本发明公开了一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，以车辆前照灯光源在驾驶员眼位处产生的垂直照度表征前照灯眩光对驾驶员安全视认的影响程度；包括：1)设定背景环境；2)测量前照灯光源特性数据；3)设定前照灯与驾驶员视线的相对位置；4)设定安全视认眩光等级量表；5)驾驶员目标物视认和测量驾驶员眼位处的垂直照度；6)重新设置前照灯与驾驶员视线的相对位置与角度，重复步骤5)；7)根据所得数据处理结果和交通安全眩光三维影响区域给出眩光阈值。本发明的方法针对夜间无照明道路的车辆前照灯交通安全眩光测算，考虑了车辆前照灯光源特性、背景环境因素、相对位置因素、驾驶员安全视认需求，为道路防眩设施设置提供良好的依据。
1.一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：配置背景环境；
所述前照灯光源特性数据包括色温、最大光强、等照度曲线；
调整前照灯与驾驶员的相对位置，获得车辆在凹形竖曲线、凸形竖曲线、平曲线、直线、平纵组合线形各种线形路段行驶时的状况，分析相对位置与角度因素对眩光的影响；
所述前照灯与驾驶员的相对位置包括前照灯与驾驶员视线的角度、纵向距离、横向距离、竖向距离；
结合驾驶员驾驶过程中安全视认受眩光不同影响程度产生的生理应激反应，将眩光分为两个等级：眩光等级1-干扰眩光，眩光等级2-容许眩光；
步骤五：驾驶员目标物视认及测量驾驶员眼位处垂直照度；
在驾驶员视认位置正前方110m处路面放置小目标物，进行目标物视认，获得光强最大点、基准线、干扰-容许基准点，所述视认步骤包括：
1)调整前照灯灯具中心线至水平位置，光束自然下落；
3)选取一种纵距断面，驾驶员在此纵距下直视前方视线上下移动，找到眩光最强的高度并记录，该高度所在的水平线为基准线；
4)驾驶员在基准线高度向右移动，移动距离记为横距；根据安全视认眩光等级量表确定眩光等级1和眩光等级2的分界点，记录为干扰-容许基准点，测量并记录干扰-容许基准点人眼位处垂直照度数据；
5)根据干扰-容许基准点的横距，在此纵距断面确定该基准点所在的等照度曲线；
6)驾驶员在等照度曲线上各点附近0～30cm范围内确定处于干扰-容许眩光等级各点的位置，测量并记录各点人眼位处垂直照度数据，将各点连接得到干扰-容许眩光等级分界线；
将采集得到的干扰-容许眩光等级下的视认数据处理并分析，获得每一种纵距断面的干扰-容许眩光平面影响区域；通过处理不同纵距断面眩光平面影响区域数据，得出一种相对位置下眩光三维影响区域；利用同样的数据处理方法，得到不同相对位置下眩光三维影响区域；
将测量得到的干扰-容许眩光等级分界线的照度数据处理并分析，得到车辆前照灯不同纵距断面的眩光阈值。
2.根据权利要求1所述的一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，其特征在于：所述角度为前照灯主光轴与驾驶员视线的角度；纵向距离为前照灯和驾驶员之间的沿主光轴方向的直线距离，纵距所在的横断面是纵距断面；同一纵距断面，从光强最大点起沿水平方向移动的距离为横向距离；同一纵距断面，从光强最大点起沿竖直方向移动的距离为竖向距离。
3.根据权利要求1所述的一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，其特征在于：步骤三中所述前照灯与驾驶员视线的角度值为前照灯向上转动2°～8°，向下转动2°～
4.根据权利要求1所述的一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，其特征在于：步骤四中所述驾驶员受眩光影响时的生理应激反应，是指驾驶员受眩光影响时眼睛降低或者丧失观察目标和细节的能力。
5.根据权利要求1所述的一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，其特征在于：步骤五中所述小目标物是表面反射系数为0.2的灰色立方体，边长为20cm。
6.根据权利要求1所述的一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，其特征在于：步骤五中所述光强最大点是在一种纵距断面驾驶员所受眩光影响最强时眼睛所在点位处；
所述干扰-容许基准点为在基准线上干扰眩光与容许眩光等级交界点的位置。
7.根据权利要求1所述的一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，其特征在于：步骤五6)中所述干扰-容许眩光等级分界线内所包含的区域为干扰眩光的影响区域。
