王 丹，武華堂，陳積先，覃北階，來(lái)永芳，陳 萍，孟 輝

（國(guó)家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，襄陽(yáng) 441004）

汽車前照燈是保證汽車安全行駛的重要部件，在交通密度急劇增大的今天，人們對(duì)前照燈的照明和防眩目的要求越來(lái)越高，由于傳統(tǒng)的汽車前照燈在實(shí)際的應(yīng)用中存在很多不足，出現(xiàn)了自動(dòng)適應(yīng)車輛行駛狀態(tài)的前照燈系統(tǒng)——前照燈自適應(yīng)系統(tǒng)（AFS），AFS前照燈系統(tǒng)是目前國(guó)際在車燈照明領(lǐng)域最新的技術(shù)之一，同時(shí)也是一個(gè)和行車安全息息相關(guān)的主動(dòng)式安全系統(tǒng)。

AFS系統(tǒng)具有多種能適應(yīng)于不同外界環(huán)境的照明模式，能根據(jù)汽車所處的不同狀態(tài)及環(huán)境自動(dòng)改變照明的范圍及效果，對(duì)于它的定義及檢測(cè)要求也必定與傳統(tǒng)前照燈不同，歐洲1994年啟動(dòng)了 Eureka Project（EU1403）計(jì)劃，聯(lián)合多家知名廠家研究AFS及相應(yīng)法規(guī)，2007年ECE R123法規(guī)00版發(fā)布，至此對(duì)AFS形成了一個(gè)明確的定義及要求，隨著AFS的發(fā)展，該標(biāo)準(zhǔn)也在不停的改進(jìn)和完善，2009年3月允許將LED光源作為AFS的光源，2010年發(fā)布了01版，本文將重點(diǎn)介紹依據(jù) ECE R123/01［3］版對(duì) AFS如何進(jìn)行配光試驗(yàn)。

1 AFS原理

目前開發(fā)的AFS一般是由傳感器組、CAN總線、AFS控制單元（ECU）和執(zhí)行器組成。從圖1我們看到當(dāng)車輛進(jìn)入彎道或其他特殊的道路狀況時(shí)，AFS控制單元（ECU）通過CAN總線從方向盤轉(zhuǎn)角、速度、車身高度、環(huán)境照度、環(huán)境濕度等傳感器組分別獲得轉(zhuǎn)向輪旋轉(zhuǎn)角度、車速、車身傾斜角度、道路照明情況、雨量大小等信息，控制單元對(duì)這些信息進(jìn)行控制算法處理，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行改變汽車前照燈的照射角度及照射范圍。

2 AFS照明模式

AFS 照明模式及實(shí)現(xiàn)條件包括以下幾種［1，2］：

（1）鄉(xiāng)村照明模式（C）：適合于普通鄉(xiāng)村道路上行駛的車輛，類似于普通的近光燈。作為默認(rèn)的基本照明模式。

（2）城市道理照明模式（V）：城市中一般有路燈照明、但道路復(fù)雜、交錯(cuò)。AFS在考慮到車輛市區(qū)行駛速度受到限制的情況下，可以產(chǎn)生如圖2所示的比較寬闊的光型，道路左側(cè)區(qū)域的照度得以增強(qiáng)，同時(shí)未對(duì)對(duì)面駕駛員或其它道路使用者產(chǎn)生額外眩光，有效地避免了與岔路中突然出現(xiàn)的行人、車輛可能發(fā)生的交通事故。

（3）高速公路照明模式（E）：車輛在高速公路上行駛，因?yàn)榫哂袠O高的車速，所以需要前照燈比鄉(xiāng)村道路照得更遠(yuǎn)，照得更寬。AFS采用了如圖3所示更為寬廣的光型解決這一問題。

（4）惡劣天氣照明模式（W）：惡劣天氣照明模式主要針對(duì)的是陰雨天氣，地面的積水會(huì)將前照燈照在地面上的光線反射至對(duì)面會(huì)車司機(jī)的眼睛中，使其目眩，進(jìn)而可能造成交通事故。AFS前照燈發(fā)出特殊光型，減弱地面可能對(duì)會(huì)車產(chǎn)生眩光的區(qū)域的光強(qiáng)，以避免反射光對(duì)車輛前方的駕駛員造成炫目見圖4右。

