Điểm trên màn đo Yêu cầu về độ rọi
Đèn dùng cho hệ thống
giao thông bên phải Đèn dùng cho hệ thống giao thông bên trái
(lux) Điểm B50 L Điểm B75 R Điểm B75 L Điểm B50 L Điểm B50 R Điểm B50 V Điểm B25 L Điểm B25 R Điểm B50 R Điểm B75 L Điểm B75 R Điểm B50 R Điểm B50 L Điểm B50 V Điểm B25 R Điểm B25 L 0,4 12 12 15 12 6 2 2
Điểm bất kỳ trong vùng III Điểm bất kỳ trong vùng IV Điểm bất kỳ trong vùng I 0,7 3 ( 2 x (E 50R hoặc E 50L)
Các điểm từ 1 đến 8 trên hình 2.13 khi đo, độ rọi phải nằm trong các giới hạn sau: 1+2+3 0,3 lux 4+5+6 0,6 lux 7 từ 0,1 0,7 lux 8 từ 0,2 0,7 lux
- Qui định đối với chùm sáng xa
Trường hợp đèn được thiết kế kết hợp cả chùm sáng xa và chùm sáng gần, việc chỉnh đèn thực hiện theo chùm sáng chiếu gần, sau đó chuyển sang chế độ chiếu xa để tiến hành đo độ rọi. Trong trường hợp đèn chỉ có chùm sáng chiếu xa, nó sẽ được điều chỉnh theo chùm sáng chiếu xa, sao cho vùng độ rọi lớn nhất tập trung tại giao điểm của đường hh và vv.
Độ rọi được tạo ra trên màn đo bởi chùm sáng xa phải thoả mãn các yêu cầu sau:
Giao điểm (HV) của các đường hh và vv phải nằm trong vùng độ rọi đồng đều bằng 80% độ rọi lớn nhất. Giá trị độ rọi lớn nhất (Emax) không được nhỏ hơn 48 lux nhưng không được vượt quá 240 lux. Hơn nữa, trong trường hợp đèn có cả hai chức năng chiếu xa và chiếu gần thì giá trị lớn nhất này khơng được lớn hơn 16 lần độ rọi đo được tại điểm 75 R (hoặc 75 L) của chùm sáng chiếu gần.
Bắt đầu từ điểm HV, theo phương ngang về bên phải và trái, độ rọi không được nhỏ hơn 24 lux với khoảng cách không quá 1,125 m và không được nhỏ hơn 6 lux với khoảng cách không quá 2,25 m.
Các yêu cầu về thử độ bền và độ ổn định
Trong các tiêu chuẩn liên quan đến đèn chiếu sáng phía trước lắp trên ơ tơ thì ngồi các u cầu về đặc tính quang học của chùm sáng thì cịn có các u cầu về độ bền với nhiệt độ, ví dụ: Thử nghiệm với 12 giờ thắp sáng liên tục hoặc thử nghiệm trong 1 giờ thắp sáng liên tục với kính đèn bị sơn bịt kín. Các yêu cầu về độ bền của vật liệu như khả năng chịu tác động của khí hậu, khả năng chống xước của bề mặt... Các thử nghiệm đối với yêu cầu về thử độ bền và độ ổn định đòi hỏi mất
rất nhiều thời gian cũng như nhiều mẫu thử, hơn nữa để đáp ứng được các yêu cầu này, nhà sản xuất sẽ phải có sự thay đổi cơ bản về các loại vật liệu làm đèn.
Nhận xét:
- Việc đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước phụ thuộc rất nhiều vào loại đèn chiếu sáng phía trước và việc lắp đặt, hiệu chỉnh theo đúng yêu cầu kỹ thuật.
- Hệ thống tiêu chuẩn đèn ô tô của Việt Nam được xây dựng trên cơ sở tham khảo và chuyển đổi từ các tiêu chuẩn đèn của Châu Âu. Do vậy, loại đèn lựa chọn để thí nghiệm sẽ là các đèn thiết kế và phù hợp theo các tiêu chuẩn này.
- Khi xây dựng mơ hình thí nghiệm đo tầm nhìn và đánh giá an toàn chuyển động cần xem xét đến kết cấu chùm sáng chiếu gần, chiếu xa để tối ưu hóa các phép đo trên cơ sở các vùng được chiếu sáng, hoặc hạn chế chiếu sáng của đèn.
- Các loại đèn chiếu sáng phía trước sử dụng bóng XENON hoặc LED có chất lượng chiếu sáng rất tốt, tuy nhiên, hiện tại các đèn này mới được trang bị trên một số ít loại phương tiện đời mới. Do vậy, loại đèn được lựa chọn để thí nghiệm sẽ là đèn lắp loại bóng sợi đốt thơng thường hoặc bóng sợi đốt halogen.
