汽車駕駛員前方視野測量中A柱雙目障礙角邊界點選取的分析

吳天昊 譚琪 程漢收

摘 ?要：本文對根據GB11562-2014《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》制定的兩種試驗方案得出不同結果的原因進行分析，得出原因在于測量A柱雙目障礙角時選取的邊界點不同，同時結合現實存在的風窗玻璃黑邊情況，分析將黑邊考慮在測量范圍內的理由，并給出了邊界點的定義。最后通過試驗分析了兩種不同的邊界點帶來的測量誤差。

關鍵詞：汽車前方視野;A柱雙目障礙角;風窗玻璃黑邊;邊界點

中圖分類號：U467.4 ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1005-2550（2022）01-0092-05

Analysis On The Selection Of Boundary Points Of A-Pillar

Binocular Obstacle Angle In The Measurement Of Driver’s Front Field Of Vision

WU Tian-hao1，TAN Qi2， CHENG Han-shou1

（1.Xiangyang Daan Automobile Testing Center Co.， Ltd.， Xiangyang 441004， China;

2. Wuhan lanen Automobile Service Co.， Ltd.， Wuhan 430070， China）

Abstract： This paper analyzes the reasons for the different results of the two test schemes formulated according to GB11562-2014 “Requirements and Measurement Methods for the forward field of vision of the motor vehicle driver”. The reason is that the boundary points selected when measuring the binocular obstacle angle of the A-pillar are different. At the same time， combined with the actual black edge of the windshield， the reason for considering the black edge in the measurement range is analyzed， and the definition of the boundary point is given. Finally， the measurement errors caused by two different boundary points are analyzed through testing.

Key Words： Forward Visibility Of Motor Vehicles; A Column Of Binocular Obstruction Angle; The Wind Window Black Border; Boundary Point

引 ? ?言

通過在實車上對汽車駕駛員前方視野測量的案例，發現對前方視野的不同檢測結果的原因所在，并結合GB11562-2014《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》標準（以下簡稱：GB11562-2014標準），發現該標準沒有對A柱雙目障礙角測量時邊界點的定義，在根據現實風窗玻璃邊界情況發現，風窗玻璃邊上純黑邊及漸變黑邊不是透明的元素，對于駕駛員來說這是障礙。經過試驗分析，分別從標準中A柱定義及雙目障礙角測量示意圖選取邊界點測量雙目障礙角，然后以風窗玻璃上的漸變黑邊內側邊界為測量點進行測量，將數據列表分析測量結果的誤差影響。

1 ? ?測量A柱障礙角時邊界點的選取分析

1.1 ? 問題產生

在對一輛新產品樣車進行汽車駕駛員前方視野檢測時，開始由試驗員甲進行測量，按照GB 11562-2014標準進行試驗，得出了不合格檢測結果，然后又由試驗員乙進行測量，得出了合格檢測結果。就此案例情況進行研究，兩位試驗人員都是根據GB11562-2014標準進行測量，為什么會有不相同的檢測結果？本文就此問題進行探究，根據上述標準從源頭進行分析出現此情況的原因。

1.2 ? 原因分析

1.2.1 找出原因

首先根據上述情況考慮對試驗結果產生影響的因素有：儀器設備、3-DH裝置安放、試驗人員對標準的理解不同等。

1）儀器設備的不同可能導致試驗結果差異。如果兩位試驗人員采用試驗儀器相同，所使用的儀器設備都考慮了儀器的精度誤差，不會對試驗造成兩種極端的現象。

2）試驗人員對標準的理解不同會導致試驗結果不同，安排監督人員在試驗員甲開展試驗時目擊，然后由試驗員乙進行試驗，通過試驗過程發現，兩試驗人員對于A柱雙目障礙角檢測時邊界點選取不同，試驗員甲作截面內側切線時是以風窗玻璃黑邊及過渡區的邊緣為邊界點，試驗員乙以A柱截面內側作切線，內切邊界點選取為A柱金屬邊，試驗結果不同的。

1.2.2 選取不同邊界點的原因分析

兩種試驗方案邊界點選取不同的原因在于試驗員乙是根據GB11562-2014標準中測定方法并結合標準中雙目障礙角測量示意圖對車輛進行測量，見圖2。而試驗員甲是根據測量雙目障礙角的根本意義出發。雙目障礙角測的是由人的雙眼出發通過該物體不能清楚看到其后方區域的角度，A柱及附近的不透明零件、不透明元素對駕駛員觀察車外情況形成了盲區，見圖1。于是選擇的邊界是不透明因素—風窗玻璃黑邊為測量的邊界點。

