文/卜偉理 王 瑋 王玲燕

【機(jī)動車專欄】

基于CIE 188自適應(yīng)前照明系統(tǒng)配光評價的研究

文/卜偉理 王 瑋 王玲燕

本文介紹了一種將CIE 188技術(shù)報告內(nèi)容應(yīng)用于自適應(yīng)前照明系統(tǒng)（AFS）的配光評價方法。它按照CIE 188對AFS各模式功能分別進(jìn)行配光試驗，隨后在評價時，根據(jù)各模式的功能差異，只挑選符合該功能模式特性的評價項進(jìn)行評分，最終形成一個綜合得分。由于AFS系統(tǒng)的遠(yuǎn)光燈功能與傳統(tǒng)前照燈相同，本文所研究的配光評價內(nèi)容僅限于近光燈功能。

前照燈 自適應(yīng)前照明系統(tǒng) CIE188 配光評價

由國際照明委員會（CIE） 技術(shù)委員會（TC-45）與聯(lián)合國機(jī)動車照明和光信號布魯塞爾專家工作組（GTB）共同合作完成，于2010年發(fā)布的CIE 188 《汽車前照明系統(tǒng)配光評價方法》技術(shù)報告，為傳統(tǒng)前照燈的配光評價提供了一套客觀且有效的試驗方法，但從目前的實(shí)際情況來看，它并不能完全適用于AFS等新型前照燈系統(tǒng)。CIE 188評價方法主要適用于單一靜態(tài)光型，對于同時含有多種近光光型的AFS，沒有有效完善的綜合評分方式。

一、CIE 188前照燈配光評價方法

我國前照燈配光相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了前照燈配光的最低要求，可對產(chǎn)品配光進(jìn)行合格與否的定性判斷，但其試驗方法無法對配光效果進(jìn)行定量的評價。

近光燈的主要作用是提供照明并避免眩目，CIE 188的評價方式與之對應(yīng)，且具體直觀，分別以照明距離和寬度來表述照明效果，并以眩目區(qū)域的加權(quán)光通量來反映眩目程度。根據(jù)評級區(qū)域和內(nèi)容的不同，共分為7項評價試驗項目（見表1）。

表1 CIE 188中的近光燈配光評價試驗項目

CIE 188相關(guān)研究源于歐洲，其中所有試驗驗證均基于ECE法規(guī)，試驗方法適用各標(biāo)準(zhǔn)體系的不同前照燈產(chǎn)品，包括傳統(tǒng)前照燈的進(jìn)化產(chǎn)品AFS。但因AFS的近光可能擁有4個或更多的光型，如何對多個試驗結(jié)果進(jìn)行綜合評價或評分，CIE 188中并沒有規(guī)定。

二、AFS功能簡介

AFS是傳統(tǒng)前照燈近光功能的延伸。傳統(tǒng)近光燈的光型固定不變，而AFS可根據(jù)車速和道路環(huán)境的不同來調(diào)整自身的配光方式，提高駕駛安全和舒適性。參照目前國內(nèi)外主要的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，AFS可具有4種不同的照明近光模式：C級（基礎(chǔ)照明模式）、V級(城市道路照明模式)、E級(高速道路照明模式)、W級(惡劣天氣照明模式)。此外，AFS的每種模式可同時具備動態(tài)彎道照明和靜態(tài)彎道照明功能。

具備C級模式和附加模式V、E、W級中至少一種模式的近光燈，才可以稱為AFS。目前市場上，大量“傳統(tǒng)近光燈+彎道照明”的前照燈嚴(yán)格意義上來說并不屬于AFS，但由于其具有和AFS相同的彎道照明實(shí)現(xiàn)方式，因此，本文也將其作為研究對象。

三、使用CIE 188對AFS進(jìn)行配光評價

從CIE 188的評價項目來看，區(qū)域A、B、C是對于近光照射距離的評價，區(qū)域D和E是對近光照射寬度的評價。CIE 188的配光試驗方法適用于AFS的各個模式和功能。C級、V級、E級、W級、彎道照明均可以和普通近光燈一樣，使用CIE 188方法來進(jìn)行試驗。

