基于CIE 188自适应前照明系统配光评价的研究

文/卜伟理 王 玮 王玲燕

【机动车专栏】

基于CIE 188自适应前照明系统配光评价的研究

文/卜伟理 王 玮 王玲燕

本文介绍了一种将CIE 188技术报告内容应用于自适应前照明系统（AFS）的配光评价方法。它按照CIE 188对AFS各模式功能分别进行配光试验，随后在评价时，根据各模式的功能差异，只挑选符合该功能模式特性的评价项进行评分，最终形成一个综合得分。由于AFS系统的远光灯功能与传统前照灯相同，本文所研究的配光评价内容仅限于近光灯功能。

前照灯 自适应前照明系统 CIE188 配光评价

由国际照明委员会（CIE） 技术委员会（TC-45）与联合国机动车照明和光信号布鲁塞尔专家工作组（GTB）共同合作完成，于2010年发布的CIE 188 《汽车前照明系统配光评价方法》技术报告，为传统前照灯的配光评价提供了一套客观且有效的试验方法，但从目前的实际情况来看，它并不能完全适用于AFS等新型前照灯系统。CIE 188评价方法主要适用于单一静态光型，对于同时含有多种近光光型的AFS，没有有效完善的综合评分方式。

一、CIE 188前照灯配光评价方法

我国前照灯配光相关标准规定了前照灯配光的最低要求，可对产品配光进行合格与否的定性判断，但其试验方法无法对配光效果进行定量的评价。

近光灯的主要作用是提供照明并避免眩目，CIE 188的评价方式与之对应，且具体直观，分别以照明距离和宽度来表述照明效果，并以眩目区域的加权光通量来反映眩目程度。根据评级区域和内容的不同，共分为7项评价试验项目（见表1）。

表1 CIE 188中的近光灯配光评价试验项目

CIE 188相关研究源于欧洲，其中所有试验验证均基于ECE法规，试验方法适用各标准体系的不同前照灯产品，包括传统前照灯的进化产品AFS。但因AFS的近光可能拥有4个或更多的光型，如何对多个试验结果进行综合评价或评分，CIE 188中并没有规定。

二、AFS功能简介

AFS是传统前照灯近光功能的延伸。传统近光灯的光型固定不变，而AFS可根据车速和道路环境的不同来调整自身的配光方式，提高驾驶安全和舒适性。参照目前国内外主要的标准和法规，AFS可具有4种不同的照明近光模式：C级（基础照明模式）、V级(城市道路照明模式)、E级(高速道路照明模式)、W级(恶劣天气照明模式)。此外，AFS的每种模式可同时具备动态弯道照明和静态弯道照明功能。

具备C级模式和附加模式V、E、W级中至少一种模式的近光灯，才可以称为AFS。目前市场上，大量“传统近光灯+弯道照明”的前照灯严格意义上来说并不属于AFS，但由于其具有和AFS相同的弯道照明实现方式，因此，本文也将其作为研究对象。

三、使用CIE 188对AFS进行配光评价

从CIE 188的评价项目来看，区域A、B、C是对于近光照射距离的评价，区域D和E是对近光照射宽度的评价。CIE 188的配光试验方法适用于AFS的各个模式和功能。C级、V级、E级、W级、弯道照明均可以和普通近光灯一样，使用CIE 188方法来进行试验。

TC-45基于CIE 188方法对AFS的配光评价，提出了如下建议：

① C级模式作为AFS的默认模式，适用于任何情况，所有评价项目均适用于C级模式；

② E级模式侧重照明距离，优势项目包括区域A、区域C，同时也需要评价光通量和眩目值；

③ V级模式侧重照明宽度，优势项目包括区域D、区域E，同时需评价眩目值；

④ 静态弯道照明，用于车辆前方近距离的补充照明，优势项目包括区域E，同时需评价光通量。

⑤ 对于动态弯道照明功能，主要评价项目包括区域C和眩目值。动态弯道照明一般实现方式是根据车辆在弯道上的行驶轨迹自动旋转近光灯模块来实现，即根据道路弯曲程度自动旋转整个近光光型，相关研究结果表明，弯道照明光束在区域C上的得分基本近似该模块，作为C级模式在区域A上的得分，而弯道照明光束的眩目值近似等于该C级近光眩目值的0.65倍。

由于目前的AFS产品很少配备针对恶劣天气的W级模式，因此，暂不对W级模式进行评价。

表1中的每个评价项目均按AFS的上述5种模式或功能组成等比例均分，即AFS每种功能模式各给予20%的评分系数。但若有模式不适用于该项评分，则其评分系数由C级模式承担。这与AFS的模式选择逻辑也是一致的，C级模式作为默认模式在任何条件下都适用，若某路况条件不适用任何模式，系统会默认切换至C级模式。例如，在区域A中C级模式占80%的评分系数。

