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Blendungsbewertung von Kraftfahrzeugscheinwerfern unter dynamischen Bedingungen

Zydek, Bastian :
Blendungsbewertung von Kraftfahrzeugscheinwerfern unter dynamischen Bedingungen.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2014)

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Dissertation _ Bastian Zydek _ Blendungsbewertung von Kraftfahrzeugscheinwerfern unter dynamischen Bedingungen.pdf
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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Blendungsbewertung von Kraftfahrzeugscheinwerfern unter dynamischen Bedingungen
Language: German
Abstract:

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit unterschiedlichen Technologien von Kraftfahrzeugscheinwerfern. Hierbei wird der grundlegende Kompromiss beleuchtet, den Kraftfahrzeugscheinwerfer hinsichtlich einer möglichst optimalen Sicht des Fahrers und einer möglichst geringen Blendung anderer Verkehrsteilnehmer eingehen. In diesem Kontext werden vier Fragestellungen im Themengebiet der Blendungsforschung untersucht und diskutiert.

Zunächst wird die Fragestellung erörtert, wie Blendung im Straßenverkehr wahrgenommen wird. Zur Beantwortung wurde eine Umfrage durchgeführt, die ergeben hat, dass der am häufigsten vorkommende Störfaktor bei Dunkelheitsfahrten eine Blendung durch andere Fahrzeuge ist. Zusätzlich geben 64 % aller Umfrageteilnehmer an, schon mindestens einmal durch Blendung in eine gefährliche Situation geraten zu sein. Neben dieser klaren Charakterisierung der Blendung als Störfaktor im nächtlichen Straßenverkehr zeigt die Umfrage einen deutlichen Bedarf nach besserer Sicht bei Nachtfahrten. So geben über 80 % der Umfrageteilnehmer an, sich bei Dunkelheitsfahrten eine bessere Sicht zu wünschen. Die Umfrageergebnisse unterstreichen und betonen demnach den Bedarf nach neuen Scheinwerfersystemen, die es dem Fahrer ermöglichen, signifikant besser sehen zu können, ohne andere Verkehrsteilnehmer zu blenden.

Dies führt direkt zu der zweiten Fragestellung der vorliegenden Arbeit, die sich damit beschäftigt, in wie weit ein blendfreies Fernlicht in der Lage ist, „blendfrei“ genau diesem Bedarf nach besserer Sicht gerecht zu werden. Zur Beantwortung wurde ein Feldtest unter realistischen, dynamischen Bedingungen durchgeführt, der belegt, dass ein blendfreies Fernlicht im Vergleich zu einem Xenon Abblendlicht eine signifikante Erhöhung der Detektionsdistanz um 32 m realisiert, ohne die physiologische und psychologische Blendung signifikant zu steigern. Fährt man mit 80 km/h, dann entspricht diese Vergrößerung der Detektionsdistanz einem Zeitgewinn von 1,4 Sekunden, um auf ein wahrgenommenes Objekt im Straßenverkehr reagieren zu können. Der Feldtest hat zusätzlich gezeigt, dass Xenon Abblendlicht im Vergleich zu Halogen Abblendlicht eine signifikante Erhöhung der Detektionsdistanz um 30 m realisiert. Hierbei stellt sich ebenso kein signifikanter Unterschied beider Blendungsarten ein. Werden Fahrzeuge hingegen beladen, so führt Xenon Abblendlicht ab einer Aufwärtsbewegung der Hell-Dunkel-Grenze von 1 % im Vergleich zu Halogen Abblendlicht zu einer signifikant größeren psychologischen Blendung.

Dies ist ein Ergebnis der dritten Fragestellung der vorliegenden Arbeit, die sich damit beschäftigt, in welchem Maße sich die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer durch eine Fahrzeugbeladung allgemein erhöht und von welchen Parametern diese ladungsbedingte Blendung abhängt. Zur Beantwortung wurde ein dynamischer Feldtest durchgeführt, an dem 47 Probanden über 2800 psychologische Blendungsbewertungen abgegeben haben. Die Ergebnisse des Feldtestes zeigen, dass die aktuell gültige Kopplung einer obligatorischen automatischen Leuchtweitenregelung an einen bestimmten Lampenlichtstrom oder an den Lampentyp LED nicht zielführend ist. Wird ein Fahrzeug im zulässigen Rahmen maximal beladen, so ist auf Basis der Ergebnisse des Feldtests zu erwarten, dass es unabhängig von der Lampenart und des Lampenlichtstromes zu einer starken Blendung des Gegenverkehrs kommt.

