汽车前照灯评价体系研究

赵准 张大垒 柳沛

摘 要：本文介绍了CIE，NTHSA及IIHS三大机构对汽车前照灯评价体系的研究，指出了现有评价体系的优缺点，并提出了建立基于性能的汽车前照灯评价体系的展望和建议。

关键词：汽车前照灯；评价体系；基于性能

中图分类号：TM923 文献标志码：A

0 引言

汽车灯光是汽车主动安全最基础和最重要的部分之一，而汽车前照灯起到照亮前方道路和障碍物的作用，在夜间行车过程中与交通安全息息相关。目前，世界范围内没有广泛使用的统一有效的前照灯性能评价标准，车灯制造行业对前照灯的评判也只是按照强制性标准及法规提出了要求，而无法有效评判一款前照灯产品的实际道路性能的优劣。因此，这种状况也削弱了优秀企业技术进步的积极性，约束了整个行业的技术发展水平。另外，随着灯光新技术的发展和标准领域方面的革新，汽车前照灯评价也迎来了越来越多的关注和发展。

对车辆前照明而言，目前的测试技术关注的更多的是配光暗室屏幕上光型指定点和区域的光强分布，虽然这些特征点的测试结果在一定程度上体现了前照明灯具的性能，但消费者和用户更关注的车辆前照明的实际使用性能，也即道路照明的实际效果及眩光的影响并没有得到很好的体现。为提升道路交通安全，提高消费者的行业参与度，有必要在现有法规标准要求之上对前照明灯具的整体性能进行全面、系统、客观的评价。

1 前照明评价的进展

1.1 CIE-188评价方法

从2003年开始，欧洲新车评价程序（Euro NCAP）开始着手建立系统的前照明性能评价程序，并最终由国际照明委员会（CIE）分技术委员会CIE TC 4-45与国际汽车照明和信号专家组（GTB）开展此项研究工作，并与2010年形成最终决议并形成一个技术报告-CIE 188-2010 《机动车前照明系统性能评价方法》。该评价方法主要是基于零部件级的静态试验。对经过试验室照准的灯具进行空间光分布扫描，并根据适配车型的离地高度，左右灯间距及近光灯下倾角等参数进行计算并得到车辆的道路照度分布。从而根据此道路照度分布对前照明系统的远光和近光前方照射距离、行人探测距离、车道照射宽度、弯道照明范围、交叉路口行人探测宽度、总的光通量、对向眩目度等方面分别进行了评价，建立了标准化的评价程序、评价方法，并进行了道路试验的验证。

对近光眩目的具体评价方法为在车辆前方50 m处划定一个虚拟的平面区域作为眩光评价范围，依据对向驾驶员眼睛可能出现概率分布将这一区域划分为带有不同权重因子的40个细分区域，即考虑了动态的实际使用状况，最后将计算出的通过这些区域的加权光通量作为此项评价结果。值得一提的是，关于CIE188眩光的评价在美国汽车工程师学会（SAE）的J2829文件中也有提及，两者基本达成了共识。

对远光灯的评价则是在车前100 m处划定一个虚拟区域计算整车在远光功能开启下的综合照度分布情况。其中点1、2、3、4、5可以视为是对直路、左右弯道、起伏路等路况的综合照明考核点。具体测试方法为沿此5个关键点方向的照度折算3 lx等照度点到车辆前端的距离。

除此之外，扫描的远近光屏幕光通量也作为一个评价指标，当然如果近光作为远光的一部分或远光点亮时近光也可以点亮的场合，远近光叠加后再进行远光灯的相关计算。

此外该评价方法的测试对象是车灯零部件，通过光学数据的空间转换完成路面照度评价，并不能很好的与整车层面的NCAP评价体系相结合，还有该评价方法只是定义了测试方法和测试指标，并未给出具体的评分限值和评分方法，而且对总光通量而不是有效光通量进行评价等等也不尽合理，这些都需要进一步的研究和发展。

1.2 NTHSA评价方法

美国高速公路安全管理局（NTHSA）于2015年11月提出了NCAP（新车评价规程）提案，其中加入与安全有关的3项灯光方面的内容，其中涉及到了近光灯的道路照明性能，该评价方法是结合NCAP车辆碰撞评价体系进行评分的，具体简介如下：

NTHSA采用的试验是整车在静态的情况下测量的，具体布置如图1所示，眩光的测量在道路左侧4m中心线，前方60m处进行，测量眩光的照度传感器布置高度为1m。可见度的测量在道路左、右、中心线3条纵向线上进行，道路左侧4m中心线在45m～65m处每5m布置一个传感器，道路中心线55m～95m处每10m布置一个传感器，道路右侧4m中心线75m～115m处每10m布置一个传感器，测量可见度的传感器布置高度为0.2m。如果车辆前照灯使得全部可见度测量照度计的照度都大于3lx，且眩光测量值小于0.634lx时，那么在最终的评分中将获得满分。

该评价采用测试车辆（接受并测量眩光，ADB车辆）和诱发车辆（产生对智能车灯的激发信号，简称DAS车辆）及其他参与车辆模拟多种路况的驾驶场景，包括多车道路（高速公路）路况，乡村道路路况和郊区道路和交叉路口的测试路况，ADB车辆上装备照度传感器用于接受眩光，在各个测试场景中以行驶过程中的眩光测试为主，同时兼顾ADB系统的激发相应响应时间、故障模式识别等较难在试验室暗室展开的评价项目进行了测试，动态测试中用到了GPS差分儀同步距离和位置信号。

