汽車前照燈評價體系研究

趙準 張大壘 柳沛

摘 要：本文介紹了CIE，NTHSA及IIHS三大機構對汽車前照燈評價體系的研究，指出了現有評價體系的優缺點，并提出了建立基于性能的汽車前照燈評價體系的展望和建議。

關鍵詞：汽車前照燈；評價體系；基于性能

中圖分類號：TM923 文獻標志碼：A

0 引言

汽車燈光是汽車主動安全最基礎和最重要的部分之一，而汽車前照燈起到照亮前方道路和障礙物的作用，在夜間行車過程中與交通安全息息相關。目前，世界范圍內沒有廣泛使用的統一有效的前照燈性能評價標準，車燈制造行業對前照燈的評判也只是按照強制性標準及法規提出了要求，而無法有效評判一款前照燈產品的實際道路性能的優劣。因此，這種狀況也削弱了優秀企業技術進步的積極性，約束了整個行業的技術發展水平。另外，隨著燈光新技術的發展和標準領域方面的革新，汽車前照燈評價也迎來了越來越多的關注和發展。

對車輛前照明而言，目前的測試技術關注的更多的是配光暗室屏幕上光型指定點和區域的光強分布，雖然這些特征點的測試結果在一定程度上體現了前照明燈具的性能，但消費者和用戶更關注的車輛前照明的實際使用性能，也即道路照明的實際效果及眩光的影響并沒有得到很好的體現。為提升道路交通安全，提高消費者的行業參與度，有必要在現有法規標準要求之上對前照明燈具的整體性能進行全面、系統、客觀的評價。

1 前照明評價的進展

1.1 CIE-188評價方法

從2003年開始，歐洲新車評價程序（Euro NCAP）開始著手建立系統的前照明性能評價程序，并最終由國際照明委員會（CIE）分技術委員會CIE TC 4-45與國際汽車照明和信號專家組（GTB）開展此項研究工作，并與2010年形成最終決議并形成一個技術報告-CIE 188-2010 《機動車前照明系統性能評價方法》。該評價方法主要是基于零部件級的靜態試驗。對經過試驗室照準的燈具進行空間光分布掃描，并根據適配車型的離地高度，左右燈間距及近光燈下傾角等參數進行計算并得到車輛的道路照度分布。從而根據此道路照度分布對前照明系統的遠光和近光前方照射距離、行人探測距離、車道照射寬度、彎道照明范圍、交叉路口行人探測寬度、總的光通量、對向眩目度等方面分別進行了評價，建立了標準化的評價程序、評價方法，并進行了道路試驗的驗證。

對近光眩目的具體評價方法為在車輛前方50 m處劃定一個虛擬的平面區域作為眩光評價范圍，依據對向駕駛員眼睛可能出現概率分布將這一區域劃分為帶有不同權重因子的40個細分區域，即考慮了動態的實際使用狀況，最后將計算出的通過這些區域的加權光通量作為此項評價結果。值得一提的是，關于CIE188眩光的評價在美國汽車工程師學會（SAE）的J2829文件中也有提及，兩者基本達成了共識。

對遠光燈的評價則是在車前100 m處劃定一個虛擬區域計算整車在遠光功能開啟下的綜合照度分布情況。其中點1、2、3、4、5可以視為是對直路、左右彎道、起伏路等路況的綜合照明考核點。具體測試方法為沿此5個關鍵點方向的照度折算3 lx等照度點到車輛前端的距離。

除此之外，掃描的遠近光屏幕光通量也作為一個評價指標，當然如果近光作為遠光的一部分或遠光點亮時近光也可以點亮的場合，遠近光疊加后再進行遠光燈的相關計算。

此外該評價方法的測試對象是車燈零部件，通過光學數據的空間轉換完成路面照度評價，并不能很好的與整車層面的NCAP評價體系相結合，還有該評價方法只是定義了測試方法和測試指標，并未給出具體的評分限值和評分方法，而且對總光通量而不是有效光通量進行評價等等也不盡合理，這些都需要進一步的研究和發展。

1.2 NTHSA評價方法

美國高速公路安全管理局（NTHSA）于2015年11月提出了NCAP（新車評價規程）提案，其中加入與安全有關的3項燈光方面的內容，其中涉及到了近光燈的道路照明性能，該評價方法是結合NCAP車輛碰撞評價體系進行評分的，具體簡介如下：

NTHSA采用的試驗是整車在靜態的情況下測量的，具體布置如圖1所示，眩光的測量在道路左側4m中心線，前方60m處進行，測量眩光的照度傳感器布置高度為1m。可見度的測量在道路左、右、中心線3條縱向線上進行，道路左側4m中心線在45m～65m處每5m布置一個傳感器，道路中心線55m～95m處每10m布置一個傳感器，道路右側4m中心線75m～115m處每10m布置一個傳感器，測量可見度的傳感器布置高度為0.2m。如果車輛前照燈使得全部可見度測量照度計的照度都大于3lx，且眩光測量值小于0.634lx時，那么在最終的評分中將獲得滿分。

該評價采用測試車輛（接受并測量眩光，ADB車輛）和誘發車輛（產生對智能車燈的激發信號，簡稱DAS車輛）及其他參與車輛模擬多種路況的駕駛場景，包括多車道路（高速公路）路況，鄉村道路路況和郊區道路和交叉路口的測試路況，ADB車輛上裝備照度傳感器用于接受眩光，在各個測試場景中以行駛過程中的眩光測試為主，同時兼顧ADB系統的激發相應響應時間、故障模式識別等較難在試驗室暗室展開的評價項目進行了測試，動態測試中用到了GPS差分儀同步距離和位置信號。