2.5. Chiếu sáng đường ô tô
Các tiêu chuẩn chất lượng chiếu sáng đường phố thực chất đòi hỏi phải tạo nên tri giác nhìn nhanh chóng, chính xác và tiện nghi. Yêu cầu chung là phải bảo đảm chức năng định vị, dẫn hướng cho các thiết bị tham gia giao thơng. Các thơng số chính cần kiểm sốt là:
Độ chói trung bình của mặt đường do lái xe quan sát khi nhìn mặt đường ở tầm xa khoảng một trăm mét khi thời tiết khô. Mức độ chói trung bình này phụ thuộc vào loại đường (mật độ giao thông, vận tốc...).
Tầm nhìn ở khoảng cách xa 170 m ứng với góc nhìn 0,5 và 60 m ứng với góc 1,5 như hình 2.15. [10]
Hình 2.15: Tầm nhìn đối tượng trên đường của người lái xe
Độ chói trung bình của mặt đường đóng vai trị quan trọng hơn độ rọi vì để phân biệt một vật trong đêm từ khoảng cách xa thì mặt đường được chiếu sáng sẽ trở thành nguồn sáng thứ cấp và phải đạt được độ chói quy định thì mới phân biệt được vật trên mặt đường so với màn đêm. Tiêu chuẩn độ chói trung bình và độ đồng đều nói chung được cho trong tiêu chuẩn thiết kế chiếu sáng giao thông.
Độ đồng đều của độ chói khơng giống nhau theo mọi hướng. Hệ số đồng đều độ chói chung được xác định theo cơng thức:
U0 = Lmin/Ltb (2.4)
trong đó: Lmin - độ chói cực tiểu; Ltb - độ chói trung bình của lưới điểm.
Theo chiều dọc của đường, ta có thể xác định hệ số đồng đều độ chói dọc theo cơng thức:
U1 = min(Lmin/Lmax) (2.5)
Độ đồng đều nói chung khơng được nhỏ hơn 0,4 và độ đồng đều dọc không nhỏ hơn 0,7. Nếu độ đồng đều nhỏ, người trên xe sẽ nhận thấy phong cảnh thấp thống cịn gọi là hiệu ứng bậc thang làm mỏi mắt người lái xe. Nếu độ đồng đều dọc lớn hơn 0,7 hiệu ứng bậc thang khơng cịn nữa (hình 2.17).
Quan hệ giữa độ rọi và độ chói theo định luật Lambert: L = ρE/π= E/R = Eq (2.6)
trong đó: E - độ rọi tại một điểm, q - hệ số độ chói của mặt đường phụ thuộc vào các góc α,β,γ (hình 2.16). [10]
Hình 2.16. Xác định độ chói mặt đường tại điểm P Khả năng hạn chế chói loá mắt mất tiện nghi và sự mỏi mắt.
Chỉ số chói lố G được chia thành các thang từ 1 (không chịu được) đến 9 (không cảm nhận được) và không được nhỏ hơn 4 là mức chấp nhận.
Hình 2.17: Hiệu ứng bậc thang với các hệ số đồng đều độ chói khác nhau.[10]
Tính chất dẫn hướng, nhấn mạnh trước những chỗ cong, ngã tư, lối vào đường... Tại điểm kết thúc phải tạo nên vùng đệm có độ chói giảm dần bằng cách giảm công suất đèn hoặc bớt đi một pha ở các đường bố trí đèn hai bên.
Khái niệm về tỷ số phụ cận: Mục đích của hệ thống chiếu sáng đường phố là phải tạo cho mặt đường sáng để nhìn rõ các đối tượng trên mặt đường. Các đối tượng nằm sát mép đường là khu vực phụ cận của tuyến đường.
Tỷ số phụ cận SR (Surround Ratio) cho phép đánh giá mức độ thoả mãn nhu cầu chiếu sáng cho khu vực phụ cận hai bên tuyến đường [10]:
2 tb 1 tb E E SR (2.7)
trong đó Etb1 - độ rọi trung bình trong khoảng 5m bên lề đường; Etb2 - độ rọi
trung bình của một nửa lịng đường hoặc 5 m lịng đường có chiều rộng trên 10 m. Các tiêu chuẩn chiếu sáng đường được trình bầy trong Phụ lục 9
Nhận xét:
- Trong điều kiện có hệ thống chiếu sáng đường ô tô phù hợp tiêu chuẩn, khả năng quan sát của người lái tăng lên rất nhiều, do đó vận hành của ơ tơ trên đường sẽ an toàn hơn.
