5.4. Система автономного освещения автомобиля

Видимость дороги и объектов характеризует зрительный процесс водителя и возможность обнаружения объекта. Физиологическая видимость зависит от яркости фона L_ф (адаптации) и объекта L_об, угловых размеров и оценивается величиной яркости контраста

Чем выше К, тем виднее объект и легче распознается объект. Видимость принято определять как отношение фактического контраста к пороговому его значению

где L_ф, кД/м ; а и в — постоянные коэффициенты.

При освещении объектов в темное время суток автомобильными фарами работа зрительного анализатора водителя осложняется из-за неравномерного распределения яркости в поле зрения, движения автомобиля, дорожных и метрологических условий, влияющих на прозрачность атмосферы и лобового стекла, слепящим действием фар встречных автомобилей и т.д.

Количественной мерой ослепления является коэффициент

где — разность пороговых яркостей при наличии слепящих источников; — то же, при их отсутствии.

Ослепление отсутствует при с = 1; если с > 1, то слепящий источник воздействует на водителя.

С дальностью видимости связаны важнейшие параметры движения — скорость и остановочный путь автомобиля. Безопасность движения по условиям дальности видимости объектов на дороге определяется величиной остановочного пути

где _п — эмпирический коэффициент, учитывающий увеличение реакции водителя ночью,  0,5.

Как известно, все выпускаемые автомобили оснащают головными фарами ближнего и дальнего света. Также на них устанавливают широкоугольные противотуманные фары, прожекторы дальнего света, фары заднего хода. Нормативными документами, регламентирующими количество, расположение, цвет, углы видимости и светотехнические характеристики фар, являются ISO-R303, Правила №№ 1, 19, 20, 48 ЕЭК ООН.

Для имитации перспективы автомобильной дороги и информационных зон (дорога, элементы ее устройства, пешеходы, другие участники движения, случайные предметы и выбоины дороги и т.д.), а также для сопоставления светотехнических характеристик фар с контрольными зонами и точками служат измерительные экраны (рис. ).

В правилах ЕЭК ООН светораспределение фар нормируется в единицах освещенности, люксах (лк):

где Е — вертикальная освещенность, создаваемая фарой на измерительном экране, лк; I — сила света в заданном направлении, кg; S — расстояние от фары до измерительного экрана, м.

На рис. Показаны разметка измерительного экрана для ближнего света. Подобные экраны существуют для фар дальнего и противотуманного светов.

Фары ближнего света должны быть расположены спереди, на равном расстоянии от плоскости симметрии автомобиля, при одинаковой высоте и в одной плоскости. Они предназначены для освещения дороги впереди автомобиля с минимальным ослеплением водителей других АТС. Цвет фар должен быть белым или желтым, но одинаковым.

47 Перспектива двухполосной автомобильной дороги с контрольными точками и зонами(числа означают расстояние до автомобиля в метрах):

НН – линия горизонта; R – точки, расположенные справа от оси дороги; L– точки, расположенные слева от оси дороги;I – зона, находящаяся непосредственно перед автомобилем; II – зона максимальной освещенности при дальнем свете; III – неосвещенная зона выше светло-темной границы; IV – зона максимальной освещенности при блежнем свете;

48 Разметка контрольного экрана для европейского асимметричного ближнего света (размеры указанны с см):

VV – ось правой полосы движения; НЕ – траектория движения глаз водителя встречного автомобиля; HG – правя обочина дороги; HG’-осевая линия дороги; HF –левая обочина дороги; HF’ –траектория движения встречного автомобиля; I – IV - на рис 47;

Рис.56. Перспектива двухполосной автомобильной дороги с контрольными точками и зонами (а) и разметка контрольного экрана для европейского асимметричного ближнего света (б)

В настоящее время на автомобилях установлены фары европейской или американской асимметричными системами ближнего света. В фарах европейской системой светораспределения оптический элемент сделан в виде параболического отражателя с углом охвата более 180⁰. Нить накала ближнего света перекрывается снизу непрозрачным экраном для устранения лучей, направленных в сторону глаз водителей встречного транспорта. Благодаря специальной формы экрана достигается увеличение силы света в направлении правой стороны.

Точка В50L на измерительном экране характеризует расположение глаз водителя встречного автомобиля. Сила света в этом направлении не должна превышать 200 кg. В зоне III сила света в любой ее точке не должна превышать 440 кg. Из точки 50R и 75R находятся на правой обочине и сила света в них должна быть не менее 3750 кg (согласно Правилам 1). Впереди автомобиля в зоне IV на участке между расстояниями 25-50 м по всей ширине сила света должна быть не менее 1250 кg в любой точке.

О слепящем действии светового пучка фар можно судить по средней силе света, рассчитываемой по выражению:

где I_III — сила света фары в направлении зоны III.

Показатель видимости

Нить накала ближнего света фары с американской системой расфокуссирована вверх и влево в фронтальной плоскости. При этом работает весь отражатель и лучи, исходящие от вершинной части отражателя, направлены вверх и влево, а система микроэлементов стеклянного рассеивателя позволяет направить их вниз и вправо. Поэтому световой пучок ближнего света имеет также несимметричный характер. Светораспределение регламентируется величиной силы света в интегральных точках. Например, сила света в точке В50L составляет около 800 кg.

Показатель видимости k, рассчитанный по формуле ( ), для американской фары почти в 2 раза выше, чем определяемый по правилам ЕЭК ООН.

Фары дальнего света с европейской и американской системами принципиально не различаются. Чаще всего дальний свет совмещается в одной фаре с ближним. Нити накала дальнего света расположены в фокусе отражателя и рассеивателя, перекрывающего световое отверстие отражателя. Это позволяет получить параллельный пучок света большой силы с незначительным углом рассеивания.

Для анализа требований, предъявляемых к дальнему свету, совмещают контрольные дороги. Точка Н (рис. ) — точка схода перспективных линий характеризует направление предельной дальности видимости дороги водителем. Сила света в этом направлении составляет около 30000 кg. Группа других точек на линии Н характеризует видимость дороги и обочины, а группу точек ( типа 0,5Д-12L, 3Д-12R и др.) характеризует видимость обочины и придорожной полосы в диапазоне 20-75 м от автомобиля.

Широкоугольно-противотуманный свет. При прохождении через слой туманной атмосферы световой поток частично поглощается, остальная (большая) часть его рассеивается, что приводит к ослаблению светового потока и образованию светящейся толщи атмосферы вдоль линии зрения водителя. Расстояние между фонарями составляет около 1100-1400 мм и расположены они на высоте 500-800 мм. Угол рассеивания светового пучка противотуманной фары в горизонтальной плоскости должен быть не менее 45⁰, что позволяет использовать их при движении в горизонтальной плоскости с многими закруглениями вследствие освещения участка дороги, лежащего за поворотом. Кроме этого, светораспределение широкоугольно-противотуманных фар является близким к идеальному для движения по неосвещенным улицам города и населенных пунктов при движении со скоростью 8-14 м/с.