王立山

(1.長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北保定 071000;2.河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北保定 071000)

0 引言

氛圍燈，顧名思義就是烘托氛圍的燈具。伴隨LED技術(shù)的飛速發(fā)展和成本的不斷降低[1]，結(jié)合導光材質(zhì)的多樣化、形狀的異樣化及復雜工藝的應(yīng)用，氛圍燈在襯托汽車內(nèi)飾、提供溫馨舒適的駕乘環(huán)境及樹立汽車品牌方面凸顯出尤為重要的地位。目前，氛圍燈的應(yīng)用車型正從概念車型、豪華車型下探到中檔車型甚至一般車型。寶馬、奔馳、奧迪、路虎、勞斯萊斯、福特、大眾等品牌車廠都在部分車型配備各式各樣的氛圍燈以凸顯豪華、彰顯個性、吸引顧客：例如勞斯萊斯在Phantom Coupe上用1 600根光纖控制車頂星型圖案，并且圖案可隨意變換，產(chǎn)生滿天星空的效果，浪漫而又高雅;例如奔馳S級及寶馬7系均配備不同顏色、亮度可調(diào)的氛圍燈凸顯豪華與尊貴等。然而在氛圍燈大規(guī)模推廣應(yīng)用的過程中，問題逐漸暴露，比如關(guān)于室內(nèi)氛圍燈還沒有明確的相關(guān)法規(guī)要求，未考慮氛圍燈顏色及亮度變化在不同照明環(huán)境(隧道照明、城市照明、鄉(xiāng)村道路照明等)和不同路況(盤山公路、雪路、沙漠等)下對安全駕駛的影響，在氛圍燈的評價方面主觀隨意無客觀依據(jù)等。

反應(yīng)時間是指各種刺激發(fā)生到出現(xiàn)明顯反應(yīng)的時間間隔[2]。在實際汽車駕駛過程中，當前方突然出現(xiàn)障礙物等緊急情況時，駕駛員不可能立即使汽車停下來，而要經(jīng)過一定的反應(yīng)時間[3]，緊急情況下反應(yīng)時間的長短意味著駕駛員做出決策的快慢，反應(yīng)時間越短，越能盡早采取措施，避免交通事故的發(fā)生[4]。隧道是日常駕駛中交通事故發(fā)生的高危路段[5]，基于隧道駕駛的特點，反應(yīng)時間甚為寶貴，直接影響駕乘人員的生命財產(chǎn)安全[3]。因此研究氛圍燈顏色及亮度變化對駕駛員反應(yīng)時間的影響非常重要，為氛圍燈的設(shè)計及汽車室內(nèi)照明環(huán)境的改善提供重要依據(jù)。

1 研究過程

1.1 研究內(nèi)容

主要用定量分析的方法對氛圍燈顏色和亮度對行車安全的影響進入深入的研究。與以往氛圍燈主觀評價不同的是，提出了通過反應(yīng)時間來研究氛圍燈對行車安全性的量化分析方法，對氛圍燈顏色和亮度對反應(yīng)時間的影響分別進行試驗研究，主要研究內(nèi)容如下：

(1)在實驗室模擬隧道中間段照明環(huán)境下，測試不同受測者在無氛圍燈的情況下，對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間，作為研究氛圍燈顏色和亮度對平均反應(yīng)時間影響的參考基準。

(2)相同的照明環(huán)境下，測試不同受測者在氛圍燈亮度一定、顏色不同的情況下，對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間，來研究氛圍燈顏色對行車安全的影響。

(3)相同的照明環(huán)境下，測試不同受測者在氛圍燈顏色一定、不同亮度的情況下，對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間，來研究氛圍燈亮度對行車安全的影響。

1.2 研究對象

隨機選取10名(5名男性、5名女性)駕齡在5年以上的駕駛員，年齡在30～35歲之間，要求身體健康、精神狀態(tài)良好、視覺良好。

1.3 試驗條件

1.3.1 氛圍燈配置

氛圍燈顏色分為3種：紅色、綠色和藍色。不同顏色色坐標見表1。

表1 氛圍燈顏色色坐標

氛圍燈亮度分為3個等級：Ⅰ級(亮度2 cd/m2)、Ⅱ級(亮度4 cd/m2)、Ⅲ級(亮度6 cd/m2)。

氛圍燈不同配置詳見表2。

表2 氛圍燈配置表

1.3.2 背景照明環(huán)境

根據(jù)JTG/T D70/2-01-2014《公路隧道照明設(shè)計細則》的規(guī)定[6]：中間段路面亮度根據(jù)行車速度和車流量的不同而分別取值，當車速為80 km/h時，亮度為4.5 cd/m2(車流量大)。實驗室采用150 W高壓鈉燈，光源色溫1 919 K，模擬隧道中間段照明環(huán)境。

