Polskie Towarzystwo Inżynierów Motoryzacji SIMP

Transkrypt

1 Analizator świateł Autor: Piort Gębiś Zmieniony Specjaliści z Instytutu Transportu Samochodowego pod kierownictwem dr inż. Tomasza Targosińskiego (Zakład Homologacji i Badań Pojazdów) opracowali analizator świateł. Jest to nowatorskie, komputerowe urządzenie diagnostyczne, które może być stosowane w warsztatach i stacjach kontroli pojazdów do kontroli eksploatacyjnej i pomiarów reflektorów. Analizator umożliwia pomiar właściwości fotometrycznych i ustawienie wszystkich rodzajów reflektorów samochodowych tj. świateł mijania, drogowych, przeciwmgłowych, a nawet świateł do jazdy dziennej. Działa w sposób automatyczny przy wykorzystaniu procedur modelujących percepcję wzrokową. Wyniki ustawienia są zgodne z ustawianiem dokonywanym przez doświadczonych diagnostów. Natomiast precyzja ustawienia jest zdecydowanie lepsza. Ustawianie jest powtarzalne i obiektywne. Urządzenie analizuje całą wiązkę świetlną w sposób jakościowy m.in. sprawdza czy spełnione są przynajmniej minimalne wymagania homologacyjne. Szczegółowej ocenie podlega cała wiązka światła oświetlająca drogę z uwzględnieniem wszystkich czynników: reflektora, żarówki i ustawienia. Urządzenie obrazuje rozkład wiązki światła, poprzez rysowanie wykresów izoluksów. Analizator świateł posiada duże możliwości pomiarowe - badanie może np. zakończyć się komunikatem: "KONIECZNA WYMIANA ŻARÓWKI/REFLEKTORA". Analizator świateł spełnia formalne wymagania stawiane przyrządom do wzrokowego ustawiania świateł, a przy tym umożliwia ustawienie świateł ze znacznie większą precyzją niż przyrządy dotychczasowe. Czy jakość świateł można ocenić wzrokiem? Każdy kierowca jest w stanie dostrzec plamę świetlną na drodze. Więc na podstawie tego próbuje ocenić jakie światła ma jego pojazd. Jest to jednak mylące. Światło w miejscach gdzie jest najbardziej potrzebne do obserwacji przeszkód nie jest widoczne na powierzchni drogi. W przypadku świateł mijania, których używamy najczęściej, są to odległości od ok. 50m do nawet ponad 150m. W takiej odległości na drodze prawie nie widać plamy światła i to niezależnie jak "silne" są światła pojazdu. Jasna plama na drodze może być zauważona w znacznie bliższej odległości ok. 5m do 20m. Co więcej światłą ustawione za nisko dają taki "jasny" efekt. Spostrzeżenie przeszkody w bliskiej odległości przy prędkości powyżej 40 km/h nie daje żadnych szans na zatrzymanie auta, niezależnie jak wyraźnie jest widoczna ta przeszkoda. Dlatego porównywanie światła reflektorów dostrzeganego na powierzchni drogi nie ma większego sensu, chociaż różnice są łatwe do zauważenia. Aby przekonać się jak złudna jest wzrokowa ocena świateł można zrobić prosty eksperyment. Należy porównać plamę świetlną na suchej i mokrej nawierzchni. Na nawierzchni mokrej światła prawie nie widać, chociaż oświetlenie odległych obiektów takich jak piesi czy znaki drogowe jest lepsze, bo mokra powierzchnia nie rozprasza światła w kierunku kierowcy, ale odbija promienie świetlne wzdłuż drogi podobnie do lustra. Oczywiście porównywanie ma sens gdy deszcz już przestał padać ale asfalt jest wciąż mokry. Gdy nawierzchnia jest mokra nie widzimy światła na drodze mamy więc wrażenie, że oświetlenie jest gorsze i jedziemy wolniej. Jest to z drugiej strony słuszne, bo mokra nawierzchnia to gorsza przyczepność i dłuższa droga hamowania. Ponadto odbite od mokrej powierzchni drogi światło oślepia nadjeżdżających z przeciwka. Czy światła są mniej ważne niż opony albo hamulce? Światła to jedne z ważniejszych elementów wyposażenia pojazdu jeżeli chodzi o bezpieczeństwo ruchu drogowego. Dlaczego jednak są traktowane po macoszemu? O ile wymieniamy w pojazdach elementy zużywające się takie jak opony, klocki czy tarcze hamulcowe, to światła traktujemy jak cos wiecznego, niezniszczalnego. Wymieniamy jedynie przepalone żarówki. Natomiast lampy także się zużywają. Po

