技术文章 |不同类型明暗截止线对眩光评价的影响1.引言 明暗截止线的设计，一方面可以提高驾驶员的驾驶安全性，另一方面由此引起的眩光问题也成为重要的研究课题。在道路不平坦的情况下，迎面而来的驾驶员的眼睛可能会在短时间内处于明暗截止线内，因此会对驾驶员产生眩光。为了检验不同类型明暗截止线对眩光评价的影响，我们做了以下研究。 2.实验研究 A.实验设计 本实验中使用了两种脉冲形式：矩形脉冲形式、三角形脉冲形式，如图1所示。
图1 两种脉冲形式（曝光量AR等于AT） 每种脉冲形式设置5种最大照度值和4种脉冲宽度。不同的两种脉冲形式设置相同的曝光量和最大照度，因此，三角形脉冲的宽度是矩形脉冲的两倍。同一种脉冲形式设置相同的曝光量。具体参数设置如表1所示。 表1 实验参数设置表
B.实验设置 本实验以汽车LED前照灯作为照明光源，受测者位于照明光源前侧60cm处，光源的光谱如图2所示。本实验通过PWM调制方式进行调光，光环境背景亮度小于0.1cd/m2。本实验共17名受测者，年龄介于20至29之间。
图2 照明光源的光谱 C.实验流程 首先关闭照明光源，受测者进行20分钟暗适应，同时向受测者介绍de Boer的评分方法和实验流程。然后打开照明光源，随机显示不同的脉冲形式，前后两个脉冲之间的时间间隔为20秒，以确保受测者的眼睛得到充分的休息。 3.数据分析 A.眩光与照度 对de Boer评分进行升序排序，并计算de Boer评分与照度E，脉冲宽度T和曝光量H的对数值之间的确定系数R²，计算结果如表2所示。 表2 de Boer评分与脉冲参数的确定系数
如果两组数据的的确定系数接近，则可以假设两组数据之间存在线性关系。对于矩形和三角形脉冲，照度与de Boer评分的确定系数均大于0.9，其他参数的确定系数均小于0.7。因此照度与de Boer评分存在对数关系。为了进一步描述照度与de Boer评分的相关性，利用线性回归法建立了一个模型，如图3和图4所示。
图3 矩形脉冲形式相关性
图4 三角形脉冲形式相关性 图中的点表示每种光脉冲情况下de Boer评分的平均值。通过线性回归法定义的拟合函数如下所示： Wrectangle = - 2.356 ∙ log10(E) + 4.167 (1) Wtriangle = -2.4803 ∙ log10(E) + 4.910 (2) 为了验证这个拟合函数，我们分别计算了线性回归统计指标MSE、MPE和确定系数，计算结果如图3所示。 表3 拟合函数的统计指标
B.眩光与脉冲形状 我们通过最大照度对矩形脉冲形式和三角形脉冲形式进行对比分析。两类脉冲形式的所有de Boer评分中值分析结果如图5所示。
图5 两类脉冲形式下de Boer评分 如图5所示，通常情况下三角形脉冲的方差小于矩形脉冲。使用Wilcoxon秩和检验，可以证明两组参数的中值存在显著差异，这意味着与矩形脉冲相比，三角形光脉冲产生的眩光更少。 在每个最大照度情况下，对不同脉冲形式的de Boer评分进行分析，结果如图6所示。
图6 最大照度情况下不同脉冲形式的de Boer评分 矩形脉冲标记为“R”，三角形脉冲标记为“T”。在每个最大照度情况下，矩形脉冲的眩光等级小于三角形脉冲。通过Wilcoxon秩和检验，在每种情况下，显著性小于0.07的矩形脉冲产生的眩光明显大于三角形脉冲。综上所述，三角形脉冲的眩光比矩形脉冲高一个等级。 4.结论 研究表明，在曝光量相同的情况下，不同的脉冲形式会引起不同的眩光等级。对于不同脉冲宽度，照度是确定de Boer评分的唯一参数，并且相关性是对数递减函数。本实验中的眩光等级取决于展示给受测者的光脉冲的跨度。在实验过程中，受测者在观察几个脉冲后，会了解脉冲的最低照度和最高照度，然后将评价比例尺调整为实验设置的跨度。 根据实验数据，照度是描述眩光等级的唯一相关参数。其他研究还发现，脉冲宽度与眩光等级之间也存在相关性，这可能是由于不同的实验设置以及不同的照度和脉冲宽度范围引起的。对于大脉冲宽度，两个光脉冲时间都足够长，使得受测者习惯于眩光，对脉冲宽度的依赖性可能会消失，使得受测者无法在20s脉冲和40s脉冲之间进行区分。 此外，从研究中可以看出，在曝光度和最大照度相同的情况下，矩形脉冲的de Boer评分等级明显低于三角形脉冲，因此产生的眩光也更高。在现实的驾驶情况下，驾驶员对于锐利和平滑的截止线的感知都存在差异。尽管在平滑截止线的情况下，迎面而来的驾驶员将更长时间暴露在峰值照度下，但其产生的眩光比在锐利截止线的情况下要低大约一个等级。 |
