機動車交匯時燈具炫目性的討論

隨著我國汽車、摩托車工業的發展及其保有量的增加，在給人們生活帶來便利的同時，交通事故的上漲及死亡率的提高越來越受到政府部門的關注。其中機動車交匯時燈具產生的強烈光線晃人眼而引起的交通事故不可忽視。本文利用生物學的科學計算公式并結合我國國標要求，闡釋了機動車車燈在交匯時各種燈具是否產生炫目現象，并將其量化，從而對燈具的發光強度及照度提出更高的要求。

炫目發光及測量方法

炫目發光指由于發光光源刺目使觀察者產生不舒適感，從而削弱觀察者對物體的視覺感應的現象。即進入眼睛的具有相當強度的光線令視網膜中產生的形象模糊，從而導致視覺感應和性能下降。

測量炫目發光的傳統方法分兩步：

一是通過視網膜的發光光源的“等效罩紗亮度”（Lequivalent），基于以下三個因素：發光源在觀察者眼睛處的照度（Eglare）；發光源到觀察者眼睛處的直線連接角度（θ）；觀察者的年齡。

式中Lequivalent：發光光源的“等效罩紗亮度”

Eglare ：發光源在觀察者眼睛處的照度（單位：lx）

θ：發光源到觀察者眼睛處的直線連接角度

公式（1）主要用于計算炫目發光光源對觀察者的影響，作為對潛在炫目發光光源進行分析的基礎。

二是利用“等效罩紗亮度”（Lequivalent）值計算相對上升對比度閾（Thresholdelevation），它由背景亮度（Lbackground）或觀察者眼睛的適應狀態等因素決定。

對比度閾定義為目標亮度（ΔL）的最小增量（或最小減量），作為評估目標在特殊背景亮度（Lbackground）下是否可以看見的最小單位，用ΔL/ Lbackground表示。

對于駕駛員而言，在各種不同道路照明環境下（包括從黎明到黃昏），從小型到中型目標的目標亮度（ΔL）的最小增量一般為0.01，所以將0.01代入公式（2），可以得到用于分析晝間行駛燈的炫目作用的相對上升對比度閾：

當發光光源的相對上升對比度閾超過2.0時，就會造成比較嚴重的炫目[1]。

[附]發光強度與照度有以下轉換關系：

式中E：發光光源的照度（單位lx）

I：發光光源的發光強度（單位cd）

R：發光源到觀察者眼睛的距離（單位m）。

摩托車與摩托車交匯時燈光炫目分析

1.照度（Eglare）計算

在分析晝間行駛燈是否炫目之前，需先計算發光源在觀察者眼睛處的照度（Eglare）。該數值取決于兩個方面：觀察者與光源的相對距離，晝間行駛燈在參考水平面上穩定的發光強度。

假設兩輛摩托車的交匯距離分別為20m、40m、60m、80m和100m，安裝在摩托車前面的燈具分4種不同類型，分別對其進行計算。其發光強度分別可參考GB 5948-1998《摩托車白熾絲光源前照燈配光性能》、ECE R87《關于動力驅動交通工具的晝間行駛燈認證的統一規定》和GB 17510-1998《摩托車光信號裝置配光性能》的相關內容。

第一種：正常點亮的近光燈，其hv點最大發光強度為438.2cd；

第二種：琥珀色轉向信號燈，當車輛處于轉向狀態、轉向信號燈開始閃爍時，其hv點最大發光強度為700cd；

第三種：專用晝間行駛燈，其hv點最大發光強度為800cd；

第四種：正常點亮的遠光燈，其hv點最低發光強度為20000cd。

根據上面已設條件以及公式（4），可計算出各交匯距離處燈具的照度（Eglare），見表1。

2.等效罩紗亮度（Lequivalent）計算

首先，假設摩托車行駛的路面為雙車道，車道寬3050mm（10英尺），兩車均行駛在車道當中，即兩車的水平距離為3050mm。又根據GB 18100-2000《兩輪摩托車及輕便摩托車照明和光信號裝置的安裝規定》對摩托車近光燈的安裝要求5.2.3.2中要求離地高度不小于500mm、不大于1200mm，選取折中高度850mm，駕駛員眼睛離地高度1600mm，所以垂直距離差約為750mm。如果駕駛員眼睛與對行摩托車燈具處于同一水平面上，則駕駛員眼睛到對行摩托車的燈具的直線距離約3141mm，如圖1所示。

