CC BY
47
В cmammi розглянуто oco6Mueocmi методики натурних eKcnepuMeHmie оцтки робо-ти свтлових систем транспортних машин. Визначено специфшу сприйняття водieм якiсноï i тльк^но1 шформацп про умови експлуатацп
Ключовi слова: свiтловi системи, транс-портт машини, натурт експерименти
В статье рассмотрены особенности методики натурных экспериментов оценки работы световых систем транспортных машин. Определена специфика восприятия водителем качественной и количественной информации об условиях эксплуатации
Ключевые слова: световые системы, транспортные машины, натурные эксперименты
The features of method of model experiments of estimation of work of the light systems of transport machines are considered in the article. Certainly specific of perception of high-quality and quantitative information a driver oh external environments
Key words: light systems, transport machines, experiments of estimation
УДК 656:057.87+343.983.2
ОСОБЛИВОСТ1 ОЦ1НЮВАННЯ РОБОТИ СВ1ТЛОВИХ СИСТЕМ ТРАНСПОРТНИХ МАШИН
1.К. Шаша
Доктор техшчних наук, доцент, начальник кафедри Кафедра тактико-спещальноТ пщготовки, полковник
мтщп
Хармвський Нацюнальний ушверситет внутршшх справ пр. 50- рiччя СРСР, 27, м. Хармв, УкраТна, 61080 Контактний тел.: 097-943-65-64
Г.М. Маренко
Кандидат техшчних наук, начальник кафедри* Контактний тел.: 050-401-68-96
Р.О. Кайдалов
Кандидат техшчних наук, заступник начальника кафедри,
майор*
Контактний тел.: 067-68-23-984 *Кафедра експлуатацп та ремонту автомобЫв та бойових
машин
Академiя внутршшх втськ МВС УкраТни площа Повстання, 3, м. Хармв, УкраТна, 61010
Вступ
Сучасний автомобшь, як i ва iншi види мехашчного транспорту, являе собою складний комплекс рiзних агрегапв, мехашчних пристроТв, вщ узгодженноТ ро-боти яких залежать його важливi експлуатацшш вла-стивосп, зокрема, стшюсть, керованiсть, маневренiсть i динамiчнiсть. Експлуатащя автомобiлiв вiдбуваеться як в свгглу так i в темну пору доби. Тому вщ роботи свгг-лових систем транспортноТ машини, особливо у темну пору доби, буде залежати безпека дорожнього руху.
Постановка проблеми
Основна задача експериментальних дослщжень видимосп в OTCTeMi „водш - автомобiль - дорога - се-редовище» (ВАДС) полягае в одержаннi даних, що адекватно вiдображають процес сприйняття водiем зоровоТ iнформацiï в рiзних свилових i метеоролопч-них умовах. Таким чином, специфжа методологiï об-умовлена рiзноманiттям природних факторiв складноТ системи ВАДС, що визначають якiсть i юльюсть зоро-воТ iнформацiï.
Ан^з останшх дослщжень i публiкацiй
Аналiз показав, що методи дослiджень транспортних машин, а точшше, приладiв, якi забезпечують Тх активну безпеку в темну пору доби, не стандартизова-нi i нечисленш [1, 2].
Як правило, бшьшшть водiïв-учасникiв експери-ментiв обстежуються з використанням вiдеотестера „Титмус" фiрми „Оптон" (Австрiя) i системи „Сова-2", за допомогою якоТ оцiнюють адаптацшну здатнiсть водiïв, важливу для керування в темну пору доби з можливштю заслшлення [3, 4].
Цшь та задача дослiдження
Для тдвищення ефективностi та якостi оцiнки роботи свилових систем автомобiлiв в дорожшх умовах в першу чергу необхщно проаналiзувати вимоги до свгтлорозподшу фар.
Зазначимо, що об'ектами дослщжень е елементи iнформацiйноï системи ВАДС. Можна зробити висно-вок, що на рiзних етапах експерименту дослвдженням пiддаються всi пiдсистеми системи ВАДС: водш (зо-
ровi i психологiчнi параметри), автомобiль (параметри руху, фотометричнi характеристики свiтлових при-ладiв), дорога (фотометричнi характеристики рiзних елементiв дорожньо! обстановки), фiзичне середовище руху (стан прозоростi атмосфери, рiвень природно! освiтленостi). Отже, потрiбно детально дослщити кож-ну окрему тдсистему системи ВАДС.
