輕卡外后視鏡視野盲區(qū)及解決方法研究

解學(xué)敏，胡松，王蕾

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

輕卡作為現(xiàn)代化交通工具之一，是城際、城鄉(xiāng)和區(qū)域之間商品、貨物流通的紐帶，在我們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜匾慕巧虼巳藗儗?duì)于輕卡的安全性要求也越來(lái)越高。車輛的安全運(yùn)行，與駕駛員接受信息正確與否、信息輸入裝置的多少和快慢有著重要的關(guān)系。在車輛行駛過(guò)程中，有80%的信息是靠視覺(jué)得到的，確保良好的視野是預(yù)防交通事故的必要條件。

駕駛員后方視野是駕駛員借助后視鏡間接觀察到的范圍。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的要求：后視鏡在水平方向的位置應(yīng)處于前直線視線的左右各60°（45°頭部自然轉(zhuǎn)角與15°眼睛自然轉(zhuǎn)角之和）范圍內(nèi)；在垂直方向的位置上處于前直視線上下個(gè)45°（30°頭部自然轉(zhuǎn)角與15°眼睛自然轉(zhuǎn)角之和）范圍內(nèi)。

1 輕卡外后視鏡的特點(diǎn)

輕卡在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了滿足法規(guī)的間接視野要求，需要安裝以下五類間接視野裝置——主外視鏡（Ⅱ類）、內(nèi)視鏡（Ⅰ類）、廣角外視鏡（Ⅳ類）、補(bǔ)盲外視鏡（Ⅴ類）及前視鏡（Ⅵ類）。主外視鏡是輕卡最重要的間接視野裝置，具有相對(duì)較大且真實(shí)的視野，是駕駛員行車觀察視鏡時(shí)使用最多鏡子；而內(nèi)后視鏡觀察到的后方視野，受輕卡產(chǎn)品功能的影響和約束，在行駛中會(huì)被后方貨物或貨廂遮擋，使用較少；因此駕駛員得到的后方視野更多來(lái)自于外后視鏡。若輕卡車輛外后視鏡的視野受到影響，出現(xiàn)盲區(qū)或視野不足，會(huì)給駕駛員行車安全帶來(lái)巨大的隱患。

對(duì)于已安裝于車身上某款后視鏡而言，其安裝位置及曲率基本上是固定不變的，此時(shí)影響外后視鏡視野的主要因素是整車最大外寬。乘用車車身部分就是最寬處，一款車型的最大外寬是固定不變的；但對(duì)于輕卡而言，最寬處往往不是在車身部分，而是在貨箱部分，而且同一車型，往往同時(shí)會(huì)配備兩款甚至是更多款不同寬度的貨箱，此時(shí)，該種車型其最大外寬是變化的。因此，同一車型配同一后視鏡時(shí)因貨箱狀態(tài)的不同，導(dǎo)致其外后視鏡視野不同，這是輕卡外后視鏡視野區(qū)別乘用車最主要的特點(diǎn)之一。

2 輕卡外后視野盲區(qū)分析

阻礙駕駛員視線的物體稱為視野障礙。被視野障礙擋住而駕駛員看不見(jiàn)的區(qū)域稱為盲區(qū)。外后視鏡視野盲區(qū)，是指駕駛員通過(guò)外后視鏡無(wú)法觀察到車輛后方的影響行車安全的某些區(qū)域。

2.1 輕卡外后視野區(qū)域法規(guī)要求

《GB 15084-2013 機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求》中對(duì)Ⅱ類主外視鏡駕駛員一側(cè)和乘員一側(cè)的視野規(guī)定如下。

駕駛員一側(cè)的外視鏡。視野應(yīng)滿足以下要求：駕駛員至少能看到5000mm寬、由平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過(guò)駕駛員一側(cè)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點(diǎn)后方 30000mm的水平路面部分。同時(shí)，駕駛員應(yīng)能夠看到從駕駛員兩眼點(diǎn)的垂直后方 4000mm的點(diǎn)開(kāi)始、寬1000mm，由平行于車輛垂直縱向平面并通過(guò)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所限定的路面。

乘員一側(cè)的外視鏡。視野應(yīng)滿足以下要求：駕駛員至少能看到5000mm寬、由乘員一側(cè)平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過(guò)乘員一側(cè)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點(diǎn)后方 30000mm的水平路面部分。同時(shí)，駕駛員應(yīng)能夠看到從駕駛員兩眼點(diǎn)的垂直后方4000mm的點(diǎn)開(kāi)始、寬1000mm、由平行于車輛垂直縱向平面并通過(guò)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所限定的路面。

