汽车灯具整合标准中道路投射功能的研究

刘然 武华堂 张萌 谭功伟 陈萍

【摘  要】随着汽车灯具标准整合工作的推进，国标中将首次允许道路投射功能的存在。本文重点讨论汽车灯具整合标准中关于光信号投射功能和驾驶员辅助投射功能的相关规定，希望为灯具厂和整车厂在灯具投射功能的研发和法规的解读方面提供技术支持。

【关键词】道路投射功能；光信号投射功能；驾驶员辅助投射功能

中图分类号：U463.65    文献标志码：A    文章编号：1003-8639（ 2023 ）04-0058-03

【Abstract】With the advancement of the integration of automobile lamp regulations，the road projection function will be allowed for the first time in the national standard. This paper focuses on the relevant provisions on the light signal projection function and the driver assistance projection function in the regulations on the integration of automotive lamps，hoping to provide technical support for lamp manufacturers and vehicle manufacturers in the research and development of lamp projection function and the interpretation of regulations.d work out effective measures to solve the problem of inability to search for satellite positioning.

【Key words】road projection function；light signal projection function；driver assistance projection function

目前，汽车灯具的标准正在整合精简中，其目的在于确定技术中立的思想，便于维持法规环境长期稳定性，给技术和产品创新提供更大的自由空间。根据功能的不同，将现行的汽车灯具标准整合为三大类，分别为照明装置、光信号装置和回复反射装置。将前照灯、前雾灯、角灯相关的6项现行国标整合为《汽车道路照明装置及系统》[1]；将位灯、示廓灯、制动灯、倒车灯、后雾灯、转向灯、牌照灯、驻车灯、侧标志灯、昼间行驶灯相关的8项现行国标整合为《汽车和挂车光信号装置及系统》[2]；将回复反射器、三角警告牌、车身反光标识、尾部标志板相关的4项现行国标整合为《机动车回复反射装置》[3]。目前，这3项整合标准送审稿通过，修改后形成报批稿。

道路投射功能包括光信号投射功能和驾驶员辅助投射功能两部分，《汽车和挂车光信号装置及系统》中首次明确了光信号投射功能的定义和要求，《汽车道路照明装置及系统》中也是首次定义了驾驶员辅助投射功能，并给出了相关规定。本文将重点讨论整合标准中涉及道路投射功能的内容。

1  光信号投射功能

1.1  定义

信号灯整合标准首次明确了信号灯可以具有投射功能，即可以进行信号灯道路投射。信号灯道路投射功能的目的在于给车辆周围的其他道路使用者进行提醒，以便其能够更快速、更清晰地知晓当前车辆的下一步行驶意图或者是发现该车辆的存在，从而减少不必要的事故发生，提高其他道路使用者的安全性。韩国岭南大学通过研究发现，在T形交叉路口利用车辆有无转向灯道路投射功能对道路其他参与者进行测试，若车辆转弯时同时开启转向灯和其道路投射功能，则其他道路使用者的平均响应时间较车辆仅开启转向灯方式时有明显缩短。因此，可以认为信号灯的道路投射功能的使用可以提高其他道路使用者的安全性，防止潜在事故的发生。

光信号投射功能是指与光信号功能同时工作，通过在路面投射符号来加强该信号的功能。光信号投射单元是指能够提供光信号投射功能的装置，投射单元的安装可以与灯具组合或混合，也可以自行选择安装在车辆上合适的位置。

1.2  光信号投射功能的要求

示廓灯、位置灯、侧标志灯、转向灯和倒车灯可以配备光信号投射功能。投射功能发出的颜色必须与相应的光信号功能一致，即转向灯投射符号为琥珀色，倒车灯投射符号为白色，示廓灯、位置灯、侧标志灯的投射符号的颜色也应与其自身功能的光色一致。投射功能在路面的投射符号必须是简单的几何图形或者是单个字母，清晰明了且不会引起理解上的歧义，不会与现行的交通符号冲突。制造商需要在用户说明书中对所使用的投影图案进行说明。