总而言之，NTHSA组织的ADB车辆动态测试结果发现了许多ADB系统潜在的问题，部分测试场景下产生了比基础近光模式大很多的眩光，这份报告为ADB技术的发展和完善提供了很好的测试研究数据基础，对车辆灯光的动态场景测试而言也有着很好的借鉴意义。

1.3 IIHS的评价体系

美国IIHS保险工业协会于2016年推出了汽车前照灯评价规程，并已开始向社会定期公布其评价结果。

该评分方法描述了乘用车辆前照灯系统道路照明的测量及评估程序。该评估程序基于各种不同道路照明场景下（包括直道，左右150m弯道和左右250m弯道）的照度测量。评估前照灯远、近光的可见照明范围，对具有远近光自动切换装置的前照明系统予以额外加分。在近光灯测量时，对于对向来车的眩光测量参考FMVSS108法规中定义的阈值。

测试前待测车辆按工厂进行照准可见度和眩光测量分别在25cm和110cm的理论高度上进行。由于随着车辆接近测量位置的车辆俯仰角的动态变化，将在这些特定高度处产生由光度计测量造成的相对较大的照度变化。为了获得独立于车辆悬架差异的结果以及在IIHS测试轨道和其他设施上的不同位置能够进行可重复的测量，需要对由于车辆俯仰引起的影响进行数据处理及校正。

1.4 评分原则

IIHS基于其研究成果对远近光可见度和近光眩光的综合缺陷得分评价体系对前照灯进行得分评价，该评分方法较为复杂，采用了大量的经验公式和曲线， 最终将所有的近光12项评价（直道2项，弯道4项及对应的眩光6项）及远光的6项（直道2项，弯道4项）缺陷得分求和，则根据最终得分进行评定，共分为好、可接受的、一般和差4个级别。

IIHS从2016年开始定期发布部分车型的评分，至今已发布了两期结果，从最新一期的评分结果来看，IIHS公布了中型SUV的前照灯安全评测报告，在这份报告中，总共37款中型SUV中，只有两款达到了“好”的评级水平。

从评价结果看，该评价方法似乎有些过于严格了，至少与公众的普遍认知存在差异，参与评分的都是一些国际知名厂家的中高端品牌车型，而只有沃尔沃XC60与现代Santa Fe两款车型得到了“好”的评分等级，许多知名品牌如林肯、英菲尼迪、福特等多款车型得分较低。究其原因应该有两点，一是测试数据在路面上动态驾驶车辆过程中采集的，虽然经过了一系列的修正处理，但其影响程度到底如何需要评估，另外就是该评价方法采用的一些经验公式IIHS并没有给出详细的解释。据悉IIHS已经在采取措施对该评分方法进行一些修订，以使其评分系统更加合理。

2 几种主流评价体系的对比和优缺点

综上所述，欧美各方几大研究机构都在汽车灯具评价方面提出了不同的研究方法，从表1可以看出三者之间的主要区别。

总体来说，各方的研究都在进行之中，部分评价方法已经得以实施（如IIHS，但其社会反馈效果并不是太好，原因是IIHS作为美国保险行业协会，并非联邦政府的官方机构，较好的测试结果或较松的评价方法并不是他们希望看到的，换言之，其评价得分有主观因素在里面）。所有的前照灯评价体系还在完善之中，在全球范围内尚未形成一个通用的、各方都接受的评价方案，此外对车辆灯光的研究主要都集中在前照明系统上，对信号灯乃至车辆内部照明则较少有研究机构投入精力研究，这些方面都需要相关机构深入开展研究。

此外，美国政府暂不接受ADB技术的原因还在于ADB技术本身尚不是十分成熟，如在道路交通复杂情况下并不能够很好的使用，另外还有如明暗过渡过于明显，反而不易发现目标和障碍物，这些也正是ADB技术需要继续完善的重点。

3 思考与建议

从以上前照灯评价体系的研究和比对中发现，前照灯性能的评价已经从传统的试验暗室测试转向了实际道路场地的测试，毕竟暗室测试是针对车灯零部件的，指标的选取也是出于测试和认证的需要，此外这些指标和术语过于专业，不易被消费者理解和接受，并且在很大程度上并不能代表真实的车辆道路照明情况。而上述介绍的评价方法均是基于车辆的，基于实际道路照明性能的，不仅不与现行标准违背，且提供了一种法规之上的易于消费者和实际用户接受的解决方案。

实际上，从2016年开始，ECE法规开始酝酿一项重大的改革，以基于性能和技术中立为原则对现有灯光标准法规进行整合和简化，预计5年之内完成。而中国方面基本与欧洲保持同步，也开展了对现有GB标准的整合和简化工作，GB整合简化工作将注重中欧的法规协调并兼顾中国的实际国情。一旦基于性能的法规的方向确立，那么法规的基本要求就要从道路安全的角度出发，从车灯对道路安全的需要方面明确法规制订的方向。且法规将只作为对产品基于性能和安全的最基礎的限值要求，那么对车辆灯光尤其是前照明灯具的评价将作为标准法规的补充在国际范围内得到进一步的发展，从而对灯具和整车制造商提出更高的要求，进而提升灯具制造行业的技术水平和产品质量，改善道路和行车安全。

上述几种评价方法也与标准整合的趋势和节奏基本保持一致，也必将逐步达成一个统一的、可以被广泛接受的解决方案。

参考文献

[1]黄佐贤.现代汽车灯具[M].北京：长虹出版公司，2003：290-291.

[2]朱维涛，陈祥熙.汽车灯具设计原理与方法[J].光学仪器，2002，24（6）：35-41.