Die vierte Fragestellung bezieht sich auf die Gültigkeit des spektralen Hellempfindlichkeitsgrades V(λ) zur Bewertung einer spektralen Strahlungsverteilung hinsichtlich einer von ihr zu erwartenden physiologischen Blendung. Der spektrale Hellempfindlichkeitsgrad V(λ) spielt eine zentrale Rolle in der Blendungsbewertung von Kraftfahrzeugscheinwerfern. Diese Aussage bezieht sich sowohl auf die ECE Regelungen für Kraftfahrzeugscheinwerfer, als auch auf die bekannten Modelle der physiologischen Blendung. Zur Klärung der Fragestellung wurde in einem Laborexperiment die spektrale physiologische Blendempfindlichkeit für ein peripher zu detektierendes Objekt bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere eine LED hoher Farbtemperatur von der V(λ) Funktion, hinsichtlich einer von ihr ausgehenden physiologischen Blendung, unterbewertet wird. Xenon- und Halogenlampen unterscheiden sich hingegen kaum.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
This doctoral thesis is about different technologies of automotive headlamps and their fundamental compromise between optimal sight for the driver and minimal glare for other road users. In this context four questions in glare research are examined and discussed. The first subject deals with the question, in which way glare is experienced in road traffic. To give an answer to this question an online-survey was conducted. The results of the survey show that the most frequently occurring disturbing factor is glare by other vehicles. Additionally an amount of 64 % of all survey participants state that, at least once, they have been involved in a dangerous situation due to glare. Besides this clear characterization of glare as a disturbing factor during night time driving the results of the survey show a clear demand for better sight: More than 80 % of all survey participants state that they would like to have a better vision during night time driving. The results of the online survey underline and emphasize the demand for new headlamp systems that enable drivers to have a significant better sight without glaring other road users. This directly leads to the second subject of this thesis, which discusses the question in which way a glare-free high beam system is able to serve this demand for a “glare-free” better sight. To give an answer to this question a field test was conducted under realistic and dynamic conditions. The results of the field test show that, in comparison to HID passing beam, a glare-free high beam system significantly increases the detection distance by 32 m without a significant rise of disability and discomfort glare. When driving with 80 km/h this gain of detection distance corresponds to an increase of 1.4 seconds of time to react to a detected object in road traffic. The results of the field test do additionally show that, in comparison to halogen passing beam, the passing beam of HID headlamps increase the detection distance by 30 m, also without a significant increase of disability and discomfort glare. In contrary to that a significant increase of discomfort glare of HID passing beam has to be expected if a vehicle is being loaded and the upward movement of the cut-off exceeds 1 %. This is a result of the third subject of this thesis, which discusses the question in which way the glare of other road users is being increased by the loading condition of a vehicle and on which parameters this loading-related glare depends. To give answers to these questions a dynamic field test was conducted, in which 47 subjects gave over 2800 discomfort glare ratings. The outcomes of the field test show that the current regulation, which links a mandatory automatic leveling system to a certain lamp flux or the lamp type LED, does not lead to the desired result. If a vehicle is loaded to the maximum extent permitted, the glare for the oncoming traffic is increased strongly, independent of lamp type and flux. The fourth question of this thesis relates to the validity of the luminosity function V(λ) for assessing a spectral power distribution in regards to its disability glare. The luminosity function V(λ) plays a major role in the evaluation of automotive headlamp glare. This statement refers to the ECE regulations as well as to all well-known mathematical models of disability glare. To give an answer to the fourth question of this thesis a laboratory experiment was conducted. In this experiment, the spectral sensitivity of disability glare for a peripheral detection object was recorded. The results show that especially LED sources with high levels of color temperatures are underrated by the luminosity function V(λ) in terms of disability glare. HID and halogen lamps barely differ from each other. English
Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: physiologische Blendung, psychologische Blendung, Scheinwerfer,
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
disability glare, discomfort glare, headlamps,English
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Light Technology
Date Deposited: 28 Jul 2014 09:43
Last Modified: 28 Jul 2014 09:43
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-40734
Referees: Khanh, Prof. Dr. Tran Quoc and Neumann, Prof. Dr. Cornelius
Refereed: 18 July 2014
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/4073
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