（5）彎道照明模式（T）：傳統(tǒng)前燈的光線因?yàn)楹蛙囕v行駛方向保持著一致，所以不可避免的存在照明的暗區(qū)。一旦在彎道上存在障礙物，極易因?yàn)樗緳C(jī)對(duì)其準(zhǔn)備不足，引發(fā)交通事故。AFS前照燈在車輛進(jìn)入彎道時(shí)，通過對(duì)車輛傳感器提供的轉(zhuǎn)向角、車速等參數(shù)進(jìn)行評(píng)估和分析，采用水平旋轉(zhuǎn)近光燈或增加附加光源的方法，給彎道及交叉路口以足夠的照明，見圖5。

隨著多種AFS照明模式的出現(xiàn)，如何根據(jù)AFS前照燈的配光要求進(jìn)行配光試驗(yàn)也將成為我們關(guān)注的焦點(diǎn)。

3 ECE R123配光要求及試驗(yàn)

本文簡(jiǎn)要介紹一下AFS的C級(jí)、V級(jí)、E級(jí)、W級(jí)近光的配光檢測(cè)流程及方法，因?yàn)檫h(yuǎn)光的測(cè)試點(diǎn)和傳統(tǒng)前照燈的基本相同，所以本文只介紹近光。

3.1 配光試驗(yàn)設(shè)備

本文所使用試驗(yàn)設(shè)備為德國(guó)LMT公司生產(chǎn)的“GO-H1400”全自動(dòng)燈具配光分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)由照度傳感器、測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)、供電電源、控制顯示系統(tǒng)、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等硬件部分組成，試驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)用于安裝燈具，可以實(shí)現(xiàn)燈具在三個(gè)方向的移動(dòng)以及繞中心的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過設(shè)置工控機(jī)中的系統(tǒng)軟件參數(shù)可以對(duì)供電電源、轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制，照度傳感器采集信號(hào)后輸出給工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。

3.2 配光測(cè)試要求

3.2.1 AFS近光配光屏幕

與傳統(tǒng)前照燈相比，AFS前照燈相對(duì)復(fù)雜一些。ECE R123/01［3］中給出了新的配光測(cè)試屏幕圖，見圖6，為了適應(yīng)不同的路面及環(huán)境條件，標(biāo)準(zhǔn)中改變了一些區(qū)域的范圍，新增了一些測(cè)量點(diǎn)、線，下面一一解讀這些點(diǎn)、線和區(qū)域。

將AFS測(cè)試點(diǎn)分為三個(gè)部分。

（1）沿用傳統(tǒng)前照燈的照明點(diǎn)及防眩點(diǎn)如B50L（防眩點(diǎn)—對(duì)方駕駛員眼睛位置）、HV （明暗截止線分界點(diǎn)）、50 R （本車道右邊緣距前照燈50 m處的照明點(diǎn)）、75 R （車輛右邊道路距前照燈75 m的點(diǎn)）、50V（車輛正前方 50 m 的點(diǎn)）、50 L（本車道右邊緣距前照燈50 m的點(diǎn)）等。

（2）III區(qū)（明暗截止線上方的車燈防眩區(qū)）分III a和III b，均是針對(duì)不同級(jí)別的近光由八個(gè)點(diǎn)圍成的多邊形區(qū)域。在III區(qū)中的一些測(cè)量點(diǎn)如S50、S50LL、S50RR、S100、S100LL、S100RR 以 完 成 對(duì) 行車上方道路指示牌的照明。

（3）新的測(cè)量區(qū)域及點(diǎn)：BLL、BRR、P 點(diǎn)主要是針對(duì)行人的測(cè)試點(diǎn)，使原有的照明區(qū)域更寬，線段10和20代表車輛前方10米內(nèi)和20米內(nèi)的照明區(qū)域，近距離的測(cè)試區(qū)域可以有效地控制會(huì)車駕駛員的眩目。近光最大值在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，以保證路面中心的足夠亮度。

