоочистители и стеклоомыватели фар стоят приблизительно 200-300 крон.

В американском исследовании (Kahane, 1983) расходы на боковые габаритные огни оцениваются в 21 доллар (в ценах 1982 г.) на автомобиль в течение его срока службы. Расходы распределялись следующим образом: приблизительно 17 долларов на установку и приблизительно 4 доллара на увеличение расхода бензина и расходы на смену ламп. В норвежских кронах (в ценах 1995 г.) это составляет приблизительно 250-275 крон.

Эффект от средств, вложенных на реализацию мероприятий Трудно делать точные оценки отношения выгоды и затрат, пока влияние от применения мер по оснащенности современными световыми приборами на частоту ДТП, и на расходы изучено мало, как это обстоит в настоящее время.

В американском исследовании отношения выгоды и затрат в связи с применением боковых маркировочных сигналов (Kahane, 1983) пришли к выводу, что лучшей оценкой общей ежегодной выгоды в США (в ценах 1982 г.) является сумма в 347 млн. долларов с диапазоном разброса от 213 до 488 млн. долларов. Лучшая оценка общих расходов составила 261 млн. долларов. Лучшей оценкой соотношения выгода/затраты является значение приблизительно 1,3 с диапазоном разброса от приблизительно от 0,8 до 1,9. Неизвестно, можно ли эти результаты перенести на Норвегию.

В темное время суток в Норвегии ежегодно происходит приблизительно 2800 ДТП с травмами людей, отмечаемых в полицейских отчетах. Если предположить, что эта цифра была бы на 5% больше, если бы на автомобилях не применяли галогенные фары, то это даст увеличение количества дорожно-транспортных происшествий на 140 ДТП в год. Ежегодные потери от этих ДТП, составляют приблизительно 280 млн. крон. Дополнительные расходы на автомобиль в год на галогенные фары не известны, но, исходя из вышеприведенных цифр, их можно оценить приблизительно в 15 крон на автомобиль в год, в пересчете на ежегодные выплаты. При наличии 2 млн. автомобилей это составит дополнительные расходы в 30 млн. крон в год. Это указывает на то, что выгода от применения галогенных фар превышает расходы (отношение 280/30 = приблизительно 9).

Из 2800 ДТП с травматизмом в темное время суток приблизительно 560 приходятся на боковые столкновения на перекрестке. Если бы все автомобили имели боковые габаритные огни, 7% таких ДТП можно было бы избежать, т.е. приблизительно 40 ДТП в год. Общие расходы, связанные с такими происшествиями, составляют приблизительно 80 млн. крон в год. Исходя из американских сумм расходов, ежегодные расходы на автомобиль в год на боковые габаритные огни можно оценить приблизительно в 80 крон. В целом для автомобильного парка Норвегии это составляет 160 млн. крон. Это свидетельствует о том, что общественно-экономическая выгода в Норвегии от применения боковых габаритных огней является маловероятной (80/160 = 0,5).

20% ДТП с травматизмом, зарегистрированных в полицейских отчетах, происходят на влажном, нешероховатом дорожном покрытии. В зимний период эти происшествия составляют порядка 600 в год. Если предположить, что последовательное применение стклоочистителей и стеклоомывателей фар может предотвращать 5% таких ДТП, то это даст сокращение на 30 ДТП в год. Сэкономленные расходы, связанные с такими происшествиями, составят приблизительно 60 млн. крон в год. Ежегодные расходы на автомобиль на стклоочиститель и стеклоомыватель фар можно оценить приблизительно в 30 крон (ежегодные выплаты). Общие расходы составят приблизительно 60 млн. крон. Этот расчет показывает, что применение в Норвегии стеклоочистителей и стеклоомывателей фар может быть выгодной мерой по технической оснащенности (отношение выгоды к затратам составит 60/60 = 1,0).