TC-45基于CIE 188方法對AFS的配光評價，提出了如下建議：

① C級模式作為AFS的默認(rèn)模式，適用于任何情況，所有評價項目均適用于C級模式；

② E級模式側(cè)重照明距離，優(yōu)勢項目包括區(qū)域A、區(qū)域C，同時也需要評價光通量和眩目值；

③ V級模式側(cè)重照明寬度，優(yōu)勢項目包括區(qū)域D、區(qū)域E，同時需評價眩目值；

④ 靜態(tài)彎道照明，用于車輛前方近距離的補(bǔ)充照明，優(yōu)勢項目包括區(qū)域E，同時需評價光通量。

⑤ 對于動態(tài)彎道照明功能，主要評價項目包括區(qū)域C和眩目值。動態(tài)彎道照明一般實(shí)現(xiàn)方式是根據(jù)車輛在彎道上的行駛軌跡自動旋轉(zhuǎn)近光燈模塊來實(shí)現(xiàn)，即根據(jù)道路彎曲程度自動旋轉(zhuǎn)整個近光光型，相關(guān)研究結(jié)果表明，彎道照明光束在區(qū)域C上的得分基本近似該模塊，作為C級模式在區(qū)域A上的得分，而彎道照明光束的眩目值近似等于該C級近光眩目值的0.65倍。

由于目前的AFS產(chǎn)品很少配備針對惡劣天氣的W級模式，因此，暫不對W級模式進(jìn)行評價。

表1中的每個評價項目均按AFS的上述5種模式或功能組成等比例均分，即AFS每種功能模式各給予20%的評分系數(shù)。但若有模式不適用于該項評分，則其評分系數(shù)由C級模式承擔(dān)。這與AFS的模式選擇邏輯也是一致的，C級模式作為默認(rèn)模式在任何條件下都適用，若某路況條件不適用任何模式，系統(tǒng)會默認(rèn)切換至C級模式。例如，在區(qū)域A中C級模式占80%的評分系數(shù)。

綜上所述，AFS各模式主要評價項目及其評分系數(shù)見表2。表3為TC-45使用此方法對同時具備5種功能模式的AFS樣品的評價結(jié)果。

從表3來看，對于AFS各功能模式，若簡單地使用“平均法”（即將AFS的5種功能模式得分相加后除以5），從與C級模式得分相比所提高的百分比來看，提升量都相當(dāng)微弱，有些評分甚至下降，無法反映實(shí)際使用中AFS的優(yōu)勢。但若使用“系數(shù)法”（如表2），則得分有很大提高。

表2 AFS各模式配光主要評價項目及其評分系數(shù)

表3 全功能AFS產(chǎn)品配光評級得分

但TC-45提出的這一方法（見表2）和范例（見表3），是基于具備全部5種功能模式的AFS產(chǎn)品。而從目前市場，特別是我國汽車市場來看，同時具備這5種模式的AFS產(chǎn)品非常少，絕大多數(shù)AFS產(chǎn)品除具備C級模式外，一般僅增加了E級模式和彎道模式。事實(shí)上，很多以AFS功能為賣點(diǎn)的汽車產(chǎn)品，僅僅在普通近光燈基礎(chǔ)上增加了彎道照明功能。本文暫把這類不具備完整AFS模式的產(chǎn)品稱為“準(zhǔn)AFS”，通過實(shí)測來驗證CIE 188試驗方法和“系數(shù)法”評價方法對此類市場占有率較高的準(zhǔn)AFS產(chǎn)品的適用性。

我們對4套準(zhǔn)AFS產(chǎn)品進(jìn)行了CIE 188的配光試驗。樣品數(shù)據(jù)源于試驗室認(rèn)證試驗，樣品試驗結(jié)果見表4～表7。