3.2.2 各級(jí)別近光的不同配光要求［3］

C級(jí)近光為基礎(chǔ)近光，下面分析各級(jí)近光與C級(jí)近光差異。

V級(jí)近光適用于城市道路，V級(jí)近光開啟條件為：

（1）車輛在城市道路或配備有路燈等固定照明的道路上行駛，且車速不超過60 km/h；

（2）路面亮度達(dá)到1 cd/m2、水平路面亮度持續(xù)超過10lx；

（3）車速不超過50 km/h。在有交叉路口、交通復(fù)雜的城市道路上，近距離的行人和車輛成為V級(jí)近光照明的重點(diǎn)。相對(duì)C級(jí)近光取消了對(duì)S50、S50/LL/RR、S100/LL/RR等對(duì)上方道路指示牌的要求，取消了P點(diǎn)的最低限值要求，取消了75R的要求增加了50R的要求，Emax最低照度值只有C級(jí)的一半，BR、BRR、BLL取統(tǒng)一限值，旨在將Emax區(qū)域的光均勻分布到車輛前方的近距離范圍內(nèi)。明暗截止線初始水平部分位置相對(duì)于C級(jí)近光0.57D變?yōu)?.57D～1.3D之間，也可以理解為增強(qiáng)近距離的大面積的照明。

E級(jí)近光主要適用于高速公路及沒有行人及岔路的公路，開啟條件為車速大于70 km/h，E級(jí)近光還分E1、E2、E3不同模式，車速達(dá)到80 km/h開啟E3模式，車速達(dá)到90 km/h開啟E2模式，車速達(dá)到100 km/h開啟E1模式，車速達(dá)到110 km/h所有E級(jí)近光全部打開。E級(jí)近光開啟時(shí)車速相對(duì)較快，所以制動(dòng)距離就較遠(yuǎn)，因此遠(yuǎn)距離的照明顯得至關(guān)重要，相對(duì)于C級(jí)近光，一些遠(yuǎn)距離照明點(diǎn)如75R、50V、50L的下限要求增加，明暗截止線的水平位置隨著不同E1、E2、E3模式要求分別為不高于0.34D、0.45D、0.57D，與C級(jí)近光相比均有所上升，對(duì)應(yīng)最大照度值也逐漸放寬70500cd、61700cd、52900cd。除此之外，III區(qū)的下邊界也提高了0.34°。所以E級(jí)近光的照射重點(diǎn)就是增大前照燈的照射距離。

W級(jí)近光模式主要適用于雨天行車、W級(jí)近光更類似于E級(jí)近光，與其有相同的III區(qū)范圍和限值，相同的明暗截止線要求，但W級(jí)近光對(duì)75R及Emax的要求更高。同時(shí)對(duì)左右道路邊緣點(diǎn)25LL和25RR的限值從1 180 cd提升到3 400 cd，要求更寬照明同時(shí)，為了防止近距離地面積水的反射，對(duì)線段20和線段10及以下要求更嚴(yán)格，以減輕對(duì)會(huì)車駕駛員眼睛的眩目。近光彎道模式測(cè)試要求［3］如下：

（1）對(duì)不同類別（1類或2類）的彎道照明模式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)符合ECE R123/01［3］附錄3中表1-B的要求和原近光的明暗截止線位置要求。

（2）最大照度Emax應(yīng)位于表1所規(guī)定的矩形區(qū)內(nèi)（不進(jìn)行附加的水平再照準(zhǔn)）。

表1 彎道模式下的近光Emax位置要求

（3）當(dāng)T信號(hào)對(duì)應(yīng)車輛向左（或向右）最小轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)、系統(tǒng)H-H線至H-H線以下2°和系統(tǒng)基準(zhǔn)軸左（或右）10°至45°所形成的區(qū)域內(nèi)，有一點(diǎn)或多點(diǎn)的光度值至少為2 500 cd。

（4）對(duì)于1類彎道照明模式，如果光束橫向移動(dòng)或照度發(fā)生變化處于失效狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)必須可以切換到原先近光的照明模式，或者處于以下狀態(tài)，即IIb區(qū)域中所產(chǎn)生的光度值不超過1 300 cd，Emax區(qū)域中有一點(diǎn)至少為3 400 cd，但下面的情況除外，如果相對(duì)于系統(tǒng)基準(zhǔn)軸向左移動(dòng)5°，從H-H線向上3°，和向左大于5°，向上0.57°的區(qū)域內(nèi)光度值均不超過880 cd。