Виклад основного матерiалу. Система ВАДС
Водш. Дослiдження, в яких задiяний водiй, пов'яза-ш з продуктивнiстю процесу зорового сприйняття дорожньо! обстановки. Тому необхiдно оперувати по-няттям статистично середнiй водш-спостертч у вщ-ношеннi зорових функцш, тобто водiй з нормальним зором. При цьому поняття нормального зору для водiя - це не пльки гострота зору, рiвна одинищ. Слiд наго-лосити, що велика рiзноманiтнiсть зорових задач водiя вимагае „нормальностГ' таких функцiй, як контрастна чутливкть, гострота глибинного зору, швидюсть роз-рiзнення, кольорова чутливiсть. Даш функцп повиннi бути дослiдженi в широкому дiапазонi яскравостей.
Пiд час обгрунтування таких параметрiв, як характер i обсяг експериментальних дослiджень нами враховано, що основним методом виршення проблем сприйняття зорово! iнформацii в залежносп вiд свiтлових i метеоро-логiчних умов е дорожнiй експеримент, що проводиться в обстановщ, яка максимально наближена до реальних умов пращ водiя. За таких умов можна зробити висно-вок про необхвдшсть врахування деяких особливостей дорожшх психофiзiологiчних дослiджень:
1) iнструкцii, що фжсують увагу водiя на сприй-няттi окремих елементiв дорожньо! обстановки, спот-ворюють не тiльки характеристики вид^ених шструк-цiею об'ектiв, але i весь процес сприйняття, тому настанову до дп доцiльно давати пльки при вивченнi екстремальних можливостей сенсорно! системи водiя;
2) експериментальне устаткування й апаратура, що застосовуються в автомобiлях-лабораторiях, повиннi якнайменше змшювати внутрiшню обстановку й умо-ви роботи водiя. З огляду на цю обставину, перевага надаеться портативним приладам.
Таким чином в дослщженнях, у яких вимiрюваль-ним приладом е людське око, в нашому випадку очi водiя, досить задовiльною являеться точнiсть 10-20%. В шших випадках бувае досить визначити порядок величини, яка дослвджуеться.
Автомобшь. Зазначимо, що будь-яю дослщження, в тому числi дослiдження автомобШв, розрiзняють за об'ектами дослiджень, призначенням, способами проведення i т.д. (ДСТУ 16504-81). Багато видiв до-слщжень стандартизованi, i програми !х виконання визначеш державними i галузевими стандартами i нормами. При цьому б^ьшкть видiв дорожнiх дослщ-жень автомобшя рекомендують проводити в сприят-ливих метеоролопчних умовах (тобто в теплу погоду, коли атмосфера прозора, опадiв немае i т.п.). Але ДТП, що сталися в темну пору доби, можуть вщбуватися i не за сприятливих метеоролопчних умов.
Вщомо, що зорове сприйняття дорожньо! обстановки ктотно залежить вiд типу i конструкцii транспортних засобiв. Наприклад, такi фактори, як висота розташування робочого мiсця водiя над дорогою, огля-
довiсть автомобiля, свилотехшчш параметри i розташування свгглосигнальних лiхтарiв i iн. впливають на яюсть i кiлькiсть зорово! шформацп вдень i вночi. Дослiдження показують, що в темну пору доби до цих факторiв варто додати i такi, як свiтлорозподiл фар, !х розташування i регулювання на автомобШ, характеристики пiдвiски i шин (i !х експлуатацiйний стан).
Наведемо основнi вимоги до автомоб^я, який ви-користовуеться при дослщженнях свiтлових прила-дiв. Найголовнiшою вимогою до автомобiля, на якому дослщжують свiтловi прилади, е наявнiсть справно! (бажано ново!) системи електропостачання (акумуля-торно! батаре!, генератора i реле-регулятора).
Напруга в мережi сучасного автомобшя (13,8 - 14,6 В) значно вище розрахунково! напруги на лампах фар i лiхтарiв (12,8 - 13,5 В). Це призводить до необхщно-стi фжсувати напругу в процесi дорожнiх дослщжень. При цьому вимiрювання напруги потрiбно проводити безпосередньо на контактах ламп. Наявшсть даних про напругу на лампах на етапах фотометричних i дорожшх дослщжень дозволяе порiвнювати i пере-раховувати результати експериментiв, тобто вiрно !х аналiзувати i трактувати.
Також особлива увага прид^яеться техшчному стану колiс, шин i елеменпв пiдвiски, тому що !х не-справностi призводять до змiни положення автомо-бiля на дорозi i вiдповiдно до змiни орiентацii його свiтлових приладiв.