8.根据权利要求1所述的一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，其特征在于：步骤六中所述干扰-容许眩光平面影响区域采用累积85％的驾驶员可接受眩光影响的点作为基准点，以基准点为依据找出对应纵距断面的眩光平面影响区域；
眩光三维影响区域是指当驾驶员视线处于三维区域内时，驾驶员安全视认需求受到车辆前照灯眩光影响的区域。
一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法
技术领域
[0001] 本发明涉及公路眩光技术领域，特别涉及一种夜间行车无照明道路前照灯交通安全眩光阈值的测算方法。
背景技术
[0002] 高速公路防眩设施设置高度不合理，直接影响夜间行车的安全舒适性。防眩设施高度过高，虽具有良好的防眩效果，但横向视野不足，空间压迫感强，不具有经济性；若设置高度不足，对向车辆前照灯光线以一定强度进入驾驶员眼睛时，会导致驾驶员出现视力下降甚至是短时间内丧失视认能力，或者因紧张而引发交通事故。而现阶段防眩技术仅基于驾驶员在直线路段的视认高度、车灯高度、行车道宽度等方面进行简单设计。
[0003] 现阶段国内外关于车辆前照灯交通安全眩光的研究较少，大部分借鉴于道路照明眩光领域的成果，没有涉及前照灯光源特性和驾驶员安全视认需求的研究。建立眩光阈值的影响因素并未考虑周全，没有关于眩光三维影响区域和眩光阈值的测算方法。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于解决现有防眩设施设置技术的缺陷，提供了一种依据可靠，操作简便的夜间无照明道路车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，涉及光源特性、前照灯与驾驶员视线的相对位置、背景环境因素，利用驾驶员安全视认需求，以驾驶员人眼处的垂直照度表征受到前照灯眩光的影响程度，建立眩光阈值测算体系。
[0005] 本发明提出一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤一：配置背景环境。
[0007] 步骤二：测量车辆前照灯光源特性数据；
[0008] 所述前照灯光源特性数据包括色温、最大光强、等照度曲线。
[0009] 步骤三：设定前照灯与驾驶员视线相对位置；
[0010] 调整前照灯与驾驶员的相对位置，获得车辆在凹形竖曲线、凸形竖曲线、平曲线、直线、平纵组合线形等各种线形路段行驶时的状况，分析相对位置与角度因素对眩光的影响；
[0011] 所述前照灯与驾驶员的相对位置包括前照灯与驾驶员视线的角度、纵向距离、横向距离、竖向距离。
[0012] 步骤四：设定安全视认眩光等级量表；
[0013] 结合驾驶员驾驶过程中安全视认受眩光不同影响程度产生的生理应激反应，将眩光分为两个等级：眩光等级1-干扰眩光，眩光等级2-容许眩光。
[0014] 步骤五：驾驶员目标物视认及测量驾驶员眼位处垂直照度；
[0015] 在驾驶员视认位置正前方110m处路面放置小目标物，小目标物表面反射系数为0.2的灰色立方体，边长为20cm；
[0016] 进行目标物视认，获得光强最大点、基准线、“干扰-容许”基准点，所述视认步骤包括：
[0017] 1)调整前照灯灯具中心线至水平位置，光束自然下落；
[0018] 2)驾驶员在背景环境中适应10分钟；
[0019] 3)选取一种纵距断面，驾驶员在此纵距下直视前方视线上下移动，找到眩光最强的高度并记录，该高度所在的水平线为基准线；
[0020] 4)驾驶员在基准线高度向右移动，移动距离记为横距；根据安全视认眩光等级量表确定眩光等级1和眩光等级2的分界点，记录为“干扰-容许”基准点，测量并记录此点人眼位处垂直照度数据；
[0021] 5)根据“干扰-容许”基准点的横距，在此纵距断面确定该基准点所在的等照度曲线；
[0022] 6)驾驶员在等照度曲线附近确定处于“干扰-容许”眩光等级各点的位置，测量并记录各点人眼位处垂直照度数据，将各点连接得到“干扰-容许”眩光等级分界线；
[0023] 7)重新设定纵距断面重复3)至6)视认步骤；
[0024] 8)重新设定相对位置重复3)至7)视认步骤。
[0025] 步骤六：得出眩光阈值；