3.2.3 不同級(jí)別近光的調(diào)整

從圖7看到某前照燈的核心部分由光學(xué)投射單元及兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)組成，用于實(shí)現(xiàn)燈具的上下和左右旋轉(zhuǎn)所需角度。上下調(diào)整可以實(shí)現(xiàn)截止線的垂直調(diào)整，左右調(diào)整以實(shí)現(xiàn)彎道照明功能，在試驗(yàn)時(shí)不同級(jí)別近光的調(diào)整可根據(jù)生廠商定義上下左右調(diào)整截止線位置。

3.3 配光測(cè)試流程

3.3.1 燈具照準(zhǔn)

由于燈具檢測(cè)時(shí)放于轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且使用25 m處的傳感器進(jìn)行測(cè)量，因此在檢測(cè)時(shí)應(yīng)將燈具基準(zhǔn)中心與轉(zhuǎn)臺(tái)中心對(duì)中照準(zhǔn)，將燈具按“裝車位置”固定于轉(zhuǎn)臺(tái)上，上下、前后移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)使投射到燈具上的激光點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)燈具的基準(zhǔn)中心，完成上下、前后對(duì)中照準(zhǔn)，之后將轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)90度，再一次前后移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)完成燈具左右方向的對(duì)中照準(zhǔn)，至此照準(zhǔn)完成。

3.3.2 近光明暗截止線的照準(zhǔn)要求

近光截止線的目視照準(zhǔn)，照準(zhǔn)前將系統(tǒng)設(shè)置在中性狀態(tài)即C級(jí)狀態(tài)：近光應(yīng)有清晰的明暗截止線右側(cè)交通為向左平直的水平部分，向右呈向上的肘扁部分。

（1）垂直校準(zhǔn)，截止線的水平部分對(duì)準(zhǔn)H-H下25 cm的橫線。

（2）水平校準(zhǔn)，從右向左，調(diào)整到 0.2°D的線上折線不能超過線A。在折線下面0.2°D應(yīng)該與線A相交，見圖8。對(duì)于應(yīng)用氣體放電光源的前照燈，未經(jīng)過30 min或更長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)燈的系統(tǒng)，接通4 s后，C類近光的50 V點(diǎn)至少達(dá)到3 100 cd，除V模式外，其它模式每側(cè)50 V點(diǎn)至少達(dá)到2 500 cd。

對(duì)于各級(jí)別近光不能單獨(dú)照準(zhǔn)的不需要重新照準(zhǔn)，但在配光無(wú)法滿足要求的情況下，可相對(duì)于初始照準(zhǔn)位置，在左右0.5°和垂直0.2°的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)于可以單獨(dú)照準(zhǔn)調(diào)整的各級(jí)別近光明暗截止線的形狀和位置見ECE R123/01［3］附錄3中表2。

彎道模式下的近光照準(zhǔn)方法，對(duì)于法規(guī)規(guī)定的彎道模式1，即彎道照明通過整體旋轉(zhuǎn)式使光型整體移動(dòng)，檢測(cè)時(shí)需先通過控制器將旋轉(zhuǎn)核心轉(zhuǎn)至彎道照明功能的最大角度位置，然后反方向調(diào)整設(shè)備轉(zhuǎn)臺(tái)到相同角度再進(jìn)行測(cè)試；對(duì)于法規(guī)規(guī)定的彎道模式2即彎道照明通過附加光源或移動(dòng)部分配光鏡，檢測(cè)時(shí)只需將附加光源打開或移動(dòng)部分配光鏡，不需要再對(duì)燈具進(jìn)行調(diào)整。

3.3.3 近光配光測(cè)試

對(duì)前照燈近光進(jìn)行照準(zhǔn)完成，打開LMT系統(tǒng)測(cè)試軟件，編寫測(cè)試程序，測(cè)試程序分為點(diǎn)的配光值（B50L、HV、BR、P、S50/LL/RR、S100/LL/RR、50R、75R、50V、50L、25LLRR）、 線的配光值 （BRR、BLL 和 W級(jí)近光附加條款中的線段E、F1、F2、F3）及范圍的配光值（III區(qū)、線段20/10及以下區(qū)域）的編寫見圖9，AFS光形圖見上圖8，各級(jí)配光測(cè)試要求見ECE R123/01［3］附錄 3 中表 1。