同時，將兩輛摩托車的交匯距離和從駕駛員眼睛到對行摩托車燈具的直線距離進行相除，經過弧度/角度等換算，可計算出發光源到觀察者眼睛的直線連接角度（θ），見表2。

由于公式（1）中還涉及到年齡系數k，為覆蓋所有年齡組駕駛員，分別選取年齡25歲、45歲和65歲，代表中、青、老三組駕駛員，計算出各年齡段的k值，值，從而計算出各個距離下各種類型晝間行駛燈的等效罩紗亮度（Lequivalent），見表3。

3.相對上升對比度閾（Thresholdelevation）計算

為了判斷具有不同發光強度的各類燈具在不同的環境亮度下是否會產生炫目反應，采用相對上升對比度閾（Thresholdelevation）公式求得目標亮度和環境亮度的對比值。當這一比值小于2時，眼睛能夠接受，不產生炫目；當超過2時，則會因為目標亮度相對環境亮度過高而產生炫目的感覺，從而可能造成交通事故。

在這里根據實際情況設定兩個環境亮度：1cd/m2（等效于夜間沒有路燈情況下的道路環境亮度）和50cd/m2（等效于黃昏、黎明或者多塵天氣下的道路環境亮度）。

將前面已經折算出的各個距離下各類燈具對各年齡段的等效罩紗亮度與環境亮度代入公式（3），即可得到相對上升對比度閾（Thresholdelevation），見表4。

4.結論

上述列表顯示，在背景亮度1cd/m2的夜晚，無論摩托車駕駛員使用近光、轉向信號燈以及專用晝間行駛燈，在交匯距離分別為100m、80m、60m、40m和20m時，其相對上升對比度閾值都小于2，因此不會產生炫目，不會影響對向行駛的所有年齡段摩托車駕駛員的觀察和判斷能力。所以，這些燈具能夠在夜晚車輛交匯時使用，屬于交匯安全燈具。而摩托車遠光燈則在任何距離時的相對上升對比度閾值都遠遠大于2，所以在摩托車交匯時，絕對不允許打開遠光燈，因為這樣會導致對行駛車輛駕駛員炫目，致使其觀察和判斷能力都大幅下降，可能造成交通隱患。

當背景亮度為50cd/m2的黃昏、黎明或多塵天氣，近光、轉向信號燈、專用晝間行駛燈甚至遠光都不會產生影響觀察和判斷能力的炫目光線。也就是說在晝間所有的燈具在交匯時都是安全的。

摩托車與汽車及汽車與汽車交匯

同理，可以用相同的建模方法分析摩托車和汽車交匯時以及汽車和汽車交匯時各燈具的發光炫目情況，對各個安裝在前部的燈具進行評定得到以下結論：在背景亮度1cd/m2的夜晚，摩托車及汽車駕駛員無論使用近光、轉向信號燈以及專用晝間行駛燈，在各交匯距離都不會產生炫目，不影響對向行駛的所有年齡段摩托車、汽車駕駛員的觀察和判斷能力；而摩托車和汽車遠光燈則在任何距離時的相對上升對比度閾值都遠遠大于2，所以在交匯時如果打開遠光燈則會產生炫目，造成交通隱患。但是在背景亮度為50cd/m2的黃昏、黎明或多塵天氣，汽車或摩托車交匯時，近光、轉向信號燈、專用晝間行駛燈甚至遠光燈都不會產生影響觀察和判斷能力的炫目光線。

參考文獻

[1] Adrian，W.Bhanji，A(1991)Fundamentals of disability glare:A formula to describe straylingt in the eye as a function of flare angle and age. In W.Adrian(ED) Proceedings of the First International Symposium on Glare. New York:Lighting Researsh Institute.Pp.185-193.