Дорога. Так, як видимость i зорове сприйняття водiя оцiнювалися в залежностi вiд свилово! обстановки, то при виборi дороги для дослщжень основну увагу слвд придiляти визначенню коефiцiента яскравостi дорожшх покритпв. Отже дорожнi експерименти проводять-ся або на дорогах з порiвняно свiтлими цементобетон-ними покриттями (г = 2,3), або на дорогах з порiвняно темними асфальтобетонними покриттями (г = 1).
Середовище. Вщомо, що методи дослщжень видимо-ст обов'язково пов'язанi з вимiрюванням параметрiв середовища, що впливають на вiзуальнi iнформацiйнi процеси в системi ВАДС. Це свiтлотехнiчнi параметри - освилешсть або яскравiсть поверхш дороги й об'ектiв i оптичш параметри - коефiцiент послаблення атмосфери, коефвдент розсiювання туману, метеоролопчна дальнiсть видимостi (МДВ).
Проаналiзуемо основш параметри, якi вимiрюють-ся у свилових приладах. Дослiдження видимостi еле-ментiв дорожньо! обстановки, як правило, повинно мати ввдповщне метрологiчне забезпечення. Отже для одержання об'ективних ощнок видимост об'ектiв, дороги, фар, лiхтарiв необхiдно мати адекватнi фотоме-тричнi характеристики цих елементiв, а також енерге-тичнi характеристики фiзичного середовища руху.
Зазначимо, що в основi свiтлових вимiрювань лежать два методи: вiзуальний i фотоелектричний. При вiзуальному методi приймачем свилового випромшю-вання служить око людини. Б^ьш точними е вимiрю-вання свилових параметрiв з використанням прила-дiв, що реалiзують фотоелектричний метод. Принцип роботи таких приладiв побудований на основi вiдомих спiввiдношень, що пов'язують фотометричш параметри [5]. При проведенш автотехнiчних експертиз ДТП, та натурних експерименпв в темну пору доби, як правило, використовують вiзуальний метод визначення дальносп видимосп об'ектiв на дорозi.
Особливосп сприйняття водieм зорово! iнформацii
Систему ВАДС як i будь-яку складну систему [1, 4], потрiбно розглядати з трьох позицш: функцiональноi, морфолопчно'Т i iнформацiйноi. В свою чергу дослщ-ження iнформацiйного аспекту питання починаються з аналiзу неформалiзованих методiв (i результатiв) оцiнки особливостей сприйняття водiем зоровоТ ш-формацii, як не замiнюють формально-логiчнi методи, не суперечать Тм.
Пiд час дослщження у дорожньому русi «людсь-кого фактора» i зокрема питань сприйняття водiем дорожньоТ обстановки, слiд ввдзначити, що умови спо-стереження i якiсть освiтлення iстотно впливають на юльюсть iнформацii, яку сприймае водш (це вщповь дае й шту'Ттивним уявленням). Однак iнформацiйноi моделi сприйняття дорожньоТ обстановки, яка хоча б приблизно враховувала свилотехшчш фактори дорожньоТ обстановки, дотепер створено не було. Ввдомо, що джерелом шформацп, на основi якоТ визначаеться пово-дження водiя, е сама дорога.
Зазначимо, що перше мкце серед вах об'ектiв дорожньоТ обстановки, яю привертають увагу водiя, займають транспортнi засоби. 1х вiдстеженню придь ляеться 40-60% часу. Друге мкце за часом у цьому iерар-хiчному рядi припадае на ощнку шляхово-транспортноТ ситуацп безпосередньо перед автомобшем (25 - 35%). Трете мкце забирае час на орiентування на про'Тзнш частинi (5 - 25%). Отже юльюсть об'ектiв уваги водiя не перевищуе трьох: пiшоходи, зустрiчнi i автомобiлi, що рухаються в одному напрямку, проТзна частина.
Аналiз свiтлорозподiлу та свiтлових характеристик фар
У «Правилах...» i рекомендацiях 6ЕК ООН, у документах Мiжнародноi органiзацii по стандартизацп, а також у вТдповщних Тм вичизняних нормативных документах сформульоваш конкретш вимоги до сви-лових 1 сигнальних систем для забезпечення безпечноТ роботи автомобТл1в.
Зазначимо, що критер1ями оцшки ефективност1 свилорозпод1лу фар в умовах обмеженоТ видимост1 е оптимальш свилов1 характеристики при дальньому
1 ближньому свпмп фар, як1 забезпечують необхщну видимкть робочоТ зони дорожнього полотна з ураху-ванням припустимих швидкостей на р1зних профьчях дорш Величина критерпв свилових характеристик, як 1 шших параметр1в свилорозпод1лу, визначаеться безпосередньо з вимог до техшчного стану 1 метод1в перевiрки свiтлових i свилосигнальних систем (ДСТУ 3649-97, ГОСТ 3544-75, ГОСТ 25478-82 i iн.). Основою Тх е результати виконаних теоретичних i експеримен-тальних дослiджень.