1.3.3 障礙物設(shè)置

在汽車正前方35 m處設(shè)置障礙物，出現(xiàn)時間隨機。

1.4 試驗要求

受測者熟悉照明環(huán)境和室內(nèi)氛圍燈時間不小于30 min；要求受測者識別出障礙物，立即按下時間記錄儀；氛圍燈不同配置試驗間隔時間不小于30 min；反應(yīng)時間為電子障礙物出現(xiàn)時間和駕駛員按下時間記錄儀的時間差，測量3次取平均值。

1.5 試驗流程

(1)熟悉照明環(huán)境和汽車室內(nèi)環(huán)境30 min；

(2)出現(xiàn)障礙物，記錄障礙物出現(xiàn)時間；

(3)駕駛員識別障礙物，記錄識別時間；

(4)計算反應(yīng)時間；

(5)測量3次取平均值。

2 試驗結(jié)果

不同受測者在氛圍燈不同配置情況下，對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間統(tǒng)計見表3。

表3 不同受測者平均反應(yīng)時間 ms

3 結(jié)果分析

在氛圍燈不同配置情況下，所有受測者平均反應(yīng)時間的變化見圖1。

圖1 不同配置下，平均反應(yīng)時間變化圖

從圖1可以看出不同受測者在氛圍燈不同配置下，對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間都大于無氛圍燈情況下對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間，最小值為375.4 ms，最大值為484.2 ms。從以下兩方面對受測者平均反應(yīng)時間進行分析：(1)分析氛圍燈亮度一定、顏色變化情況下，受測者對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間變化規(guī)律；(2)分析氛圍燈顏色一定、亮度變化的情況下，受測者對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間變化規(guī)律。

3.1 氛圍燈亮度一定，顏色變化

氛圍燈亮度為Ⅰ級時，不同顏色下各受測者平均反應(yīng)時間見圖2(a)；氛圍燈亮度為Ⅱ級時，不同顏色下各受測者平均反應(yīng)時間見圖2(b)；氛圍燈亮度為Ⅲ級時，不同顏色下各受測者平均反應(yīng)時間見圖2(c)。

圖2 亮度一定，顏色變化下平均反應(yīng)時間圖

通過圖2可知：在氛圍燈亮度一定的情況下，所有受測者在不同顏色氛圍燈下對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間各不相同；在氛圍燈Ⅰ級亮度下，最大平均反應(yīng)時間為453.6 ms，最小平均反應(yīng)時間為375.4 ms；在氛圍燈Ⅱ級亮度下，最大平均反應(yīng)時間為470.0 ms，最小平均反應(yīng)時間為383.1 ms；在氛圍燈Ⅲ級亮度下，最大平均反應(yīng)時間為484.2 ms，最小平均反應(yīng)時間為410.3 ms。

氛圍燈亮度為Ⅰ級時，不同顏色下各受測者平均反應(yīng)時間增量見圖3。

在Ⅰ級亮度下，對比氛圍燈不同顏色對受測者判斷識別能力的影響。從圖3可以看出：紅色氛圍燈下所有受測者平均反應(yīng)時間增量最大，大于綠色氛圍燈和藍色氛圍燈，最大平均反應(yīng)時間增量為30.5 ms；M2、M3、M4、W4、W5表現(xiàn)為綠色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量大于藍色氛圍燈，占總受測人數(shù)的50%；M1、M5、W1、W2、W3表現(xiàn)為藍色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量大于綠色氛圍燈，占總受測人數(shù)的50%；最小平均反應(yīng)時間增量為6.9 ms。

圖3 Ⅰ級亮度下，平均反應(yīng)時間增量圖

氛圍燈亮度為Ⅱ級時，不同顏色下各受測者平均反應(yīng)時間增量見圖4。

圖4 Ⅱ級亮度下，平均反應(yīng)時間增量圖

在Ⅱ級亮度下，對比不同顏色氛圍燈對受測者判斷識別能力的影響。從圖4可以看出：紅色氛圍燈下所有受測者平均反應(yīng)時間增量依然是最大，大于綠色氛圍燈和藍色氛圍燈，最大平均反應(yīng)時間增量為55.6 ms；M2、M3、M4、M5、W2、W5表現(xiàn)為綠色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量大于藍色氛圍燈，占總受測人數(shù)的60%；M1、W1、W3、W4表現(xiàn)為藍色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量大于綠色氛圍燈，占總受測人數(shù)的40%；最小平均反應(yīng)時間增量為13.8 ms。