總而言之，NTHSA組織的ADB車輛動態測試結果發現了許多ADB系統潛在的問題，部分測試場景下產生了比基礎近光模式大很多的眩光，這份報告為ADB技術的發展和完善提供了很好的測試研究數據基礎，對車輛燈光的動態場景測試而言也有著很好的借鑒意義。

1.3 IIHS的評價體系

美國IIHS保險工業協會于2016年推出了汽車前照燈評價規程，并已開始向社會定期公布其評價結果。

該評分方法描述了乘用車輛前照燈系統道路照明的測量及評估程序。該評估程序基于各種不同道路照明場景下（包括直道，左右150m彎道和左右250m彎道）的照度測量。評估前照燈遠、近光的可見照明范圍，對具有遠近光自動切換裝置的前照明系統予以額外加分。在近光燈測量時，對于對向來車的眩光測量參考FMVSS108法規中定義的閾值。

測試前待測車輛按工廠進行照準可見度和眩光測量分別在25cm和110cm的理論高度上進行。由于隨著車輛接近測量位置的車輛俯仰角的動態變化，將在這些特定高度處產生由光度計測量造成的相對較大的照度變化。為了獲得獨立于車輛懸架差異的結果以及在IIHS測試軌道和其他設施上的不同位置能夠進行可重復的測量，需要對由于車輛俯仰引起的影響進行數據處理及校正。

1.4 評分原則

IIHS基于其研究成果對遠近光可見度和近光眩光的綜合缺陷得分評價體系對前照燈進行得分評價，該評分方法較為復雜，采用了大量的經驗公式和曲線， 最終將所有的近光12項評價（直道2項，彎道4項及對應的眩光6項）及遠光的6項（直道2項，彎道4項）缺陷得分求和，則根據最終得分進行評定，共分為好、可接受的、一般和差4個級別。

IIHS從2016年開始定期發布部分車型的評分，至今已發布了兩期結果，從最新一期的評分結果來看，IIHS公布了中型SUV的前照燈安全評測報告，在這份報告中，總共37款中型SUV中，只有兩款達到了“好”的評級水平。

從評價結果看，該評價方法似乎有些過于嚴格了，至少與公眾的普遍認知存在差異，參與評分的都是一些國際知名廠家的中高端品牌車型，而只有沃爾沃XC60與現代Santa Fe兩款車型得到了“好”的評分等級，許多知名品牌如林肯、英菲尼迪、福特等多款車型得分較低。究其原因應該有兩點，一是測試數據在路面上動態駕駛車輛過程中采集的，雖然經過了一系列的修正處理，但其影響程度到底如何需要評估，另外就是該評價方法采用的一些經驗公式IIHS并沒有給出詳細的解釋。據悉IIHS已經在采取措施對該評分方法進行一些修訂，以使其評分系統更加合理。

2 幾種主流評價體系的對比和優缺點

綜上所述，歐美各方幾大研究機構都在汽車燈具評價方面提出了不同的研究方法，從表1可以看出三者之間的主要區別。

總體來說，各方的研究都在進行之中，部分評價方法已經得以實施（如IIHS，但其社會反饋效果并不是太好，原因是IIHS作為美國保險行業協會，并非聯邦政府的官方機構，較好的測試結果或較松的評價方法并不是他們希望看到的，換言之，其評價得分有主觀因素在里面）。所有的前照燈評價體系還在完善之中，在全球范圍內尚未形成一個通用的、各方都接受的評價方案，此外對車輛燈光的研究主要都集中在前照明系統上，對信號燈乃至車輛內部照明則較少有研究機構投入精力研究，這些方面都需要相關機構深入開展研究。

此外，美國政府暫不接受ADB技術的原因還在于ADB技術本身尚不是十分成熟，如在道路交通復雜情況下并不能夠很好的使用，另外還有如明暗過渡過于明顯，反而不易發現目標和障礙物，這些也正是ADB技術需要繼續完善的重點。

3 思考與建議

從以上前照燈評價體系的研究和比對中發現，前照燈性能的評價已經從傳統的試驗暗室測試轉向了實際道路場地的測試，畢竟暗室測試是針對車燈零部件的，指標的選取也是出于測試和認證的需要，此外這些指標和術語過于專業，不易被消費者理解和接受，并且在很大程度上并不能代表真實的車輛道路照明情況。而上述介紹的評價方法均是基于車輛的，基于實際道路照明性能的，不僅不與現行標準違背，且提供了一種法規之上的易于消費者和實際用戶接受的解決方案。

實際上，從2016年開始，ECE法規開始醞釀一項重大的改革，以基于性能和技術中立為原則對現有燈光標準法規進行整合和簡化，預計5年之內完成。而中國方面基本與歐洲保持同步，也開展了對現有GB標準的整合和簡化工作，GB整合簡化工作將注重中歐的法規協調并兼顧中國的實際國情。一旦基于性能的法規的方向確立，那么法規的基本要求就要從道路安全的角度出發，從車燈對道路安全的需要方面明確法規制訂的方向。且法規將只作為對產品基于性能和安全的最基礎的限值要求，那么對車輛燈光尤其是前照明燈具的評價將作為標準法規的補充在國際范圍內得到進一步的發展，從而對燈具和整車制造商提出更高的要求，進而提升燈具制造行業的技術水平和產品質量，改善道路和行車安全。

上述幾種評價方法也與標準整合的趨勢和節奏基本保持一致，也必將逐步達成一個統一的、可以被廣泛接受的解決方案。

參考文獻

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