在投射功能开启的整个周期内，投射图案类型不允许改变，仅能改变图案的长短、大小比例、投影方向或位置。行驶车辆开启转向信号灯或倒车灯时，其行车轨迹会有较大变动，因此有必要更迅速地吸引其他道路使用者注意。所以，转向投射功能和倒车投射功能允许采用顺序开启的方式来提高识别度。

当转向灯和倒车灯投射功能采用顺序开启的方式时，其相关要求与顺序开启的转向灯类似。首先，顺序投射的符号在投射后，其路面投射圖案在整个周期内应持续保持投射状态直至点亮节拍结束；其次，路面的投射符号需要以均速点亮出现。转向投射符号在路面的投影应与车辆的行驶方向一致，相对于车辆的纵向对称平面由近及远。倒车投射符号在路面的投影相对于车身应由近及远；最后，当转向投射功能采用顺序开启的方式时，其顺序开启的时序必须和转向灯保持一致。若转向灯采用顺序开启的点亮方式，则路面投射符号的变化过程需要与转向灯保持一致，即转向投射功能的顺序开启时序与转向灯的流水节拍相同。当转向灯全部点亮时，其投射符号应该保持投射状态且全部显示；当转向灯熄灭时，投射符号应该关闭，即路面投影熄灭。顺序开启转向灯的变化过程需要在点亮节拍开始后200ms以内结束。倒车灯只能采用常亮的点亮方式，当倒车投射功能采用顺序开启时，其变化过程也必须在点亮节拍开始后200ms以内结束。示廓灯、位置灯、侧标志灯的投射功能主要目的在于通过增加另外一种容易识别的方式来提醒其他道路使用者当前车辆的存在和宽度。为了避免影响其他道路使用者的视野和视觉判断，该3项功能的投射符号不允许采用顺序开启的投射方式。

1.3  投射符号的位置

车辆上灯具的光信号投射功能不是强制性的，可以根据设计需要选装。若配备光信号投射功能，其安装数量、安装位置、指示器均可以自行选择，法规中没有强制性的要求。图1～图4分别为各功能投射符号位置示意图[2]。示廓灯、位置灯、侧标志灯的投射符号的位置，应该在车辆两侧的最大外部突出物与车辆纵向对称平面平行的向外100mm的矩形框内。图1并没有明确规定示廓灯和位置灯投射图案距离车辆前端和后端的距离，但是由于示廓灯和位置灯的作用在于显示车辆的宽度和存在，因此其投射图案的位置尽可能靠近车前和车后。转向灯投射符号在路面的位置要求如图2所示，且在车辆行驶方向上，投射符号的位置与车辆的最近距离不能大于700mm，其投射符号的指示方向需要和车辆的行驶方向保持一致。图3所示为转向灯投射符号的指示方向示例。图4为倒车灯投射符号相对于车辆外廓边缘的要求，且在车辆行驶方向上，投射符号的位置与车辆的距离不能超过1000mm。

1.4  电路连接

光信号投射功能的主要目的在于加强该光信号功能的识别度，因此其必须在对应的光信号功能开启的情况下才允许工作。法规中允许在光信号功能开启的情况下，手动关闭光信号投射功能，但是不强制要求必须能手动关闭，制造商可以根据成本需求自行决定。

1）当光信号功能因为光源失效等原因熄灭时，光信号投射功能必须关闭。转向灯和倒车灯的投射功能可以闪烁投射（此时可以不采用顺序开启的投射方式），但是其闪烁频率均需要满足（90±30）次/分钟，转向灯投射功能的闪烁频率需要和转向灯保持一致。

2）当车辆行驶速度大于30km/h，所有光信号投射功能均不允许被开启，已经开启的光信号投射功能必须自动强制性被关闭。

3）当通过某种方式检测到当前车辆的前方或后方在5m范围内有车辆存在时，可以自动关闭车辆向前或向后的光信号投射符号，或者适当调整投射符号的位置或者减低其光束强度，从而尽可能降低投射符号对其他驾驶员的影响。