氛圍燈亮度為Ⅲ級時，不同顏色下各受測者平均反應(yīng)時間增量見圖5。

圖5 Ⅲ級亮度下，平均反應(yīng)時間增量圖

在Ⅲ級亮度下，對比不同顏色氛圍燈對受測者判斷識別能力的影響。從圖5可以看出：紅色氛圍燈下所有受測者平均反應(yīng)時間增量最大，大于綠色氛圍燈和藍色氛圍燈，最大平均反應(yīng)時間增量為73.9 ms；M2、M3、M4、W2、W4表現(xiàn)為綠色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量大于藍色氛圍燈，占總受測人數(shù)的50%；M1、M5、W1、W3、W5表現(xiàn)為藍色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量大于綠色氛圍燈，占總受測人數(shù)的50%；最小平均反應(yīng)時間增量為28.3 ms。

3.2 氛圍燈顏色一定，亮度變化

紅色氛圍燈不同亮度下，各受測者平均反應(yīng)時間見圖6(a)；綠色氛圍燈不同亮度下，各受測者平均反應(yīng)時間見圖6(b)；藍色氛圍燈不同亮度下，各受測者平均反應(yīng)時間見圖6(c)。

圖6 顏色一定，亮度變化下平均反應(yīng)時間圖

由圖6可得出：在氛圍燈顏色一定、亮度變化的情況下，所有受測者對障礙物判斷識別的平均反應(yīng)時間大于無氛圍燈下平均反應(yīng)時間，多數(shù)受測者隨著氛圍燈亮度的增加，平均反應(yīng)時間逐步增加；在紅色氛圍燈下，最大平均反應(yīng)時間為484.2 ms，最小平均反應(yīng)時間為387.3 ms；在綠色氛圍燈下，最大平均反應(yīng)時間為474.8 ms，最小平均反應(yīng)時間為375.4 ms；在藍色氛圍燈下，最大平均反應(yīng)時間為480.1 ms，最小平均反應(yīng)時間為381.1 ms。

紅色氛圍燈不同亮度下，各受測者平均反應(yīng)時間增量見圖7。

圖7 紅色氛圍燈下，平均反應(yīng)時間增量圖

由圖7可知：在紅色氛圍燈下，隨著亮度的增加，平均反應(yīng)時間增量逐漸增大；所有受測者Ⅱ級亮度下平均反應(yīng)時間增量大于Ⅰ級亮度下平均反應(yīng)時間增量；除了M3樣本，其他受測者Ⅲ級亮度下平均反應(yīng)時間增量大于Ⅱ級亮度下平均反應(yīng)時間增量；最大平均反應(yīng)時間增量為73.9 ms，最小平均反應(yīng)時間增量為9.9 ms。

綠色氛圍燈不同亮度下，各受測者平均反應(yīng)時間增量見圖8。

圖8 綠色氛圍燈下，平均反應(yīng)時間增量圖

由圖8可知：在綠色氛圍燈下，隨著亮度的增加，平均反應(yīng)時間增量逐漸增大；所有受測者Ⅱ級亮度下平均反應(yīng)時間增量大于Ⅰ級亮度下平均反應(yīng)時間增量；所有受測者Ⅲ級亮度下平均反應(yīng)時間增量大于Ⅱ級亮度下平均反應(yīng)時間增量；最大平均反應(yīng)時間增量為60.8 ms，最小平均反應(yīng)時間增量為6.9 ms。

藍色氛圍燈不同亮度下，各受測者平均反應(yīng)時間增量見圖9。

圖9 藍色氛圍燈下，平均反應(yīng)時間增量圖

由圖9可知：在藍色氛圍燈下，隨著亮度的增加，平均反應(yīng)時間增量逐漸增大；所有受測者Ⅱ級亮度下平均反應(yīng)時間增量大于Ⅰ級亮度下平均反應(yīng)時間增量；所有受測者Ⅲ級亮度下平均反應(yīng)時間增量大于Ⅱ級亮度下平均反應(yīng)時間增量；最大平均反應(yīng)時間增量為61.0 ms，最小平均反應(yīng)時間增量為7.3 ms。

