照明和光信號裝置對客車安全性的影響分析

葉袁洪，郭 松，陳小華

（重慶車輛檢測研究院國家客車質量監(jiān)督檢驗中心，重慶 401122）

安全性是客車運行中一個極為重要的指標。客車燈具擔負著照明和指示信號兩種功能，是主動安全性的重要內容。世界汽車安全事故統(tǒng)計資料表明，夜間發(fā)生的交通事故是白天的三倍，照明狀況不良時的事故率又是照明良好時的三倍[1-2]。我國早在1984 年就參照ECE 法規(guī)制定了相應的汽車燈具標準。目前，客車公告新產品申報強檢項目已達100 余項，其中與燈具相關的強檢項目就多達30 余項，其涉及內容主要包括照明和光信號裝置的光度性能、環(huán)境試驗及安裝要求。由此可見，燈具在客車安全中的地位十分重要[3]。

1 照明裝置試驗

照明裝置主要指前照燈和前霧燈，同時也包括牌照燈、車內燈和儀表燈等。

1.1 前照燈

前照燈是提供遠光，或近光，或遠、近光，照明車輛前方道路的燈具，它不僅關系到車輛自身的安全，而且關系到對面行駛車輛及行人和其他物體的安全，在客車夜間行駛中具有非常重要的作用。我國現(xiàn)行的前照燈標準GB 4599-2007《汽車用燈絲燈泡前照燈》[4]自2008 年6 月1 日開始實施。與舊標準GB 4599-1994 相比，它對前照燈近光的配光要求更加嚴格，且增加了前照燈的配光穩(wěn)定性試驗、配光鏡或材料試樣試驗及整燈試驗，以保證前照燈配光性能的穩(wěn)定性和配光鏡、反射鏡等材料的長期有效性[5]。

前照燈近光是一種不使對方眩目的近距離照明光束，其配光性能直接影響車輛前行時路面的照明狀況和對方行駛車輛駕駛員和行人的視野[6]。自GB 4599-2007實施以來，重慶車輛檢測研究院國家客車質量監(jiān)督檢驗中心進行了大量的客車前照燈配光性能公告及3C 認證試驗。近光試驗不合格主要表現(xiàn)在：Ⅲ區(qū)明暗截止線上方偏亮；75R 點和50R 點偏暗；Ⅲ區(qū)中規(guī)定的8個點不夠亮。如圖1 所示，當Ⅲ區(qū)偏亮時，會導致B50 L 點也偏亮。由于B50 L 點在車輛實際運行中相當于50 m 外迎面汽車駕駛員眼睛的位置，從而使對方駕駛員炫目，嚴重影響對方行駛車輛的安全；當Ⅲ區(qū)偏暗時，其中的8個點不夠亮，這種情況會降低道路其他使用者對該車輛的辨識性；若75 R 點和50 R 點的配光值達不到標準要求，則近光燈在50 m 外不能起到較好的照明作用，影響行車安全[7]。

前照燈遠光是在車輛前方道路無其他使用者時所使用的一種遠距離照明光束。在檢測過程中，極少發(fā)現(xiàn)遠光燈配光性能不符合標準要求。但在實際應用中，恰好達到標準限值要求的遠光燈卻不能起到較好的照明作用。為了增強客車的夜間遠距離照明，可采用增加遠光光源數(shù)量或采用較高發(fā)光效率的光源等方式實現(xiàn)。

配光性能穩(wěn)定性試驗是為了保證前照燈長時間使用后其配光性能不發(fā)生明顯變化。重慶車輛檢測研究院國家客車質量監(jiān)督檢驗中心就該項目進行了多次試驗，發(fā)現(xiàn)有少數(shù)前照燈反射鏡配光鍍層材料由于受熱影響而翹曲、剝離或出現(xiàn)氣泡，如圖2 所示。也有前照燈由于散熱性能不好而導致在試驗污染的前照燈試驗后配光鏡內側出現(xiàn)積水，如圖3 所示。這些缺陷勢必破壞其配光分布和照度的穩(wěn)定性，影響行車安全。

前照燈一般采用PC（聚碳酸酯）作為配光鏡材料，但PC 材料磨耗系數(shù)大，易磨損。為了降低前照燈配光鏡的磨耗系數(shù)，配光鏡表面通常噴涂一層無色透明的特殊油漆——俗稱UV 涂層，以提高前照燈的性能[8]。根據(jù)GB 4599-2007 的要求，必須對該類前照燈進行機械磨損試驗，以模擬測試行車過程中沙粒撞擊前照燈配光鏡所產生的影響。試驗證明，前照燈抗磨損能力與配光鏡表面的UV 涂層材料及其噴涂工藝密切相關，提高前照燈配光鏡的抗磨損能力，才能保證其良好的透光性，從而保證前照燈的配光分布特性不受影響。

光源輻照試驗（即人工氣候加速老化試驗）是用等效的環(huán)境因素加速其老化過程，從而模擬一段時間后配光鏡表面的情況是否符合標準的要求。雖然該試驗并不能完全等同于自然氣候老化，但其試驗結果對評估前照燈的耐候性具有非常重要的參考價值。對于未通過光源輻照試驗項目的前照燈，在使用一段時間后，亮度會明顯下降，配光鏡表面UV 涂層耐候性不足、老化嚴重是透光性能變差最重要的原因之一。當涂層老化后，配光鏡表面會出現(xiàn)裂紋、屑片等現(xiàn)象。隨著透光性能的降低，部分光線無法有效射出，進而增加了燈體內部的熱量，影響前照燈壽命，降低了行駛的安全性。