4）当车辆侧面3m范围内有车辆存在时，可以自动关闭车辆同一侧面的光信号投射符号，或者适当调整投射符号的位置或者减低其光束强度。此功能对于道路安全是非常重要的，因为它能够避免投射功能的光束照射影响其他驾驶员。但是，若要实现该功能，车辆上必须配备类似于雷达的距离测量功能，且要求其处于工作状态，因此该功能暂时未强制。

1.5  配光要求

光信号投射功能的最小配光角度范围由垂直最小角Φmin和垂直最大角Φmax确定。垂直最小角Φmin的计算公式为：

式中：h——光信号投射功能的安装高度，m。垂直方向测量角度在Φmin与Φmax范围内，水平方向测量角度为基准轴线水平方向从-90～90°范围内，但是转向投射功能的水平角度范圍需要由制造商定义。

光信号投射功能在上述规定的角度范围内的最大发光强度应不大于0.5cd，所以，通常投射单元的安装位置尽量低，否则会有眩目的风险，增大安全隐患。但是，当光信号投射单元和相应的光信号装置混合，且整车上光信号投射功能不能单独开启时，光信号投射功能不需要满足该配光要求。如果以投射单元发光面的几何中心为发光强度值的测量中心，在任意方向内的最大发光强度值为12000cd。若投射功能是由不止一个光信号投射单元实现，需要整个光信号投射单元系统满足发光强度最大值的要求。

1.6  目视观察

观察者在图5所示的区域边界范围，即观察者眼睛的位置在距离车前、车后、车辆两侧各10m的横向和纵向平面内，以及离地高度1～3m内移动时，无法直接看到独立的投射装置的视表面。当投射装置包含不止一个投射单元时，需要无法直接观察到所有投射装置的视表面，从而尽可能避免造成其他道路使用者眩目的影响。该项目可以通过图纸、模拟、视同这3种方式的其中任意一种方式验证。

2  驾驶员辅助投射功能

2.1  定义

整合后的《汽车道路照明装置及系统》首次在标准中允许使用驾驶员辅助投射功能。驾驶员辅助投射的目标对象为本车辆的驾驶员，其目的是帮助驾驶员预防或解决特定的交通情况。常见的驾驶员辅助投射功能包括路面打滑警告投射功能（图6）、车道保持辅助信号投射功能、追尾警告投射功能等。驾驶员辅助投射功能是通过对近光灯或远光灯的光分布进行修正，形成简单图案（例如直线、矩形、三角形等，或者一些简单图形的简易组合）或者简单标识。驾驶员辅助投射功能的出现，能够缩短出现突发情况下驾驶员的反应时间，帮助其更好地应对危险状况，从而对驾驶员起到辅助作用，并且投射符号既不会分散驾驶员的注意力，也不会干扰或混淆其他道路使用者。驾驶员辅助的投射符号不能与交通符号相同或类似，以免对其他道路使用者产生误导。Marina Budanow通过测试不同符号对驾驶员的影响，发现驾驶员在行驶过程中看到道路投射符号时，可以更好地应对挑战且不会分心，道路投射功能在道路交通中作为辅助系统具有巨大的潜力[4]。

目前整合法规中未明确指定各投射功能对应的固定符号，但从长远安全行驶角度考虑，投射符号规范化是非常必要的。未来投射符号的标准化是非常有必要，这样可以避免引起歧义。如果能够对驾驶员有前期的符号意识植入，类似雪花投射图案预警路面打滑，车辆前方与车同宽的平行线预测车辆轨迹等，可以缩短驾驶员的反应时间，从而更好地起到警示作用。