圖1 II類主外視鏡的視野

2.2 外后視野盲區(qū)分析

輕卡外后視鏡的常見(jiàn)的視野問(wèn)題具體表現(xiàn)在：

1）調(diào)整外后視鏡，不能通過(guò)外后視鏡觀察到 GB 15084-2013法規(guī)中對(duì)規(guī)定的視野區(qū)域；即不滿足法規(guī)要求。

2）調(diào)整外后視鏡，可以通過(guò)外后視鏡觀察到GB 15084-2013法規(guī)中對(duì)規(guī)定的視野區(qū)域，但由于受貨箱邊板附近某些部件的遮擋，無(wú)法觀察到車輛尾部最外寬處附近區(qū)域；即滿足法規(guī)要求，但不滿足客戶使用需求。

造成后視鏡視野存在盲區(qū)問(wèn)題的原因，主要有兩個(gè)方面：

1）設(shè)計(jì)原因。后視鏡設(shè)計(jì)之初未能考慮到某些影響后視鏡視野的因素，導(dǎo)致設(shè)計(jì)后視鏡不滿足視野法規(guī)要求；即外后視鏡設(shè)計(jì)本身的問(wèn)題。

2）市場(chǎng)原因。由于用戶需求不斷變化，增加了更寬的貨箱狀態(tài)或用戶自行改裝貨箱，導(dǎo)致整車寬度超出原有后視鏡視野所允許整車最大寬度，導(dǎo)致后視鏡視野區(qū)域不滿足要求；即外后視鏡與貨箱（整車最外寬）不匹配。

3 外后視鏡視野盲區(qū)的解決方案

解決外后視鏡視野盲區(qū)主要從外后視鏡和貨箱兩個(gè)部件入手，提出了下面五種解決思路。

3.1 改變主外后視鏡鏡面曲率半徑

作為后視鏡的一個(gè)基本參數(shù)，后視鏡曲率半徑直接關(guān)系到后視鏡的視野大小和影像質(zhì)量。因此凸面鏡改變鏡片的曲率半徑，是最直接改變后視野的方法。

眾所周知，凸面鏡可以擴(kuò)大視野，隨著曲率半徑R的減小視野增大，視野增大倍數(shù)m同曲率半徑R的關(guān)系如下：

——視線與反射中心夾角

其中 QT——凸面（球）鏡視域角（雙目）

QP——平面鏡視域角（雙目）

d——目距

h'——像高

同時(shí)， 《GB 15084-2013 機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求》中規(guī)定，Ⅱ類主外后視鏡球面鏡面R值不應(yīng)小于1200mm。

通過(guò)改變曲率半徑的方法來(lái)改善視野時(shí)，需要考慮以下條件的限制：

1）法規(guī)要求。改變曲率半徑后的后視鏡必須滿足 GB 15084-2013所規(guī)定的視野要求和曲率半徑要求。

2）曲率半徑太小的后視鏡會(huì)使圖像失真，使駕駛員產(chǎn)生眩暈感，影響行車安全。

此方法對(duì)于新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品、成熟產(chǎn)品和市場(chǎng)服務(wù)都具有一定的適用性。

3.2 改變主外后視鏡鏡片大小

改變主外后視鏡鏡片大小，也是一個(gè)改善視野直接、簡(jiǎn)單的方案。一般后視鏡鏡片越大，視野范圍越大。通常確定鏡片大小是否合適的原則是：能清楚地反映法規(guī)所規(guī)定的后視野。

《GB 15084-2013 機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求》中規(guī)定，Ⅱ類主外后視鏡反射面尺寸應(yīng)滿足以下要求：

——能在反射面上繪出以a為底邊，高為40mm的矩形；

——在反射面上還能繪出與矩形高平行的線段，其長(zhǎng)度為b；

其中，a的最小值為，b的最小值為200，單位為mm。

通過(guò)改變鏡片大小的方法來(lái)改善視野時(shí)，需要考慮以下因素：

1）法規(guī)要求。改變后的鏡片尺寸必須進(jìn)行校核，使其滿足GB 15084-2013中所規(guī)定后視野范圍要求和鏡面尺寸大小的要求。

2）外后視鏡鏡片太大可能會(huì)影響前方視野，同時(shí)不需要的影物會(huì)映入鏡中，易分散駕駛員的判斷力。

3）外后視鏡鏡片太大可能會(huì)對(duì)鏡桿、支座的承重受力產(chǎn)生影響，需要同步對(duì)鏡桿、支座等進(jìn)行受力分析，以保證其可靠性和耐久性。