1.2 前霧燈

前霧燈兼有照明和信號兩種功能。它是在霧、雪、雨或塵埃彌漫等有礙可見度的天氣情況下，為改善車輛前部道路照明和使迎面來車易于發(fā)現(xiàn)車輛的燈具。GB 4660-2007《汽車用燈絲燈泡前霧燈》[9]型式試驗的測試項目與前照燈基本相同，并且以上對前照燈穩(wěn)定性試驗、機械磨損試驗和光源輻照試驗的分析對于前霧燈同樣適用，在此不再累述。

從以往的前霧燈配光性能測試結果看，與標準的符合性情況不太理想，主要問題集中在明暗截止線不夠清晰和H-H 線上的照度超出了標準最大限值的要求。從使用安全性的角度看，希望盡量減小前霧燈在明暗截止線上方的亮度，以降低會車時對方駕駛員的眩目感，同時增大前霧燈在明暗截止線下方的照度，以便更好地改善車輛前方的道路照明。因此，企業(yè)在設計前霧燈外觀和結構時，應充分考慮前霧燈的光型和亮度分布，以滿足GB 4660-2007 對前霧燈配光性能的要求。

2 光信號裝置試驗

光信號裝置主要包括各種信號燈和反射器，其主要功能是向其他道路使用者表明本車的存在，以及本車將要轉向或正在制動減速等，以引起對其注意。

2.1 信號燈

信號燈主要通過發(fā)光強度、光色及工作狀態(tài)等特性區(qū)分其功能。位置燈和示廓燈的發(fā)光強度只為證明車輛的存在和標明車輛的寬度，所以發(fā)光強度都比較弱。轉向燈光色均為琥珀色，根據(jù)其在車輛上的安裝位置和功能不同共分為6 類。為了保證前轉向燈在近光燈和前霧燈工作的情況下的辨識性，又將前轉向燈分為1 類、1a類和1b 類，距離近光燈和前霧燈越近，其發(fā)光強度要求越大。由于很多車輛的制動燈與后位燈是混合安裝的，為了區(qū)分這兩種信號，要求制動燈的亮度是后位燈的5倍以上。某種程度上，倒車燈兼有照明和信號兩種功能。倒車燈在H-H 線下5°以上的配光分布主要起信號作用，而H-H 線下5°以下的配光分布主要起照明作用。因此，倒車燈在垂直方向上的最大限值有很大差別。

信號燈的配光要求相對前照燈和前霧燈較為簡單，但從以往的信號燈檢測結果看，還是存在一些問題。

1）燈具生產企業(yè)在對信號燈進行配光設計時，因未充分考慮配光鏡外觀圖案對配光的影響，導致照度分布不均勻。

2）對于多個信號燈組合的尾部燈具，由于各個信號燈的基準軸線不平行，致使部分信號燈的中心光強分布不在車輛的基準軸線上。

3）在前轉向燈設計時，未充分考慮其與近光燈和前霧燈的距離而導致前轉向燈照度不夠。

4）倒車燈的設計并未同時體現(xiàn)照明和信號功能。

這些設計和制造過程中的不足都將不同程度地影響信號燈在客車行駛過程中的功能發(fā)揮。

2.2 反射器

客車反射器主要包括后反射器和側反射器，主要用于反射后方或側面車輛照明燈具的光線，以提示前方或側面有車輛存在。因此，反射器的光度特性尤為重要。但部分企業(yè)忽略了反射器反光具有方向性這一特性，造成目視觀測較亮的反射器卻達不到光度限值要求。企業(yè)在設計和制造反射器時，應將反射光線匯聚至反射器法線方向上；也有企業(yè)忽略了反射器的耐環(huán)境特性，造成部分反射器不能通過耐透水性試驗或耐腐蝕試驗，如圖4 所示。

照明和光信號裝置的配光性能對客車安全性至關重要，但照明和光信號裝置的安裝也不容忽視。只有完全按照GB 4785-2007 的要求進行安裝，才能保證其配光性能的有效性，實現(xiàn)其照明和指示信號的正常功能。

3 有關建議

照明和信號裝置是客車安全技術發(fā)展的一個重要方面。隨著客車系統(tǒng)對燈具照明功能和信號功能要求的提高，客車燈具應從多個角度創(chuàng)新和發(fā)展。首先從燈具配光鏡的材料上進行創(chuàng)新，應盡可能選擇高透過率、高耐磨性和耐溫特性的材料，以提高燈具的壽命和能效；其次從燈具的光源著手，結合電子技術，發(fā)揮氣體放電燈、LED 等新型光源的優(yōu)勢，以改善燈具的配光效果，提高駕駛安全性[10]；從我國的燈具標準體系上來說，雖已比較健全，但技術內容相對滯后。由于越來越多的新技術、新材料被應用于客車燈具的設計和制造，因此，其標準也要不斷修訂、補充新內容，促進燈具技術發(fā)展，從而提高客車的主動安全性。

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[2]徐大偉.世界汽車安全性技術法規(guī)與標準的研究[D].武漢：武漢理工大學，2007.

[3]馬明，高凱，駱紅，等.汽車燈具安全標準法規(guī)應予高度重視——中國與歐洲汽車燈具安全標準法規(guī)對比分析[J].中國標準化，2010，（7）

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[5]張雄.汽車燈具歐美中三大標準中環(huán)境試驗的對比分析[J].客車技術與研究，2009，31（3）：47-49.

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[7]馮昱華.POLO 燈具配光[J].照明工程學報，2003，（4）

[8]郭強，何文博，李劍峰，等.客車前照燈UV 涂層耐老化評價方法分析[J].客車技術與研究，2011，33（5）：57-59.

[9]GB 4660-2007，汽車用燈絲燈泡前霧燈[S].北京：中國標準出版社，2007.

[10]郭松.汽車燈具出口認證配光性能測試[J].客車技術與研究，2010，32（2）：23-26.