Так, наприклад, норми середньоТ горизонтальноТ освиленост на рiзних категорiях дорiг складають 2...3 лк. Це пiдвищуе умови видимост водив i дозволяе забезпечити максимальну безпеку руху автомобiлiв вночь Рiвень освiтлення про'Тзно'Т частини дорк регла-ментуеться величиною середньоТ яскравост покриття вiдповiдно до ВСН 22-75. Для швидюсних дорiг неза-лежно вщ iнтенсивностi руху середня яскравкть покриття приймаеться 1,6 кд/м2.
При автомобiльному освiтленнi (навiть в умовах вшьного руху) робота зорового аналiзатора водiя може ускладнюватись через нерiвномiрний розподiл яскра-востi в полi зору, динамiчнiсть руху автомобшя, до-рожнi i метеорологiчнi умови, що впливають на про-зоркть атмосфери i лобового скла.
В умовах складного руху автомобШв (при зустрiч-ному роз'iздi) видимiсть визначаеться слшучою дiею фар зустрiчних автомобШв. Дальнiсть видимостi об'ектiв на дорозi (геометрична видимiсть) служить основною характеристикою умов видимости тому що з нею пов'язаш найважливiшi параметри руху - швид-кiсть i зупиночний шлях автомоб^я.
Слiд зазначити, що для забезпечення надшних умов видимосп дороги автомобiлi обладнуються фарами чотирьох титв: ближнього свiтла, дальнього свила, протитуманного свила з широким кутом свилового потоку, швидюсного свила (прожектори дальньоТ дii).
Фари ближнього свтла. Свиловий пучок ближнього свила завдяки особливостям свилооптично'Т схеми мае рiзко виражений асиметричний характер i рiзку свило-тiньову границю, права частина якоТ тдшмаеться пiд кутом 15°. Розпод^ ближнього свiтла европейськоТ аси-метричноТ системи регламентуеться величиною осви-леностi в контрольних точках i зонах европейського екрана. При перевiрцi вiдповiдностi фар вимогам (Правила №1 КВТ 6ЕК ООН) сполучають контрольш точки i зони свилового пучка з перспективою дороги, яка зо-бражена на вимiрювальному екранi (рис. 1 i рис. 2).
Отже, точка В50 характеризуе розташування очей водiя зустрiчного автомобiля, що знаходиться на вщ-станi 50 м вщ фари, тобто зб^аеться з однiею з найбiльш небезпечних щодо заслiплення точок траекторп перемь щення очей водiя при роз'iздi автомобiлiв. Сила свiтла в цьому напрямку не повинна перевищувати 200 кд.
Зона II характеризуе просир вище свилотшьово'Т границi, в свою чергу сила свила в будь-якш ТТ точщ не повинна перевищувати 440 кд.
Шве узб1ччя
Зона 111<1250кд Вюь дороги
узб^ччя
Рис.1. Перспективне зображення дороги з контрольними точками \ зонами, в яких регламентована сила св1тла автомобтьних фар
Точки 50Я i 75Я розташованi на правому узбiччi дороги на вщсташ вiдповiдно 50 i 75 м вiд автомобь ля. Тому виходячи з вимоги рiвномiрностi розподшу яскравостi в полi зору сила свила в них повинна бути найб^ьшою (не менше 3750 кд).
Зона IV вщповщае д^янщ дороги, яка розташо-вана на вщсташ вiд 25 до 50 м перед автомобшем по всш ширинi дороги. Сила свiтла в будь-якш точщ зони повинна бути не менше 1250 кд. В результат отримано порiвняння характеристики фар зi звичайними (Я2) i галогенними (Н4) лампами.
а)
Силу св1тла в цьому напрямку варто зб1льшувати як-найб1льше (але не б1льше 150000 кд в1д двох фар).
Група точок Н - 2,5L, Н - 2,5R, Н - 5L 1 Н - 5R харак-теризуе видим1сть узб1ч дороги 1 пришляхово! смуги на лшп обр1ю.
Варто враховувати також, що при вв1мкненому дальньому св1тл1 не повинно бути р1зких перепад1в сил св1тла в малих плесних кутах. За цими двома причинами сила св1тла в зазначених напрямках повинна бути великою.
Група точок 0^ - - т 1 3D - 12R, 3D - 12L
характеризуе видим1сть узб1ч 1 пришляхово! смуги на досить великш в1дсташ праворуч 1 л1воруч у д1апазош 20-75 м попереду автомоб1ля.