- Trong phạm vi nghiên cứu của luận án sẽ khơng tiến hành các thí nghiệm đo tầm nhìn và đánh giá an tồn trong điều kiện có hệ thống chiếu sáng đường ơ tơ. Hay nói cách khác là sẽ chỉ xét đến trường hợp chiếu sáng bằng đèn chiếu sáng phía trước của chính ơ tơ mà thơi.
2.6. Các yếu tố liên quan đến người lái
Kỹ năng điều khiển của người lái và thói quen tham gia giao thông
Đây là các yếu tố liên quan trực tiếp tới an tồn chuyển động của ơ tơ. Tuy nhiên trong phạm vi nghiên cứu của luận án sẽ khơng có đủ điều kiện để khảo sát và đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố này. Vì vậy, để hạn chế ảnh hưởng khi tiến hành thí nghiệm đánh giá an tồn chuyển động, người lái xe được chọn sẽ là những người có đủ kinh nghiệm, kỹ năng để lái xe thí nghiệm.
Yêu tố sức khỏe của người lái, thời gian lái xe liên tục... cũng ảnh hưởng rất
lớn tới an toàn chuyển động của xe. Theo kết quả nghiên cứu đã được công bố, mức độ tỉnh táo của người lái theo khoảng thời gian thực trong ngày được thể hiện trong hình 2.18 dưới đây [41]:
Kh oản g cá ch p hát hiện r a ng ười đi b ộ (m )
Hình 2.18: Mức độ tỉnh táo trong ngày
Tuy nhiên, tương tự như với các yếu tố về kỹ năng điều khiển và thói quen giao thơng, các yếu tố này cũng được hạn chế ảnh hưởng thông qua việc lựa chọn lái xe thí nghiệm và thời gian thí nghiệm.
Ảnh hưởng do tuổi của người lái tới khả năng quan sát cũng được nhiều nhà
khoa học quan tâm, theo kết quả nghiên cứu đã công bố [29], về khả năng quan sát của 3 lứa tuổi trong cùng một điều kiện chiếu sáng thì mức độ ảnh hưởng khi bị chói là khá rõ rệt - hình 2.19. 0 20 40 60 80 100 120
Trẻ tuổi Trung niên Lớn tuổi
Trẻ tuổi Trung niên Lớn tuổi
Hình 2.19: Ảnh hưởng của tuổi tới tầm nhìn của người lái trong cùng điều kiện chiếu sáng 6h 24h 18h 12h 6h MINIMUM MAXIMUMĐộ tỉnh táo Thời gian
Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, yếu tố này cũng không được xem xét và sẽ được hạn chế ảnh hưởng thông qua việc lựa chọn lái xe thí nghiệm có độ tuổi sát nhau.
Khả năng quan sát khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước
Trong điều kiện ban đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước, khả năng quan sát của người lái ô tô là kém hơn rất nhiều so với trường hợp lái xe ban ngày vì ngưỡng quan sát thay đổi rất lớn và đột ngột. Chính điều đó làm giảm lượng thơng tin về tình trạng giao thơng tới người lái và làm tăng xác suất tai nạn giao thông. Các nghiên cứu [42] đã chỉ ra rằng ban đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước thì thơng tin người lái nhận được phụ thuộc vào cường độ sáng của đèn chiếu sáng phía trước và phân bố vùng chiếu sáng của chùm sáng đèn. Hình 2.20 sơ đồ mức độ phụ thuộc của mức nhìn thấy của người lái vào cường độ sáng của đèn chiếu sáng phía trước.
Hình 2.20: Sơ đồ nhìn thấy của người lái khi chiếu sáng bằng đèn chiếu sáng phía trước.
φ - đèn pha, H - chiều cao mắt người lái, h - chiếu cao đèn, αi - góc chiếu
sáng, rr’ hướng nhìn ngang, rM2 - hướng nhìn tới vật quan sát, abc - đường cong
cường độ sáng.
2.7. Các yếu tố liên quan đến phương tiện.
Kính chắn gió phía trước
r' Icp j' b I max c M2 Si h r q H a i a a o g M1 a j q'
Kính chắn gió phía trước là thiết bị liên quan trực tiếp tới an toàn của người lái và phương tiện. Đây là loại linh kiện bắt buộc phải kiểm tra chất lượng, an toàn trước khi gắn lên ơ tơ. Các tính chất vật lý của kính chắn gió phía trước [16] chính là yếu tố ảnh hưởng tực tiếp tới khả năng quan sát của người lái ô tô, cụ thể như sau:
+ Độ truyền sáng: là tỉ số giữa quang thơng đi vào và ra khỏi kính.
