技术文章 |前照灯清洁程度对杂散光和眩光的影响研究——真实驾驶条件下的系列测试

1、前言

为什么洁净的前照灯对于交通安全至关重要？有两个主要原因：有灰尘的前照灯会减小驾驶员的视野范围，会对其他的道路使用者造成眩光。因此，欧洲经济委员会（ECE）汽车标准法规中对前照灯清洁系统进行了规定。但是，这个法规仅适用于“安装有光源或者LED模组的，并且总目标光通量大于2000lm的近光灯”。

近年来，LED大灯的市场份额不断增大。由于汽车内部空间有限，并且汽车制造商为了通过减少汽车总重量来提高能源利用率，以及降低汽车制造成本，往往会省略前照灯清洁系统。

为了研究灰尘对前照灯杂散光的影响，以及对其他道路使用者可能造成的眩光危害，我们进行了一系列的实验。这个实验对于交通事故的改善具有积极意义。

2、实验方法

A.实验步骤

在德国南部、奥地利、瑞士和意大利分别驾驶三辆采用不用前照灯技术的汽车（汽车V1-V3），如表2所示。每辆车的行驶总距离超过1200公里。为了满足中欧车辆行驶路况的普遍性，我们根据现实的道路情况和天气情况进行了行驶路线的选择。

为了保证驾驶员与其他道路使用者的安全性，我们的实验均在白天进行。在黄昏时进行照度分布的测量。

B.驾驶路线及天气情况

总的驾驶路线分为4部分，分4天进行实验。

表1 驾驶路线

我们分别在德国、奥地利、瑞士和意大利进行了实验，实验时间为4天，路程总计1255km，驾驶总路线如下图1所示。

图1 驾驶路线示意图

C.实验汽车和前照灯

三辆实验车辆的设置如下表2所示。

表2 实验前照灯系统设置

三辆汽车均安装了前照灯清洁装置。此外，所有的前照灯均根据ECE法规的规定进行设置。为了确定为期4天的实验过程中前照灯累积的尘土总量，右侧前照灯未使用清洁装置。

D.照度测试

1）光度计阵列

通过光度计测试前照灯中的灰尘是否对其照度分布造成严重影响。光度计阵列由8个探测器组成，每个探测器均垂直安装。探测器的设置如下表3所示。

表3 光度计阵列设置

2）测试设置

光度计阵列安装在一个滑轨系统的小型可移动平台上，如下图2所示。

图2 照度测试步骤

将每辆实验汽车定位在距轨道系统19m距离的矩形范围内。在水平方向上，8个探测器每隔10cm进行一次测试。

3）测试过程

在每个行驶路段结束之后，对前照灯的光分布进行测试。我们对每个前照灯的落尘程度和光照情况进行了测试，总共记录了8×35个照度数据。测试方式如下表4所示。

表4 汽车V3的测试方式

由于当附近有其他道路使用者时不应使用远光灯，汽车V1和V2仅测试尘土对近光灯照度的影响。为了不影响下一次的测试，每次测试完成之后车灯应关闭10分钟。

3、实验结果

我们选择了第4天，第5个探测器对汽车左侧前照灯的测试结果进行了分析。

汽车V1左侧近光灯第4天的照度值如下图3所示，该照度是距离地面120cm的探测器5的测量结果。有尘土的前照灯的照度和由此产生的杂散光平均值比手动清洁的前照灯高15.1％。使用HCD后，此值减小9.9％，相当于HCD的效率η= 34.33％。这意味着前照灯清洁装置将有灰尘的前照灯的杂散光水平降低到65.7％。

汽车V2的测试结果如下图4所示，照度水平较高的原因可能是光源的光通量较大，也可能是行驶路程较长，灰尘累积较多，车灯表面粗超度较高。手动清洁的前照灯照度降低了。尽管为车灯提供了足够的干燥时间，但使用HCD后的照度，相对于手动清洁还是有所增大。

图3 汽车V1照度图

图4 汽车V2照度图

汽车V2左侧前照灯使用HCD10分钟后的实际情况如下图5所示。清洗过程中清洁液产生的泡沫即使在干燥后依然不会消失。这可能是使用HCD后照度增大的原因。此外，由于尘土累积造成的车灯表面粗糙度增大，似乎会影响清洗液的快速排出，这将会导致更严重的杂散光

图5 汽车V2左侧前照灯使用HCD10分钟后实拍图

图6 汽车V3照度图

汽车V3左侧近光灯第4天的照度值如下图6所示，该照度是距离地面120cm的探测器5的测量结果。使用HCD后，照度值下降了5.5%，这相当于HCD的效率为21.4％。但是，到目前为止，相对于手动清洁的效率（78.6％），HCD效率不高。

汽车V3防眩光远光灯的测试结果如图7所示。对于区域1（截止线以下），与汽车V1具有相同的测试结果：HCD减少了杂散光（6.7％，即η= 28.5％），但清洁效果比手动清洁差。

对于区域2（截止线以上），HCD没有明显的效果，手动清洁可以提高照度，改善驾驶员的可视性。

图7 汽车V3照度值

4、结论

在真实公共交通情况下，对三辆采用不同前照灯技术的汽车进行了测试，确保前照灯的灰尘累积情况具有代表性。结果表明，内置的前照灯清洁装置可减少杂散光（由于杂物从截止线下方进入其上方区域），效率最高可达30％。车辆V2的结果产生矛盾，可能是由于清洗液残留和前照灯表面较高的粗糙度引起的。

综上所示，到目前为止，还没有证据表明可以去掉前照灯的清洁装置。后期，我们会进一步对测试结果和其他测试数据进行分析。