Фари з галогенными лампами. Галогенна лампа являе собою р1зновид ламп накалювання, основною в1дмшною рисою яко! е наявшсть галогену в колб1 лампи. Зазначимо, що з погляду д1агностики фари з галогенними лампами не мають принципових в1дмш-ностей в1д звичайних фар.
б)
Рис. 2. Перспектива дороги з двома смугами руху (а) i вимлрювальний екран (б): ° - точки, у яких обмежуеться верхня границя сили св^ла; • - точки, у яких обмежуеться нижня границя сили св^ла
Можна зробити висновок, що про видим1сть дороги й об'ект1в на нш при вв1мкненому ближньому св1тл1 фар з достатшм ступенем точност1 судять за двома основними параметрами, як залежать в1д св1тлорозпо-д1лу, р1вня яскравост1 фону 1 заслшлюючо! дп.
Фари дальнього св1тла. За конструктивними осо-бливостями фари дальнього св1тла з европейською й американською системами не мають принципових в1дмшностей. Найчаст1ше дальне св1тло сполучаеть-ся в однш фар1 з ближшм (кр1м системи осв1тлення з чотирма фарами). Оптичний елемент тако! фари складаеться з парабол1чного в1дбивача з кутом обхвату б1льше 180°, нитки накалювання дальнього св1тла (и - 1 П - под1бно! форми), розташовано! у фокус1 в1дбивача, 1 розаювача, який перекривае св1тловий отв1р в1дбивача. При под1бнш св1тлооптичнш схем1 вс1 промеш, що випромшюються в1д т1ла накалювання, потрапивши на поверхню в1дбивача, в1дбиваються у напрямках, як р1вноб1жш оптичнш в1с1, утворюючи вузький р1вноб1жний пучок велико! сили св1тла з не-значним кутом розаювання. Дал1 пройшовши через розаювач, частини св1тлового пучка внасл1док наяв-ност1 на внутр1шнш поверхш призм для в1дхилення 1 розаювальних лшз перерозпод1ляються 1 створюють на дороз1 досить вузький пучок значно! сили св1тла, що забезпечуе задовыьну (б1льше 100 м) дальшсть видимость Проанал1зуемо вимоги до дальнього св1тла — сполучимо контрольш точки вим1рювального екра-на з перспективою дороги, яка зображена на рис. 2 а).
Отже, точка Н - точка (м1сце) сходження перспек-тивних лшш, що 1м1тують основш елементи дороги, характеризуе напрямок гранично! дальност1 видимо-ст1 дороги вод1ем. У цьому напрямку передбачаеться найбыьша сила св1тла (близько 30000 кд), виходячи з закону квадрат1в в1дстаней 1 вимог р1вном1рност1 розподыу яскравост1 в центральному пол1 зору вод1я.
Висновки
Авторами статт1 обгрунтовано теоретичш переду-мови тдвищення ефективност1 та якост1 оцшки робо-ти св1тлових систем транспортних засоб1в. Проанал1зо-вано особливост1 проведення натурних експеримент1в та особливост1 сприйняття дорожньо! обстановки во-д1ем. Проведено анал1з вимог до свгтлорозподыу фар та виконана оцшка фактор1в впливу на працездатшсть та ефектившсть автомобыьних фар.
Шсля проведення анал1зу вимог до св1тлорозпод1-лу та свгтлових характеристик фар з р1зними типами встановлених ламп та на р1зних режимах роботи сл1д перейти до розробки структурно-лопчно! модел1 си-стеми фари.
Лiтература
1. Васильев А.П. Состояние дорог и безопасность движения
автомобилей в сложных погодных условиях. М.: Транспорт, 1990. - 304 с.
2. Галаса П.В., Кисельов В.Б., Куйбща А.С. та ш. Експертний
анал1з дорожньо-транспортних пригод. - Ки!в: Експерт-сервю, 1995. - 192 с.
3. Гольберг М.А., Волынский Б.М., Левитин К.М. Определе-
ние дальности видимости дорожных объектов в тумане при освещении автомобильными фарами // Тр. НИИ автоприборов. 1977. Вып. 43. С. 50.
4. Кашканов А.А., Кужель В.П. Эффективность автомобиль-
ных фар: анализ, задание и пути решения Автомобильный транспорт: проблемы и перспективы: Материалы V-ой Международной научно-технической конференции, 9-14 сентября 2002 г. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002. - С. 93-99.
5. Дашкевич Л.Л., Левитин К.М., Новаковский Л.Л. Оценка
ослепленности, создаваемой автомобильными фарами, по измерению порогового контраста // Автомобильная промышленность. 1978. № 12. - С. 23-26.
Е