[0026] 将采集得到的“干扰-容许”眩光等级下的视认数据处理并分析，获得每一种纵距断面的“干扰-容许”眩光平面影响区域；通过处理不同纵距断面眩光平面影响区域数据，得出一种相对位置下眩光三维影响区域；利用同样的数据处理方法，得到不同相对位置下眩光三维影响区域；
[0027] 将测量得到的“干扰-容许”眩光等级分界线的照度数据处理并分析，得到车辆前照灯不同纵距断面的眩光阈值。
[0028] 步骤一中所述背景环境为夜间无照明道路行车环境。
[0029] 所述角度为前照灯主光轴与驾驶员视线的角度；纵向距离(纵距)为前照灯和驾驶员之间的沿主光轴方向的直线距离，纵距所在的横断面是纵距断面；同一纵距断面，从光强最大点起沿水平方向移动的距离为横向距离(横距)；同一纵距断面，从光强最大点起沿竖直方向移动的距离为竖向距离(竖距)。
[0030] 步骤三中所述前照灯与驾驶员视线的角度值为前照灯向上转动2°～8°，向下转动2°～8°，向左转动3°～12°。
[0031] 步骤四中所述驾驶员受眩光影响时的生理应激反应，是指驾驶员受眩光影响时眼睛降低或者丧失观察目标和细节的能力。
[0032] 步骤五中所述光强最大点是在一种纵距断面驾驶员所受眩光影响最强时眼睛所在点位处；
[0033] 所述“干扰-容许”基准点为在基准线上干扰眩光与容许眩光等级交界点的位置。
[0034] 步骤五中所述“失能-干扰”基准点和“干扰-容许”基准点为在基准线上失能眩光与干扰眩光、干扰眩光与容许眩光视认感受交界的点位。
[0035] 步骤五6)中所述“干扰-容许”眩光等级分界线内所包含的区域为干扰眩光的影响区域。
[0036] 步骤六中所述“干扰-容许”眩光平面影响区域采用累积85％的驾驶员可接受该点的眩光影响作为基准点，以基准点为依据找出该纵距断面的眩光平面影响区域；
[0037] 所述眩光三维影响区域是指当驾驶员视线处于此三维区域内时，驾驶员安全视认需求受到车辆前照灯眩光影响的区域。
[0038] 本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：
[0039] 本发明一种车辆前照灯交通安全眩光阈值的测算方法，通过分析夜间无照明道路对向车辆前照灯光源导致驾驶员眩光的产生机理，确定前照灯交通安全眩光的主要影响因素；基于驾驶员受眩光影响时生心理应激反应，提出适用于对向车前照灯安全视认眩光等级量表。结合光源特性、前照灯与驾驶员视线的相对位置、背景环境因素，利用驾驶员驾驶安全视认需求，以驾驶员人眼位处的垂直照度表征受到前照灯眩光的影响程度进行测量。通过对大量样本数据的处理与分析，获得了不同相对位置情况下的眩光三维影响区域和眩光阈值。
[0040] 由于眩光三维影响区域确定了驾驶员安全视认需求受到车辆前照灯眩光影响的区域，准确的给出了眩光阈值，为道路防眩设施设置提供了良好的依据。
附图说明
[0041] 参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
[0042] 图1是本发明测算前照灯交通安全眩光方法的优选实施方式的流程图；
[0043] 图2是前照灯相对光谱功率分布示意图；
[0044] 图3是前照灯等照度曲线示意图；
[0045] 图4是视认小目标物示意图；
[0046] 图5是不同纵距断面视认示意图；
[0047] 图6是一种纵距断面视认示意图
[0048] 图7是水平10m眩光平面影响区域示意图；
[0049] 图8是上4°7m眩光平面影响区域示意图；
[0050] 图9是水平角度眩光三维影响区域示意图；
具体实施方式
[0051] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当在本发明保护的范围之内。
[0052] 图1示出了本发明测算前照灯交通安全眩光方法的优选实施方式的流程图，结合前照灯光源特性、前照灯与驾驶员视线的相对位置、背景环境因素，利用驾驶员安全视认需求，以驾驶员人眼位处的垂直照度表征受到前照灯交通安全眩光的影响程度，采用以下步骤完成眩光阈值测算体系的建立：
[0053] 步骤一：配置背景环境，所述背景环境为夜间无照明道路行车环境。
[0054] 车辆在无照明道路夜间行驶时，驾驶员仅仅依靠前照灯光束观察前方路面情况和线形走向，前照灯光源与夜间黑暗的环境形成极强亮度对比，是车前照灯眩光频发的时段。
[0055] 步骤二：测量车辆前照灯光源特性数据，所述前照灯光源特性数据包括色温、最大光强、光通量、相对光谱功率分布、等照度曲线。光源本身的特性如亮度、色温、光谱决定了眩光对人眼的影响程度，眩光的产生大多由于光源亮度的缘故，光源的表面积越大，光源亮度越大，眩光也越强烈；蓝锥细胞光视效率函数与不舒适眩光等级成明显线性相关关系，色温越高，蓝光越多，更容易使观测者产生不舒适感，相对光谱功率分布图、等照度曲线如图2和图3所示。