甲、乙兩試驗員選取不同邊界點的結果存在差異，原因在于測量A柱雙目障礙角時選取的邊界點不同。乙依據GB11562標準中的測量方法和示意圖進行測量，而該標準是2014年修訂發布。隨著汽車行業的發展，汽車越來越追求整體外觀的效果。近年來，汽車都對前擋風窗玻璃進行了黑邊處理，除了避免密封膠條的老化，粘貼的作用，還起到了裝飾和美化汽車玻璃邊緣等作用，并且感覺和汽車融為一體，也更美觀大方。因此也導致了標準中的該項測定方法與汽車行業的實際發展不相符。

1.2.3 將黑邊考慮在內的原因

現有風窗玻璃用純黑邊將玻璃和鋼板之間銜接處粘膠進行覆蓋，現在汽車不僅對實用、性能要求，還對汽車外觀進行美化，因此各廠家為了使風窗玻璃黑邊更美化，將純黑邊進行過渡處理，讓汽車更加美觀。以下是目前風窗玻璃黑邊存在形式，如圖3所示。

結合GB11562-2014標準和現實風窗玻璃黑邊進行考慮，在測量A柱雙目障礙角時應將玻璃黑邊及過渡黑邊考慮進去。參考俄羅斯國家標準GOST R51266-99中明確規定“在確定A柱形成盲區角度時，擋風玻璃立柱和前門立柱與相鄰的不透明元素所形成的區域也應考慮在內”，同時，對于A柱雙目障礙角的測量主要是為了測量司機左前方盲區角度大小，于是A柱附近風窗玻璃黑邊算是盲區，對司機視野形成障礙，影響駕駛安全，同時汽車前方視野測量的根本目的在于行車安全，測量該車的視野情況，所以從這點考慮應該在測量A柱雙目障礙角時將黑邊考慮進去。

對于過渡黑邊視線邊界時，是選在過渡黑邊最內側，還是取過渡中間空白區域的中間點問題？從汽車本身來說，它是運動的物體。當汽車靜止時，駕駛員的視野可達到180度，當車速為40Km/h時，駕駛員視野約1000，隨著車速的增加，視野變得更窄，當車速達到100Km/h時，視野就只有400，只能看清正前方很窄的區域[4]。如果司機眼睛從過渡黑邊進行觀察車外情況時，會使司機引起疲勞，不利于安全行車。由此對于測量邊界選取時，應選取過渡黑邊最內側作為視線的邊界點。

1.3 ? 定義邊界點

國標在作A柱S截面內、外側切線時，其內外側的邊界點選取未知，綜上所述可知，在作S截面外側切線時，邊界點應選取不透明零件門框或三角窗外邊緣，對于選取S截面內側邊界點應選取不透明元素—風窗玻璃黑邊最邊緣。

2 ? ?駕駛員前方視野試驗與分析

2.1 ? 試驗準備

2.1.1試驗儀器：如表1所示。

2.1.2 試驗車輛

以東風風行SX6為試驗樣車，主要參數見表2：

2.2 ? 試驗過程

1）將車身調正并按照設計位置進行放置在坐標系上，并將車輛座椅調節到規定的座椅行程最低最后駕駛位置，并將方向盤調節到中間位置。

2）按照要求進行安放三維H點假人裝置，腿長采用第50百分位雙腳自然伸直，并通過H點的鉛垂線與假人裝置的軀干線角度調整到設計座椅靠背角度。然后安放重塊進行配重，副駕放置75Kg沙袋模擬人體模型質量。安放后狀態如圖4所示：

2.2.1 風窗透明區基準點的校核

首先在三維坐標儀的系統中將車輛參數輸入電腦，然后通過單臂三維測量劃線機對R點進行確認，R點確定后根據座椅靠背角和座椅調節范圍就能確定V點坐標和P點、Pm點坐標。

法規中需從V1、V2點按照規定角度去尋找基準點，同時還需要尋找透明區，然而在實際測量中，我們是從V1、V2點出發到風窗玻璃黑邊最外側邊緣的角度是否大于所規定基準點的角度，若大于所規定角度就可認定所有的基準點是在透明區內，符合標準要求。

2.2.2 A柱雙目障礙角的測量

首先找到Pm點，根據R點坐標和座椅靠背角進行修正后，Pm點是在R點上方，相對R點Z坐標為638mm處，P點和Pm在同一水平面內，P點坐標確定見2.2.1，然后通過Pm點作A柱S截面。

障礙角求作方法：駕駛員（左）側A柱雙目障礙角測量原理：過E1點作S2截面外邊緣的切線，E1E2繞P1旋轉，使得∠E1E2X為90°，從E2作S1截面內邊緣的切線，同時作E2X的平行線與E2點重合形成的夾角，并將其投影在P點所在的水平面內進行測量得出駕駛員側A柱雙目障礙角。如圖2所示。

駕駛員（右）側A柱雙目障礙角測量原理與在駕駛員左側測量原理相同，過E4點作S2截面外邊緣的切線，E3E4繞P2旋轉，使得∠E4E3Y為90°， 從E3作S1截面內邊緣的切線，同時作E4Y的平行線與E3點重合形成的夾角，并將其投影在P點所在的水平面內進行測量得出駕駛員（右）側A柱雙目障礙角。