+ Độ méo ảnh: là tính chất làm sai lệch hình ảnh khi nhìn qua kính, tính chất
này do hiện tượng khúc xạ của ánh sáng qua kính gây nên. Tính chất này làm ảnh hưởng tới khả năng quan sát đúng hình dạng vật thể của người lái, nghiêm trọng hơn là làm cho người lái phán đốn nhầm vị trí của vật.
+ Sự phân tách hình ảnh thứ cấp: là hiện tượng tạo ra các hình ảnh phụ xung quanh ảnh chính do sự khơng đồng nhất của vật liệu làm kính gây nên. Tính chất này gây ra các hiện tượng ảo ảnh cho người lái đặc biệt trong các điều kiện ánh sáng phức tạp.
+ Sự thay đổi mầu: là sự chênh lệch màu sắc giữa hình ảnh sơ cấp và thứ cấp gây ra bởi các vật liệu làm kính. Tính chất này gây ra sự cảm nhận sai của người lái về mầu sắc vật quan sát khi nhìn qua kính.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của kính chắn gió phía trước tới tầm nhìn của người lái là tương đối phức tạp. Do vậy, trong phạm vi nghiên cứu của luận án, để hạn chế ảnh hưởng, sẽ lựa chọn loại xe lắp kính chắn gió phía trước thỏa mãn tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành.
Hệ thống phanh của ô tô:
Chất lượng hệ thống phanh của ơ tơ có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo đảm an toàn chuyển động của ơ tơ. Nội dung đánh giá an tồn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước thực chất sẽ là đánh giá khả năng phanh của ô tô khi phát hiện ra chướng ngại vật trong điều kiện chiếu sáng chỉ bằng đèn chiếu sáng phía trước.
Hệ thống phanh của ơ tơ được đánh giá về chất lượng an tồn thơng qua các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh quy định trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật
(xem Phụ lục 10). Tuy nhiên, trong phạm vi nghiên cứu của luận án, sẽ không xét đến yếu tố ảnh hưởng của q trình phanh ơ tơ và để hạn chế ảnh hưởng của yếu tố này, sẽ lựa chọn xe mẫu thí nghiệm có các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh phù hợp với các tiêu chuẩn hiện hành. Đồng thời, các điều kiện môi trường khi tiến hành thí nghiệm sẽ được kiểm sốt đáp ứng yêu cầu, hạn chế sai số.
Hệ thống lái:
Cũng tương tự như hệ thống phanh, hệ thống lái là cơ cấu có ảnh hưởng rất lớn đến an tồn trong suốt q trình vận hành xe. Tuy nhiên, phạm vi nghiên cứu của luận án khơng xét đến q trình chuyển hướng ơ tơ để tránh chướng ngại vật. Do vậy, các yêu cầu đối với hệ thống lái sẽ chỉ là yêu cầu đối với xe mẫu thí nghiệm phải thỏa mãn các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành.
Hệ thống đèn chiếu sáng phía trước thơng minh:
Hệ thống đèn chiếu sáng phía trước thơng minh - Inteligent Light System là một hệ thống kiểm soát hướng, cường độ chùm sáng đèn được giới thiệu vào năm 2009 sử dụng loại đèn bi-xenon 5 chức năng, mỗi một chức năng ứng với điều kiện vận hành hoặc thời tiết đặc biệt như:
- Chế độ giao thông nông thôn
- Chế độ giao thông trên đường cao tốc - Chế độ giao thông trong sương mù - Chế độ chiếu sáng linh hoạt
- Chế độ chiếu sáng trong không gian hạn chế
Trên một số dịng xe thế hệ mới, việc kiểm sốt hướng đèn chiếu sáng phía trước được hỗ trợ bởi một camera gắn ở đầu xe. Nó cho phép điều chỉnh hướng đèn liên tục với độ trễ 40 mili giây, khoảng chiếu sáng điều chỉnh trong giới hạn từ 65 đến 300 mét, hạn chế tối đa việc gây chói khi có xe ngược chiều.
Các xe có trang bị hệ thống đèn chiếu sáng phía trước thơng minh cho phép tối ưu hóa việc chiếu sáng theo từng chế độ sử dụng. Tuy nhiên, do số lượng xe được trang bị loại đèn này là rất ít, vì vậy mẫu thí nghiệm sẽ khơng lựa chọn loại xe có trang bị hệ thống đèn này.
Về mặt lý thuyết, các yêu cầu an toàn chung đối với phương tiện đều có liên quan tới an tồn chuyển động của ơ tô. Do vậy, để hạn chế ảnh hưởng của yếu tố