[0056] 步骤三：设定前照灯与驾驶员视线相对位置，包括前照灯主光轴与驾驶员视线的角度、纵向距离、横向距离、竖向距离。随着线形的变化，人眼视线与眩光源主光轴的夹角也随之改变；距离的不同导致进入人眼的光束亮度的区别；而驾驶员的视线高度和车灯的安装高度、所处车道同样影响驾驶人员的视认，这些都是反应眩光源与眼睛相对位置的物理量。光源与眼睛越近、主光轴与视线夹角越小，眩光越强烈。通过改变相对位置，模拟车辆在特殊线形路段如平曲线、直线、凹形竖曲线、凸形竖曲线、平纵组合路段行驶时的状况，分析相对位置与角度因素对眩光的影响。
[0057] 所述前照灯与驾驶员视线的角度值为前照灯向上转动2°、4°、6°、8°，向下转动2°、4°、6°、8°，向左转动3°、6°、9°、12°；所述纵距值为3m、5m、7m、10m、12m、15m、30m、50m、70m、
100m、120m。
[0058] 步骤四：设定安全视认眩光等级量表，避免眩光是满足驾驶员安全视认行驶的必要条件，眩光刺激时的会产生生理应激反应，使驾驶员降低或者丧失观察目标和细节的能力；结合视认实验时个体的差异性和对眩光含义的理解，将眩光分为两个等级：眩光等级1-干扰眩光，眩光等级2-容许眩光。
[0059] 在驾驶员视认位置正前方110m处路面放置小目标物，视认目标物为国际照明协会推荐的20cm*20cm*20cm灰色立方体(对比度较低)，表面反射系数为0.2，颜色与背景路面相近，如图4所示。
[0060] 表1为安全视认眩光等级量表
[0061]
[0062] 步骤五：驾驶员目标物视认及测量驾驶员眼位处垂直照度。改变前照灯与驾驶员之间的角度，在不同纵距断面进行视认，视认纵距断面如图5所示。在同一纵距断面的不同横距和竖距通过视认寻找干扰眩光的影响区域。影响区域为“干扰-容许”分界线内所包含的区域，分界线由分界点和基准点构成，其中“干扰-容许”基准点为在分界线上横距最大的点，同时该点的竖距也是光强最大点的竖距，一种纵距断面视认如下图6所示。通过等照度曲线得知，同一断面距离主光轴越远，照度减小越缓。为了避免在纵向距离较远的断面照度变化较小，导致驾驶员视认差异性过大影响精度，决定在确定横向“干扰-容许”基准点位置和照度信息后，分界线上其他点的位置通过基准点所在的等照度曲线附近去寻找，驾驶员在此位置上调整确认视认感受。
[0063] 所述视认步骤包括：1)调整前照灯灯具中心线至水平位置，光束自然下落；2)驾驶员在背景环境中适应10分钟；3)选取一种纵距断面，驾驶员在此纵距下直视前方视线上下移动，找到眩光最强的高度并记录，该高度所在的水平线为基准线；4)驾驶员在基准线高度向右移动，移动距离记为横距；根据安全视认眩光等级量表确定眩光等级1和眩光等级2的分界点，记录为“干扰-容许”基准点，测量并记录此点人眼位处垂直照度数据；5)根据“干扰-容许”基准点的横距，在此纵距断面确定该基准点所在的等照度曲线；6)驾驶员在等照度曲线附近确定处于“干扰-容许”眩光等级各点的位置，测量并记录各点人眼位处垂直照度数据，将各点连接得到“干扰-容许”眩光等级分界线；7)重新设定纵距断面重复3)至6)视认步骤；8)重新设定相对位置重复3)至7)视认步骤；
[0064] 步骤六：得出眩光阈值；对采集得到的视认数据进行处理并分析，采用累积85％的驾驶员可接受该点的眩光影响作为“干扰-容许”基准点，以基准点为依据获得每一种纵距断面的“干扰-容许”眩光平面影响区域，如图7和图8所示；通过处理不同纵距断面眩光平面影响区域数据，获得10m纵距断面标准“干扰-容许”眩光等级分界线，以此分界线为依据计算出水平角度时1m至120m的眩光分界线，获得眩光三维影响区域；利用同样的数据处理方法，得到不同相对位置下眩光三维影响区域；
[0065] 对测量得到的照度数据进行处理和分析，依据照度的平方反比定理，并结合与光源处光强的线性关系，得到不同纵距断面眩光阈值。
[0066] 表2为水平角度眩光阈值
[0067]
[0068] 表3为5m纵距断面不同角度眩光阈值
[0069]
[0070] 通过本实施例的方法，建立起眩光影响程度和相对位置、前照灯光源特性、背景环境之间的关系，通过对视认数据和照度数据的处理与分析，得到了眩光三维影响区域和眩光阈值，为高速公路防眩设施设置方法提供了有效、合理地符合驾驶员安全、舒适视认需求的指导标准。
