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Optimierung von adaptiven Kfz-Scheinwerfertechnologien zur Blendungsbegrenzung unter dynamischen Bedingungen

Kosmas, Kyriakos :
Optimierung von adaptiven Kfz-Scheinwerfertechnologien zur Blendungsbegrenzung unter dynamischen Bedingungen.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2019)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Optimierung von adaptiven Kfz-Scheinwerfertechnologien zur Blendungsbegrenzung unter dynamischen Bedingungen
Language: German
Abstract:

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung von adaptiven Scheinwerfertechnolo-gien zur Blendungsbegrenzung unter dynamischen Bedingungen. In diesem Kontext werden zwei Fragestellungen im Themengebiet der Blendungsforschung untersucht und diskutiert. Bei der ersten Fragestellung wird untersucht, inwieweit die Verwendung von Systemen, wie bei-spielsweise die dynamische Leuchtweitenregelung und die Scheinwerferreinigungsanlage, anhand aktueller Gesetzgebung, mit dem Lichtstrom der Lichtquellen verknüpft werden können. Aus die-sem Grund wurden zwei Feldversuche durchgeführt, die den Einfluss des Lichtstroms auf die Blen-dung anderer Verkehrsteilnehmer untersuchten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Beladung, die Fahrwerkshärte und die Lichtverteilung einen signifikanten Einfluss auf die Blendung anderer Ver-kehrsteilnehmer haben und somit der Lichtstrom als nicht geeignetes Kriterium erscheint. Beim zweiten Feldtest wurde der Einfluss von verschmutzen Scheinwerfern auf die Blendung anderer Verkehrsteilnehmer und die Sichtweite des Fahrers untersucht. Hierfür wurden Abblendlichtver-teilungen von Halogenglühlampen- und LED-Scheinwerfern, sowie blendfreie Fernlichtfunktionen im sauberen, verschmutzten und durch die Scheinwerferreinigungsanlage gereinigtem Zustand untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch verschmutzte Scheinwerfer der durch die Straßen-verkehrsordnung geforderte Sicherheitsabstand zu gering ist, wodurch der vorausfahrende Fahrer geblendet wird und kein sicheres Anhalten im Falle einer plötzlich auftauchenden Gefahr möglich ist. Eine Scheinwerferreinigungsanlage könnte dem entgegenwirken, allerdings funktionieren die überprüften Systeme nur ab einem gewissen Verschmutzungsgrad effektiv. Bei der zweiten Fragestellung dieser Arbeit wird untersucht, inwieweit blendfreie Fernlichtsysteme in alltäglichen Begegnungssituationen hinsichtlich Blendung und Detektion optimiert werden kön-nen. Hierfür wurde die optimale Anleuchtung von Verkehrszeichen, sowie eine Begegnungssitua-tion auf nasser Fahrbahn untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine gezielte Abdunkelung der Verkehrszeichen, die Helligkeitsbewertung optimiert, die Blendungswahrscheinlichkeit mini-miert und eine Lesbarkeitsgewinn von 25 m erzielt werden kann. Bei der Begegnungssituation auf nasser Fahrbahn konnte gezeigt werden, dass durch eine Abdunkelung der Vorfeldbeleuchtung die Blendung auf Werte einer trockenen Fahrbahn reduziert werden kann, ohne dabei die Sichtweite des Fahrers zu beeinflussen. Aus den Blendungsergebnissen konnte eine Korrelation zwischen der maximalen Blendbeleuch-tungsstärke und der Adaptations-Beleuchtungsstärke (Beleuchtungsstärke im Adaptationszustand) gefunden werden, die eine Grenzlinie zwischen nicht blendend und blendend beschreibt. Die Adaptations-Beleuchtungsstärke besteht aus dem gleitendem Mittelwert fünf Sekunden vor Errei-chen des Maximums, wobei die Adaptation des Fahrers maßgeblich von den Scheinwerfern des entgegenkommenden Verkehrs abhängig ist. Bei trockener Fahrbahn sind es die direkten Licht-strahlen und bei nasser Fahrbahn die Vorwärtsreflexionen des entgegenkommenden Verkehrs, auf die der Fahrer adaptiert. Ebenfalls wurden verschiedene Modelle zur Berechnung der äquivalenten Schleierleuchtdichte kritisch betrachtet und deren Übertragbarkeit auf reale Verkehrssituationen überprüft. Aus den Ergebnissen konnte auf Basis der Holladay-Gleichung eine eigene Formel für die äquivalente Schleierleuchtdichte im dynamischen Fahrzustand entwickelt und validiert wer-den.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
This thesis deals with the optimization of adaptive headlamp technologies for glare limitation under dynamic conditions. In this context, two questions in the field of glare research are ex-amined and discussed. The first question examines the extent to which the use of systems such as dynamic headlamp levelling and headlamp cleaning can be linked to the luminous flux of the light sources based on current legislation. For this reason, two field tests were carried out to investigate the influ-ence of luminous flux on the glare of other road users. The results show that the load, suspen-sion stiffness and light distribution have a significant influence on the glare of other road us-ers and therefore the luminous flux appears to be an unsuitable criterion. In the second field test, the influence of dirty headlamps on glare of other road users and the driver's visibility was investigated. For this purpose, the dipped beam distributions of tungsten halogen and LED headlamps as well as glare-free high beam was investigated in a clean, dirty and cleaned with the cleaning device. The results show that the safety distance required by road traffic regulations is too small due to dirty headlamps, which dazzles the driver ahead and prevents a safe stop in the event of a sudden hazard. A headlamp cleaning system could counteract this, but the tested systems only function effectively after a certain degree of soiling. The second question of this work is to investigate the extent to which glare-free high beam systems can be optimized with regard to glare and detection in everyday encounter situations. For this purpose, the optimal illumination of traffic signs as well as a wet road traffic situation were investigated. The results show that a targeted darkening of the traffic signs optimizes the brightness evaluation, minimizes the likelihood of glare and achieves a readability gain of 25 m. In the encounter situation on a wet road, it was shown that by darkening the in front lighting, glare can be reduced to values of a dry road without affecting the driver's visibility. From the glare results a correlation between the maximum glare illuminance and the adapta-tion illuminance (illuminance in the adaptation state) could be found, which describes a boundary line between non-glare and glare. The adaptation illuminance consists of the mov-ing average five seconds before reaching the maximum, whereby the driver's adaptation is largely dependent on the headlamps of oncoming traffic. When the road is dry, the driver adapts to the direct light beams and when the road is wet to the forward reflections of oncom-ing traffic. In addition, different models for the calculation of the equivalent veil luminance were critically considered and their transferability to real traffic situations was examined. Based on the results of the Holladay equation, an own formula for the equivalent veil lumi-nance in dynamic driving conditions could be developed and validated.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Light Technology
Date Deposited: 31 May 2019 13:28
Last Modified: 31 May 2019 13:28
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-87475
Referees: Khanh, Prof. Tran Quoc and Neumann, Prof. Cornelius
Refereed: 25 January 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/8747
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