此方法對(duì)于新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品、成熟產(chǎn)品和市場(chǎng)服務(wù)都具有一定的適用性。

3.3 改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式

常見(jiàn)的輕卡外后視鏡主要為桿式后視鏡和框架式后視鏡。桿式后視鏡通常固定在駕駛室本體上（前圍鈑金），如下圖2；框架式后視鏡通常固定在車門(mén)上（如下圖3），但也有極少數(shù)輕卡的框架后視鏡固定在駕駛室本體上（前圍和頂蓋），如下圖4。

圖2 桿式外后視鏡

圖3 框架式外后視鏡（車門(mén)上）

圖4 框架外后視鏡（駕駛室本體上）

一般來(lái)講，由于框架后視鏡的穩(wěn)定性好、防抖動(dòng)效果好，故其視野優(yōu)于桿式后視鏡；另外，相同鏡桿長(zhǎng)度下，外后視鏡安裝在車門(mén)上的方式視野要優(yōu)于安裝在駕駛室本體上，原因是前者鏡桿的有效長(zhǎng)度比后者長(zhǎng)。過(guò)去，載重較小的窄體輕卡多采用桿式后視鏡，但隨著客戶對(duì)安全和舒適性的要求不斷提高、法規(guī)要求愈來(lái)愈嚴(yán)格，框架后視鏡已然成為輕卡外后視鏡的主流結(jié)構(gòu)形式。

通過(guò)改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式方法來(lái)改善視野時(shí)，需要考慮以下因素的影響：

1）法規(guī)要求。改變后的視鏡必須滿足 GB 15084-2013中的要求。

2）整車公告和CCC認(rèn)證。對(duì)于同一車型，若將桿式后視鏡改為框架后視鏡，或?qū)惭b在駕駛室本體上的框架式后視鏡改為安裝在車門(mén)上，都不屬于公告和CCC認(rèn)證中同一結(jié)構(gòu)型式的判定范圍，故更改前后整車公告和CCC認(rèn)證均不能視同。而更改整車公告的認(rèn)證周期長(zhǎng)，認(rèn)證費(fèi)用也較高。

3）開(kāi)發(fā)周期和成本。改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式的同時(shí)，后視鏡的安裝、固定方式需同步更改，因此需同步開(kāi)發(fā)駕駛室鈑金相關(guān)模具，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，整改費(fèi)用也相對(duì)較高。

由上可知，改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式的方法不適用于成熟產(chǎn)品的改進(jìn)和市場(chǎng)問(wèn)題車型的市場(chǎng)服務(wù)，適合全新產(chǎn)品和換代產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)后視鏡的設(shè)計(jì)。

3.4 增加鏡桿長(zhǎng)度

對(duì)于成熟的輕卡產(chǎn)品，若出現(xiàn)視野不足或視野盲區(qū)問(wèn)題，最常用的方法就是增加鏡桿長(zhǎng)度。 作為解決市場(chǎng)問(wèn)題的臨時(shí)服務(wù)方案，為客戶更換增加鏡桿長(zhǎng)度的后視鏡，該方法直接有效、便于操作。

但采用增加鏡桿長(zhǎng)度來(lái)改善視野時(shí)，也需要注意以下事項(xiàng)：

1）法規(guī)要求。改變后的視鏡必須滿足 GB 15084-2013中的要求，且在GB 15084-2013中規(guī)定“當(dāng)車輛處于最大設(shè)計(jì)滿載質(zhì)量狀態(tài)下，且外視鏡的最低邊緣距地面高度小于1800mm時(shí)，其單側(cè)視鏡外伸尺寸比未裝視鏡時(shí)車輛的最大寬度不應(yīng)超出250mm。

2）鏡桿和支座的受力情況。需要在方案設(shè)計(jì)階段對(duì)更改后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，避免行駛中因抖動(dòng)致使鏡桿斷裂或支座開(kāi)裂。

此方法對(duì)于新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品、成熟產(chǎn)品和市場(chǎng)服務(wù)都具有一定的適用性。