3.3 氛圍燈顏色一定，平均反應(yīng)時間增量隨亮度變化規(guī)律

在氛圍燈顏色一定的情況下，通過平均反應(yīng)時間增量相對亮度的線性回歸擬合出方程的斜率，即平均反應(yīng)時間增量斜率，如圖10所示。

圖10 不同顏色下，平均反應(yīng)時間增量隨亮度變化斜率圖

從圖10可得：最大平均反應(yīng)時間增量斜率為W2受測者在紅色氛圍燈下相對于亮度變化而產(chǎn)生，最大值為15.45 ms/(cd·m2)；最小平均反應(yīng)時間增量斜率為M3受測者在紅色氛圍燈下相對亮度變化而產(chǎn)生，最小值為4.725 ms/(cd·m2)。通過圖10可得出：M2、M4、W2、W3、W4五名受測者紅色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率大于綠色氛圍燈和藍色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率，占總受測人數(shù)的50%，最大值為15.45 ms/(cd·m2)；M3、M5、W1、W5四名受測者藍色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率大于紅色氛圍燈和綠色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率，占總受測人數(shù)的40%，最大值為11.23 ms/(cd·m2)；M1受測者綠色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率大于紅色氛圍燈和藍色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率，占總受測人數(shù)的10%，為8.725 ms/(cd·m2)。紅色氛圍燈下最大平均反應(yīng)時間增量斜率大于藍色氛圍燈下最大平均反應(yīng)時間增量斜率，藍色氛圍燈下最大平均反應(yīng)時間增量斜率大于綠色氛圍燈下最大平均反應(yīng)時間增量斜率。

4 結(jié)論及意義

盡管由于每個受測者年齡、性別、駕駛經(jīng)驗、心理素質(zhì)、視力水平、注意力等存在差異，導致判斷識別能力各不相同[7-10]，但是通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，在隧道中間段照明環(huán)境下，汽車室內(nèi)氛圍燈的顏色和亮度均對受測者的應(yīng)激反應(yīng)能力產(chǎn)生規(guī)律性影響，具體表現(xiàn)如下：

(1)在氛圍燈亮度一定的情況下，紅色氛圍燈導致絕大多數(shù)受測者平均反應(yīng)時間增量大于綠色氛圍燈和藍色氛圍燈；紅色氛圍燈下，絕大多數(shù)受測者隨亮度的增加平均反應(yīng)時間增量逐漸增加，且當紅色氛圍燈亮度大于室外照明亮度時出現(xiàn)最大平均反應(yīng)時間增量；大多數(shù)受測者在紅色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率大于綠色氛圍燈和藍色氛圍燈，可見紅色氛圍燈及其亮度變化對駕駛員判斷識別能力影響最大。

(2)所有受測者在藍色氛圍燈下，平均反應(yīng)時間增量均隨亮度的增加而增加，在藍色氛圍燈亮度大于室外照明亮度時出現(xiàn)最大平均反應(yīng)時間增量；多數(shù)受測者在藍色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率大于紅色氛圍燈和綠色氛圍燈，可見藍色氛圍燈及其亮度變化對駕駛員判斷識別能力產(chǎn)生一定的影響。

(3)所有受測者在綠色氛圍燈下，平均反應(yīng)時間增量均隨亮度的增加而增加，在綠色氛圍燈亮度大于室外照明亮度時出現(xiàn)最大平均反應(yīng)時間增量；極少數(shù)受測者在綠色氛圍燈下平均反應(yīng)時間增量斜率大于紅色氛圍燈和藍色氛圍燈，可見綠色氛圍燈及其亮度變化對駕駛員判斷識別能力影響最小。

通過試驗得出，平均反應(yīng)時間最大影響73.9 ms，按照日常隧道規(guī)定的限制速度80 km/h計算，73.9 ms對應(yīng)的距離是1.64 m，這就意味著在隧道行駛過程中遇到緊急情況，采取緊急制動剎車的距離會延長1.64 m，而這1.64 m足以釀成一場慘禍。由此可見氛圍燈顏色和亮度的設(shè)計對行車安全的意義非常重大。

5 展望

未來汽車室內(nèi)氛圍燈將于車外照明傳感器相連，通過傳感器探測不同路況下，盤山公路、雪路、鄉(xiāng)村道路等，不同照明環(huán)境下，隧道照明、城市照明、鄉(xiāng)村道路照明等，周邊環(huán)境的照明信息，并將信息傳輸給汽車中央信息處理系統(tǒng)，通過模擬計算出對安全駕駛影響最小的氛圍燈方案，并實時調(diào)節(jié)氛圍燈顏色及亮度，為駕乘人員提供更加安全、更加適宜的駕乘體驗。

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