综上所述，AFS各模式主要评价项目及其评分系数见表2。表3为TC-45使用此方法对同时具备5种功能模式的AFS样品的评价结果。

从表3来看，对于AFS各功能模式，若简单地使用“平均法”（即将AFS的5种功能模式得分相加后除以5），从与C级模式得分相比所提高的百分比来看，提升量都相当微弱，有些评分甚至下降，无法反映实际使用中AFS的优势。但若使用“系数法”（如表2），则得分有很大提高。

表2 AFS各模式配光主要评价项目及其评分系数

表3 全功能AFS产品配光评级得分

但TC-45提出的这一方法（见表2）和范例（见表3），是基于具备全部5种功能模式的AFS产品。而从目前市场，特别是我国汽车市场来看，同时具备这5种模式的AFS产品非常少，绝大多数AFS产品除具备C级模式外，一般仅增加了E级模式和弯道模式。事实上，很多以AFS功能为卖点的汽车产品，仅仅在普通近光灯基础上增加了弯道照明功能。本文暂把这类不具备完整AFS模式的产品称为“准AFS”，通过实测来验证CIE 188试验方法和“系数法”评价方法对此类市场占有率较高的准AFS产品的适用性。

我们对4套准AFS产品进行了CIE 188的配光试验。样品数据源于试验室认证试验，样品试验结果见表4～表7。

试验结果与表3的AFS产品类似，4款准AFS产品在附加模式的“优势项目”（样品A－区域A和区域C、样品B－区域E、样品C－区域A和区域C、样品D－区域A和区域C。）的综合评分高于C模式得分，反映了该附加模式的实际功效，也说明了该评分方法能很好地应用于准AFS产品。

然而，与表3全功能模式AFS评分结果不同，对于4款准AFS附加模式的“优势项目”，使用“系数法”得出的评分却低于使用“平均法”得出的评分。以样品A为例，其E级模式和动态弯道模式对应的区域A和区域C上，“系数法”得分均低于“平均法”得分不少。这是由于AFS的每种模式均有其优势和劣势，对于全功能AFS产品，在使用平均法时，附加模式在“优势项目”上，其他4个模式共同拖其后腿。因此，功能模式越少，“优势项目”的“平均法”得分反而越高。这也恰恰说明系数评分的方法更适用于准AFS产品。

表4 样品A近光的配光评价得分（C级模式、E级模式、动态弯道照明）

此外，我们在试验中发现，样品D的V级模式，虽然满足AFS标准法规的相应配光要求，但却是一个“伪V级模式”（光型见图1）。相较C级模式，其V级模式仅消去了光型右侧高于H-H线的部分，其余光型及水平和垂直倾角均无变化。这样的V级模式无法体现出应有的照明宽度优势。从试验结果也可以看出：该V级模式在区域D和区域E的得分，相比C级模式没有任何提高。从最终评分结果来看， 该V模式的有无也不影响样品D的最终得分。由此可见，相较传统的AFS标准法规，使用CIE 188评价方法能够有效地判别附加模式所带来的实际照明效果提升。

表5 样品B近光的配光评价得分（普通近光、静态弯道照明）

表6 样品C近光的配光评价得分（C级模式、E级模式、动态弯道照明）

表7 样品D近光的配光评价得分（C级模式、E级模式、V级模式、动态弯道照明）

图1 在25 m屏幕上样品D的C级模式及V级模式光型

四、总 结

本次试验的4套准AFS产品涵盖了E级、静态弯道、动态弯道3种常见的近光附加模式。最终试验结果也说明了TC-45在CIE 188基础上提出的AFS系统评分方法同样适用于常见的准AFS产品。样品D的“伪V级模式”使得本次试验项目缺少V级近光产品，我们将在今后取得合适样品后继续进行验证工作。同时，该评价方式对于“准AFS”产品的检验结果令人满意，我国现行的AFS标准仅仅定义了保证行车安全的最低要求，而无法考核AFS附加功能模式所带来的配光效果提升。CIE 188评价方法可以通过附加近光模式和C级近光（基础近光）模式评价结果的比较，来了解附加近光模式所带来的实际照明效果提升，希望这些研究结果能为相关企业和检测机构提供机动车照明效果评判方法参考。

This paper introduces a photometric performance assessment method, which applies CIE188 technical report content in AFS. After testing all modes of AFS according to CIE188 separately, calculation of the final scores based the characteristics of AFS modes can be done. Research scope of this paper is only limited to low beam since the high beam function of AFS is same with the normal headlamp.

Headlamp; AFS; CIE188; Photometric performance assessment

（作者单位：上海机动车检测中心）