3.5 改變貨箱邊板外部結(jié)構(gòu)

在用戶的實(shí)際使用中，貨箱邊板外側(cè)的把手、立柱也會(huì)對(duì)車輛后方的視野造成影響。如常見(jiàn)的輕卡載貨貨箱可分為帶外立柱貨箱（下圖5）和無(wú)外立柱貨箱（下圖6）。我們通過(guò)對(duì)市場(chǎng)投訴報(bào)單梳理發(fā)現(xiàn)，載貨貨箱中帶外立柱貨箱比無(wú)外立柱貨箱關(guān)于后視鏡盲區(qū)的投訴率高；在應(yīng)用CATIA軟件視野校核分析時(shí)，也可以看出載貨貨箱的外立柱會(huì)遮擋車輛尾部邊板處的部分視野。

另外，對(duì)于同一車型同一外后視鏡狀態(tài)，開(kāi)發(fā)同一內(nèi)部尺寸貨箱，無(wú)外立柱結(jié)構(gòu)的貨箱外廓尺寸小于帶外立柱結(jié)構(gòu)的貨箱外廓尺寸，即：選擇無(wú)外立柱結(jié)構(gòu)的貨箱的車輛最大外寬小，通過(guò)性好，視野更好。

圖5 帶外立柱貨箱

圖6 無(wú)外立柱貨箱

過(guò)去，載重大的車型為了保證貨箱強(qiáng)度，貨箱開(kāi)發(fā)時(shí)采用帶外立柱結(jié)構(gòu)；隨著材料科學(xué)的發(fā)展和高強(qiáng)鋼材料的廣泛應(yīng)用，無(wú)無(wú)外立柱結(jié)構(gòu)的貨箱同樣能保證強(qiáng)度要求，因此，現(xiàn)在越來(lái)越多的輕卡貨箱設(shè)計(jì)時(shí)選擇無(wú)無(wú)外立柱結(jié)構(gòu)。

通過(guò)將貨箱邊板外部結(jié)構(gòu)形式由帶外立柱改為無(wú)外立柱結(jié)構(gòu)的方法來(lái)改善視野時(shí)，需要考慮以下因素的影響：

1）法規(guī)要求。方案實(shí)施后，整車的后視鏡視野必須滿足GB 15084-2013中的要求。

2）整車公告和油耗。某一公告型號(hào)對(duì)應(yīng)的車型，若將貨箱邊板結(jié)構(gòu)由帶外立柱改為無(wú)外立柱，會(huì)導(dǎo)致整車外觀變化和整車外寬尺寸變化，因此需要擴(kuò)展公告和油耗的相應(yīng)參數(shù)。認(rèn)證周期較長(zhǎng)，成本較高。

由上可知，此方法若應(yīng)用在成熟產(chǎn)品的改進(jìn)上時(shí)，需擴(kuò)展公告和油耗，增加產(chǎn)品認(rèn)證費(fèi)用；同時(shí)由于周期較長(zhǎng)、成本較高且更換貨箱操作不方便，不適合市場(chǎng)問(wèn)題車型的市場(chǎng)服務(wù)。

4 總結(jié)

本文就輕卡外后視鏡視野盲區(qū)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了五種解決方法：（1）改變主外后視鏡鏡面曲率半徑；（2）改變主外后視鏡鏡片大小；（3）改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式；（4）增加鏡桿長(zhǎng)度；（5）改變貨箱邊板外部結(jié)構(gòu)。 上述方法對(duì)新產(chǎn)品的后視鏡開(kāi)發(fā)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

另外，（3）、（5）兩種方法由于受公告認(rèn)證周期和成本、模具開(kāi)發(fā)周期和成本的影響，不適用于成熟產(chǎn)品和市場(chǎng)服務(wù)，僅適用于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。而（1）、（2）、（4）三種方法由于成本較低、可操作性強(qiáng)，適合作為成熟產(chǎn)品的市場(chǎng)服務(wù)方案，具體實(shí)施時(shí)結(jié)合實(shí)際情況，選擇一種或幾種方法并用，以解決輕卡外后視鏡視野相關(guān)市場(chǎng)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1] 張洪欣.汽車設(shè)計(jì)[Z].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2] 余志生.汽車?yán)碚?第三版)[Z].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[3] GB15084-2013.機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

[4] 黃金陵.汽車車身設(shè)計(jì)[Z].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.