先按照GB11562-2014標準進行A柱障礙角的測量，然后根據上述1.3定義的邊界點進行雙目障礙角的測量。作對比試驗進行分析兩者不同邊界點的誤差。

2.2.3 前方視野評價及轉向盤傾斜角校核

根據GB11562-2014標準的技術要求進行求作，測試結果符合標準要求。過V2點通過轉向盤上邊緣相切的平面與水平面的夾角向下傾斜為4°，此角度大于規定角度，符合要求。

2.2.4 “S”區障礙面積

“S”區是V2點前1.5m處鉛垂平面中的一個四邊形區域，其上邊界為從V2點向前向下偏1°的平面與1.5m處鉛垂平面的交點確定，下邊界從V2點向前向下偏4°的平面與1.5m處鉛垂平面的交點，左右邊界由2.2.3定義的3個向下傾斜4°的平面與V2點前1.5m處鉛垂平面的橫向鉛垂面的交點確定。其“S”區面積為1.5×2×1.5×（tan4°-tan3°）=236123 mm2。

按照技術要求進行試驗，然后在“S”區觀察投影面積，通過試驗發現該車在“S”投影面積為0。

2.3 ? 試驗結果分析

2.3.1 對比試驗分析

測量A柱雙目障礙角時，對不同邊界點的選取進行了對比試驗，試驗結果如下：

1）按照GB測量方法進行試驗，邊界點為A柱金屬邊緣，測量結果見表3。（單位mm）

經計算機雙目障礙角的計算軟件計算，得出雙目障礙角為4.03°

2）按照GB測量方法進行試驗，邊界點為風窗玻璃黑邊邊緣，測量結果見表4。（單位mm）

經計算機雙目障礙角的計算軟件計算，得出雙目障礙角為4.86°

通過對比試驗結果可知，兩者的角度之差已超過測量儀器角度的精度±0.5°[3]，所以選取邊界點的不同對于試驗結果來說影響很大。

2.3.2 雙目障礙角的角度計算

以P1所在的水平面建立坐標系，如圖5所示：

設P1（a，b）、E1（x1，y1）、E2（x2，y2）、內切點S1（a1，b1）、外切點S2（a2，b2），P1 E1= P1 E2=104，E1 E2=65，已知P1（a，b）、S1（a1，b1）、S2（a2，b2）各點的坐標，α1+α2+α3=180°，求θ。

（1）

α1+α2+α3=180° ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

（3）

（4）

x12+ y12=1042 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （5）

結合上面五個方程求解出x1、y2，然后根據下面公式求的x2、y2。

（6）

（7）

先求得 S1 E2 =（x2-–a1，y2–b1）、

S2 E1 =（x1–a2，y1–b2）

（8）

（9）

（10）

（11）

根據公式8向量夾角公式求得cosθ，然后根據反三角函數求得θ。

通過上述A柱雙目障礙角的對比試驗，從表中列出的數據可知，兩個不同的邊界點主要是S1內側點的坐標不同，將上述表中的相關數據代入計算公式計算得出兩個不同的雙目障礙角，通過障礙角度值比較得知，在測量雙目障礙角時黑邊對于試驗結果誤差很大，同時黑邊增大了雙目障礙角度，增加了司機的盲區。還有可能導致整個試驗測量結果的不合格，因此企業在設計玻璃黑邊時應盡量減少黑邊的寬度，從而減少盲區，有利于行車安全。

3 ? ?結論

本文根據汽車駕駛員前方視野要求及測量方法為基礎進行研究，通過研究汽車駕駛員前方視野實際發生案例，分析問題時發現標準中對于測量雙目障礙角時邊界點的選取沒有定義，并隨著汽車發展目前汽車出現了風窗玻璃黑邊的情況，通過案例分析發現，玻璃黑邊應把它考慮到測量雙目障礙角中，并通過對比試驗分析了不同邊界點對于汽車障礙角測量影響。

通過該試驗方法的研究，充分說明玻璃黑邊對汽車駕駛員前方視野的影響，在汽車設計時應盡量減少玻璃黑邊的寬度及采用透明邊框設計，以提高汽車駕駛員前方視野的安全性。

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專家推薦語

李再華

中國質量認證中心武漢分中心

高級工程師 ?技術專家

該稿件內容依據國家標準GB11562-2014《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》和實際測量案例圍繞汽車駕駛員前方視野測量中A柱雙目障礙角邊界點選取的分析，展開了論述。給出了邊界點的定義，通過試驗分析得出兩種不同的邊界點的選擇，會產生測量誤差，從而導致測量結果的差異。對應檢測方法的研究是有著指導性的意義，具有可讀性。