試驗結(jié)果與表3的AFS產(chǎn)品類似，4款準(zhǔn)AFS產(chǎn)品在附加模式的“優(yōu)勢項目”（樣品A－區(qū)域A和區(qū)域C、樣品B－區(qū)域E、樣品C－區(qū)域A和區(qū)域C、樣品D－區(qū)域A和區(qū)域C。）的綜合評分高于C模式得分，反映了該附加模式的實(shí)際功效，也說明了該評分方法能很好地應(yīng)用于準(zhǔn)AFS產(chǎn)品。

然而，與表3全功能模式AFS評分結(jié)果不同，對于4款準(zhǔn)AFS附加模式的“優(yōu)勢項目”，使用“系數(shù)法”得出的評分卻低于使用“平均法”得出的評分。以樣品A為例，其E級模式和動態(tài)彎道模式對應(yīng)的區(qū)域A和區(qū)域C上，“系數(shù)法”得分均低于“平均法”得分不少。這是由于AFS的每種模式均有其優(yōu)勢和劣勢，對于全功能AFS產(chǎn)品，在使用平均法時，附加模式在“優(yōu)勢項目”上，其他4個模式共同拖其后腿。因此，功能模式越少，“優(yōu)勢項目”的“平均法”得分反而越高。這也恰恰說明系數(shù)評分的方法更適用于準(zhǔn)AFS產(chǎn)品。

表4 樣品A近光的配光評價得分（C級模式、E級模式、動態(tài)彎道照明）

此外，我們在試驗中發(fā)現(xiàn)，樣品D的V級模式，雖然滿足AFS標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的相應(yīng)配光要求，但卻是一個“偽V級模式”（光型見圖1）。相較C級模式，其V級模式僅消去了光型右側(cè)高于H-H線的部分，其余光型及水平和垂直傾角均無變化。這樣的V級模式無法體現(xiàn)出應(yīng)有的照明寬度優(yōu)勢。從試驗結(jié)果也可以看出：該V級模式在區(qū)域D和區(qū)域E的得分，相比C級模式?jīng)]有任何提高。從最終評分結(jié)果來看， 該V模式的有無也不影響樣品D的最終得分。由此可見，相較傳統(tǒng)的AFS標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，使用CIE 188評價方法能夠有效地判別附加模式所帶來的實(shí)際照明效果提升。

表5 樣品B近光的配光評價得分（普通近光、靜態(tài)彎道照明）

表6 樣品C近光的配光評價得分（C級模式、E級模式、動態(tài)彎道照明）

表7 樣品D近光的配光評價得分（C級模式、E級模式、V級模式、動態(tài)彎道照明）

圖1 在25 m屏幕上樣品D的C級模式及V級模式光型

四、總 結(jié)

本次試驗的4套準(zhǔn)AFS產(chǎn)品涵蓋了E級、靜態(tài)彎道、動態(tài)彎道3種常見的近光附加模式。最終試驗結(jié)果也說明了TC-45在CIE 188基礎(chǔ)上提出的AFS系統(tǒng)評分方法同樣適用于常見的準(zhǔn)AFS產(chǎn)品。樣品D的“偽V級模式”使得本次試驗項目缺少V級近光產(chǎn)品，我們將在今后取得合適樣品后繼續(xù)進(jìn)行驗證工作。同時，該評價方式對于“準(zhǔn)AFS”產(chǎn)品的檢驗結(jié)果令人滿意，我國現(xiàn)行的AFS標(biāo)準(zhǔn)僅僅定義了保證行車安全的最低要求，而無法考核AFS附加功能模式所帶來的配光效果提升。CIE 188評價方法可以通過附加近光模式和C級近光（基礎(chǔ)近光）模式評價結(jié)果的比較，來了解附加近光模式所帶來的實(shí)際照明效果提升，希望這些研究結(jié)果能為相關(guān)企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)提供機(jī)動車照明效果評判方法參考。

This paper introduces a photometric performance assessment method, which applies CIE188 technical report content in AFS. After testing all modes of AFS according to CIE188 separately, calculation of the final scores based the characteristics of AFS modes can be done. Research scope of this paper is only limited to low beam since the high beam function of AFS is same with the normal headlamp.

Headlamp; AFS; CIE188; Photometric performance assessment

（作者單位：上海機(jī)動車檢測中心）