4.4. Нормирование светотехнических характеристик головных фар

Основной задачей нормирования светотехнических характери­стик является разработка совокупности требований к светораспределению, обеспечивающих рентабельность автотранспортных пе­ревозок и безопасность движения в темное время суток.

Так как основой экономичности перевозок служит скорость дос­тавки грузов, то очевидно, что использование скорости автомобиля желательно и при движении ночью. Наиболее скоростному режиму движения в темное время суток соответствует режим дальнего све­та фар. При этом безопасность ночного движения требует, чтобы дальность обнаружения S_обн и опознания препятствий, определяе­мая дальним светом, была достаточной для остановки автомобиля, т.е. S_обн ≥ S_ост.

Полный остановочный путь автомобиля в зависимости от его скорости

где v - скорость автомобиля, км/ч; Т - суммарное время различе­ния препятствия, реакции водителя и срабатывания тормозного привода до начала торможения, с; К_э - коэффициент эксплуатаци­онного состояния тормозной системы; φ – коэффициент сцепления шин с дорогой; l_o – запас остановочного пути до препятствия, м.

Необходимая для обнаружения препятствий освещенность Е_кр, зависящая от таких факторов как прозрачность атмосферы, цвето­вые контрасты объектов и т. п., достаточно корректно может опре­деляться эмпирической формулой

E_кр = 0,2 – 0,01S_ост,

тогда необходимая сила света фар

I = E_крS²_ост.

Учитывая, что основное слагаемое остановочного пути S_ост пропорционально квадрату скорости v² автомобиля, а необходимая сила света I - квадрату остановочного пути, необходимая сила све­та фар будет пропорциональна четвертой степени скорости авто­мобиля.

Нормативы ближнего света определяются по коэффициенту ослепленности, которым оценивается слепящее действие светового пучка от фары на водителей встречных транспортных средств, и дальности видимости в этом режиме освещения.

Коэффициент ослепления

где C_L - коэффициент, зависящий от яркости L_a поля адаптации, кд/м²; Е_зрi - освещенность, создаваемая фарами встречного авто­мобиля, на глазах водителя, лк; θ_i - угол действия излучающего свет источника, отсчитываемый от оси движения встречного авто­мобиля, град; п - число фар на встречном автомобиле; т - показа­тель степени, зависящий от угла θ.

где Е - освещенность, создаваемая оптическим элементом в за­данной точке дороги.

Определение этих критериев, наряду с определением физиоло­гического критерия - видимости, позволяет сформулировать требо­вания светораспределению режима освещения.

Видимость

где V_ф и К_ф - соответственно видимость и контраст объектов, ос­вещаемых фарами; γ_ф - коэффициент неравномерности, учиты­вающий увеличение К_пор за счет неравномерности распределения яркости дорожного полотна; С_ф - коэффициент ослепленности, характеризующий увеличение К_пор из-за ослепляющего действия фар встречного транспортного средства; К_пор - пороговый контраст, т. е. лежащий на границе различения контраста при данных условиях наблюдения.

Пороговый контраст

К_пор =Δ L_пор/L_ф,

где Δ L_пор – пороговая разность объекта и фона; L_ф – яркость фона.

В европейских странах и странах СНГ применяется унифицирован­ная система фар с асимметричным ближним светом и резкой светоте­невой границей на ближнем свете. Светотехнические нормы для фар этой системы регламентированы правилами № 1, № 20 ЕЭК ООН (по­следние для фар с галогенными лампами) и ГОСТ 3544-75.

На рис. 4.4 представлена разметка контрольного экрана для проверки ближнего света фар европейской системы (а) и контрольные точки экрана для проверки даль­него света фар с европейским светораспределением (б). Размеры даны в сантиметрах.

Для проверки головных фар в режиме ближнего света исполь­зуют специальный контрольный экран (рис. 4.4,а). Вертикальная линия VV соответствует оси правой полосы движения, а линии HG и HG' изображают в перспективе края правой полосы дороги, по которой движется автомобиль. Линия НЕ соответствует внешнему краю левой стороны встречного движения, линия HF - середине левой полосы. Таким образом, линия HG' изображает ось дорожно­го полотна. Линия НЕ приблизительно соответствует траектории глаз водителя встречного автомобиля.

Наиболее важными контрольными точками являются: B50L -точка, соответствующая положению глаз водителя встречного ав­томобиля, находящегося на расстоянии 50 м, и точки 50R и 75R, которыми задается освещенность правого края полосы движения на расстояниях, равных соответственно 50 и 75 м.

Зона, лежащая выше светотеневой границы, представляет собой совокупность точек, освещенность в которых определяет слепящее действие фары, вследствие чего для нее установлены низкие значения максимально допустимой освещенности экрана. Освещенность дорожного полотна практически определяет яркость адаптации и видимость дороги, поэтому для нее установлена ми­нимально допустимая освещенность контрольного экрана.

Значения освещенности в точках 25R и 25L характеризуют ви­димость обочин дороги на расстоянии 25 м перед автомобилем. Чтобы избежать излишней яркости ближнего к автомобилю участка дороги, т. е. зоны /, и чрезмерного контраста по сравнению с более удаленными точками, освещенность в этой зоне ограничивают дос­таточно низкими максимально допустимыми значениями.

Рис. 4.4.

Нормативные значения освещенности в контрольных точках светораспределения режима ближнего света содержатся в отече­ственных и международных стандартах (табл. 4.1).

Разметка контрольного экрана для проверки дальнего света и зна­чения освещенности в контрольных точках показана на рис. 4.4,б.

Ось светового пучка дальнего света создает на экране точку максимальной освещенности, расположенную выше линии НН' (см. рис. 4.4,а). Освещенность нормируется в пяти точках, расположен­ных на линии h'h (см. рис. 4.4,6). По ГОСТ Р41.1-99 нормируется дополнительно пять точек (три до линии VV’ и две на периферии светового пятна, ниже линии h'h).

Нормативные значения освещенности в контрольных точках светораспределения режима «дальний свет» по отечественным и международным стандартам приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Примечания. 1. Отношение максимальной освещенности в любой точке экрана к освещенности в точке Н должно быть не менее 0,9.

2. Для точки 4Д - V указаны максимальные значения освещенности, для остальных точек - минимальные.

3. Нормы в таблице приведены для металлостеклянных фар.

Характерными отличиями стандарта США являются отсутствие резкой светотеневой границы в режиме «ближний свет» и несколько большие значения силы света в слепящей зоне и зоне адаптации.