2.2  驾驶员辅助投射功能要求

驾驶员辅助投射功能应尽可能减小对其他道路使用者的影响，不得使其他道路使用者产生不舒适、眩目或者被分散注意力。仅近光灯和远光灯允许在道路中使用驾驶员辅助投射功能，前雾灯和角灯则不允许配备投射功能。辅助投射功能标识或图案的光色应为白色，可以与相应的近光灯或远光灯的光色有一定差异，其光色满足GB 4785[5]对装置发出的白色光的要求即可。当开启驾驶员辅助投射功能时，其投射出的标识或图案的外边缘到车辆重心轨迹的横向距离不能超过1875mm。由于国内高速公路的车道宽度为3.75m，因此，横向距离1875mm的限制是为了确保辅助投射功能尽可能不影响其他车道上行驶的车辆。当出现追尾警告信号、紧急制动信号、危险警告这3种紧急危险信号时，驾驶员辅助投射功能的标识或图案可以闪烁。闪烁频率为4.0±1.0Hz，即每分钟闪烁180～300次，尽可能迅速地引起驾驶员注意。

2.3  近光辅助投射功能的规定

若近光灯具有辅助投射功能，则其投射功能区域必须在垂直方向-1.2°及以下，水平方向±25°的范围内。可以通过采用矩阵式前照灯的方式来实现改变近光的光分布，从而在道路上形成驾驶员辅助标识或图案。法规中并未禁止使用附加装置的方式来实现辅助投射功能，因此也可以通过在近光的光形中叠加有较强色差的图案来实现辅助投射功能的标识或图案。投射区域内任意一点的发光强度最大值不得超过215000cd，区域内的近光光分布测试点或区域（线段25R、线段25、25V、线段25L、线段15、线段10、线段10及以下）还需要满足近光灯配光性能要求的下限值规定，从而使基本的照明需求得到保障。垂直方向-1.2°以上的区域内的近光灯的测试点或区域的配光要求没有特殊规定，仍需满足近光灯的配光性能要求。

2.4  远光辅助投射功能的规定

若远光灯具有辅助投射功能，其投射功能区域范围的要求与近光灯投射功能区域范围一样，均为垂直方向-1.2°及以下，水平方向±25°。法规允许调整该区域内远光灯的光分布的方式来实现驾驶员辅助标识或图案的投射，但该区域内任意一点的发光强度不能超过215000cd。当远光投射功能开启时，远光灯还需要满足相应的配光要求。当远光灯为中性状态时，此时远光灯的配光测试点均在H-H线及以上，且远光最大限值为215000cd。此时，辅助投射区域与配光测试点之间在垂直方向上有1.2°的间隔，因此投射功能可能对中性状态远光灯的配光性能影响较小。但当远光灯存在自适应功能，且在自适应功能状态下时，25LL（16L，1.72D）和25RR（11R，1.72D）两个测试点在投射区域内，此时远光辅助投射功能的开启对25LL和25RR两个测试点的配光结果可能影响较大。

3  结束语

现行国标并未允许使用道路投射功能，整合中的汽车灯具法规首次允许光信号投射功能和驾驶员辅助投射功能的存在，并给出了相关具体要求。相信随着法规的陆续发布，未来车灯又将迎来一轮新的变革，通过投射符号对驾驶员的安全提醒或信号灯和投射符号同时使用来提高其他道路使用者发现行驶车辆及其行驶状态改变的概率，进一步降低道路安全事故发生的可能性，提高道路行驶安全性。汽车灯具整合法规仅仅只是给出了投射功能的基本要求，后续会有其它法规来进一步明確投射符号的形状等相关信息。目前，灯光分标委“十四五”的标准计划纳入的行业标准《汽车外部照明及光信号装置投射标志符号》已在分标委立项通过，未来汽车灯具道路投射的法规体系必将更加完善。

参考文献：

[1] 汽车道路照明装置及系统（送审稿）[Z].

[2] 汽车和挂车光信号装置及系统（送审稿）[Z].

[3] 机动车回复反射装置（送审稿）[Z].

[4] Marina Budanow，Cornelius Neumann.Road projections as a new and intuitively understandable human-machine interface[J]. Adv. Opt. Techn.，2019，8（1）：77-84.

[5] GB 4785—2019，汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定[S].

（编辑  凌  波）