普通前照燈其規(guī)定的安裝數(shù)量是兩只，對(duì)于AFS前照燈，因?yàn)镋CE R48法規(guī)中規(guī)定AFS的安裝數(shù)量是1套，所以其左燈和右燈可以作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)待，AFS不同級(jí)別的近光也應(yīng)對(duì)左右燈綜合考慮，由于同時(shí)點(diǎn)亮左右燈進(jìn)行檢測(cè)對(duì)設(shè)備很難實(shí)現(xiàn)，因此法規(guī)規(guī)定 “對(duì)適用該照明功能或模式的所有照明單元分別進(jìn)行測(cè)量，取值為測(cè)量值總和的50%”，可以對(duì)左、右燈分別試驗(yàn)然后將測(cè)試結(jié)果取平均值，本軟件測(cè)試程序分為兩步，首先全屏掃描，將每個(gè)獨(dú)立的照明單元的幾何可見度角范圍內(nèi)的等照度圖掃描出來(lái)，見圖10。

第二步，通過系統(tǒng)軟件將所有單元的配光要求的點(diǎn)的配光值擬合計(jì)算出來(lái)。AFS測(cè)試程序中可以由左右兩只燈，也可以最多由四只燈擬合，見圖11。

3.4 對(duì)于采用不同光源的系統(tǒng)試驗(yàn)要求

系統(tǒng)或者部件應(yīng)使用標(biāo)稱電壓12V的無(wú)色標(biāo)準(zhǔn)燈絲燈泡檢測(cè)，在檢測(cè)系統(tǒng)部件的過程中加在燈絲燈泡兩端的電壓應(yīng)該使燈絲燈泡獲得ECE R 37/03［4］中13.2V電壓下的基準(zhǔn)光通量，在測(cè)量過程中，燈絲燈泡的光通量可能不同于ECE R 37中13.2V下的基準(zhǔn)光通量。在此情況下，光強(qiáng)應(yīng)該由標(biāo)準(zhǔn)燈泡的個(gè)別的系數(shù)修正。

氣體放電光源：12V系統(tǒng)的加載電壓13.2V。按ECE R 99/00［5］規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)氣體放電光源，經(jīng)過至少15個(gè)循環(huán)的老練后再進(jìn)行配光測(cè)量。氣體放電光源的光通量如果不同于R99中規(guī)定的目標(biāo)光通量，這種情況下，測(cè)量值需要進(jìn)行相應(yīng)的修正。

對(duì)于不可更換光源，所有的測(cè)量應(yīng)按額定電壓在 6.3V（6V）、13.2V（12V）、28.0 V（24V），或按申請(qǐng)人規(guī)定的電壓進(jìn)行。

因?yàn)镋CE R123/01版的測(cè)量單位從ECE R123/00版中的lux（勒克斯）變成了cd（坎德拉）并進(jìn)行了修正，所以取消了氣體放電光源、不可更換光源的0.7的修正系數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過簡(jiǎn)要介紹了AFS的系統(tǒng)原理及基本照明模式，對(duì)ECE R123/01配光要求進(jìn)行了解讀，對(duì)AFS不同近光模式及彎道模式的試驗(yàn)方法進(jìn)行了說明。隨著AFS的發(fā)展與進(jìn)步，將出現(xiàn)自適應(yīng)遠(yuǎn)光與自適應(yīng)近光相結(jié)合的智能車燈系統(tǒng)，隨著LED前照燈的發(fā)展，也將出現(xiàn)通過控制LED矩陣光學(xué)單元發(fā)光位置及強(qiáng)度的新型AFS。

［1］卜偉理.自適應(yīng)前照明系統(tǒng)（AFS）簡(jiǎn)介及發(fā)展趨勢(shì)［J］.光源與照明，2009，（6）2： 22-24.

［2］崔惠中，關(guān)志偉智能前照燈系統(tǒng)（AFS）研究現(xiàn)狀綜述［J］.天津工程師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（3）：P47-50.

［3］ECE R123/01.Uniform provisions concerning the approvalfront-lighting system（AFS）for motor vehicles， 2010.

［4］ECE R37/03.Uniform Provisions Concerning the approval of filament lamps for use in approved lamp units on powerdriven vehicles and of their trailers，2005.

［5］ECE R99/00.Uniform Provisions Concerning the approval of Gas-Discharge light sources for use in approved gas-dis charge lamp units of power-driven vehicles，2001.