2 kilku, latach intensywnej eksploatacji klosze - szczególnie plastikowe - mogą być porysowane i zmatowiałe, a odbłyśniki zakurzone. Zdarzają się tez nieszczelności i do wnętrza dostaje się brud i woda. Kiedy należy wymienić reflektor na nowy? Wzrokowo trudno to ocenić. Używanie nie najlepszych żarówek (bez filtra UV) może powodować matowienie niektórych plastikowych kloszy, soczewek i odbłyśników. Pomiar analizatorem świateł pokazuje jednoznacznie czy reflektor nadaje się do dalszego użytku. Czasami problem dotyczy jedynie wadliwej żarówki, którą trzeba wymienić. Brak świadomości problemu nie oznacza, że on nie istnieje. Analizator świateł to "przenośne laboratorium na kółkach" pozwalające zbadać czy światła są "chore". Nikt rozsądny nie dyskutuje z wynikami badań laboratoryjnych tylko idzie do lekarza. Wyniki badań świateł pojazdów znajdujących się w ruchu wykonane za pomocą analizatora świateł pokazują, że tylko niewielki odsetek świateł spełnia minimalne wymagania homologacyjne. Gdy jeździmy samochodem zauważamy, że większość świateł samochodów świeci inaczej. Jedne oślepiają, nawet w dzień, innych prawie nie widać, a najczęściej każde światło tego samego pojazdu świeci inaczej. Dlaczego tak się dzieje? Najczęściej światła są po prostu źle ustawione (ponad 80%!). Obrazują to poniższe wykresy. Ale nawet jak te światła zostaną prawidłowo ustawione to i tak mniejsza część pojazdów znajdujących się w ruchu spełnia najprostsze wymagania (trzeci wykres). Nic dziwnego, że słyszy się narzekania na oślepianie światłami mijania nawet podczas dnia i dyskutuje o celowości obowiązku jazdy na światłach mijania w ciągu dnia. W dzień najlepiej sprawdzają się specjalne światła do jazdy dziennej. Światła mijania mogą je zastąpić, ale pod warunkiem, że są prawidłowo ustawione i mają poprawną wiązkę światłą Dlaczego wyniki badań są takie? Ustawienie świateł nie jest wykonywane wystarczająco często i wystarczająco dokładnie. Kierowcy zbyt często lekceważą obowiązek ustawiania świateł, a trzeba to robić okresowo przy przeglądach, a ponadto po każdej wymianie żarówek i jakichkolwiek zmianach w pojeździe (np. drobna kolizja). Drugi powód to niewystarczająca precyzja obecnych przyrządów i umiejętności diagnostów. Ale nawet dokładne ustawienie świateł to za mało. Aby reflektor świecił poprawnie często wystarczy wymienić żarówkę (o tym poniżej). Czasami jednak trzeba wymienić wadliwy reflektor na nowy. Zwykle podczas stłuczki rozbite są reflektory. Podczas naprawy najchętniej wymieniane są na najtańsze, nieoryginalne, lub wymontowane z zezłomowanych pojazdów, często uszkodzone lub zużyte. Rzadko będą świeciły prawidłowo. Najważniejszy problem to, że obecnie światła nie są badane, a jedynie ustawiane. A przecież nowe współczesne reflektory z dużym zapasem spełniają minimalne wymagania i może tak pozostać przez cały czas eksploatacji pojazdu.. Zła żarówka = złe światło Na rynku dostępnych jest bardzo wiele żarówek. Tańszych i droższych. Nie zawsze ich cena idzie w parze z jakością. Zła żarówka to złe oświetlenie drogi i oślepianie innych kierowców, które nie da się zrekompensować ustawieniem świateł. Żarówki nie da się ocenić wzrokiem! Świecące wolframowe włókno żarówki (żarnik) powinno być wykonane z mikroskopową precyzją. Gołym okiem tego nie widać. Badania laboratoryjne są zbyt drogie i długotrwałe. Gdy włókno jest "odchylone" od prawidłowego położenia wiązka światła wychodząca z reflektora zmienia się. Pomimo prawidłowego ustawienia światło źle oświetla drogę lub zaczyna oślepiać. Badanie analizatorem świateł pozwala szybko ocenić także żarówkę. Po chwili pokazuje jaka jest wiązka światła wychodząca z reflektora z zainstalowana konkretna żarówką..

3 Wystarczy wymienić żarówkę i porównać! Wynik badania reflektora z żarówką o nieprawidłowym żarniku za pomocą analizatora świateł.. Wynik badania reflektora z poprzedniego rysunku z prawidłową żarówką. Zdecydowana poprawa oświetlenia drogi. "Ksenony" Badanie analizatorem świateł ma duże znaczenie w przypadku reflektorów z wyładowczym źródłem światła (ksenonowym). Lampy ksenonowe z upływem czasu tracą wydajność, lecz nie przepalają się jak żarówki. Kiedy je wymieniać? Ponieważ są dość drogie kierowcy nie kwapią się z wymianą skoro jeszcze "świecą". Oznacza to, że świecą coraz słabiej, aż do momentu gdy przestają spełniać minimalne wymagania. Świecą wówczas słabiej niż przeciętne halogeny. Wtedy trzeba wymienić źródła światła na nowe. W przypadku badania tradycyjnym przyrządem nie ma możliwości stwierdzenia czy ta operacja powinna być już wykonana. Na rynku oferowane są też zestawy z lampami ksenonowymi w miejsce żarówek halogenowych. Pomijając, że takie "zamienniki" są nielegalne, czasem diagnosta ma problem ze stwierdzeniem czy taki "zamiennik" nie został założony. Wynik pomiaru za pomocą analizatora świateł jednoznacznie pokazuje czy takie światła świecą "lepiej" czy tylko silniej oślepiają. Wynik badania analizatorem świateł może zniechęcić do takiego niebezpiecznego "tuningowania" reflektorów pokazując niezbicie jakie są tego skutki. Granica światła i cienia Światła mijania zgodnie z obecnymi przepisami ustawiane są wzrokowo na podstawie położenia granicy światła i cienia. Precyzja tego ustawienia zależy od wyrazistości i rzeczywistego kształtu granicy. Analizator świateł ocenia poprawność granicy światła i cienia, której kształt i wyrazistość jest podstawowym warunkiem prawidłowego ustawienia świateł za pomocą tradycyjnego przyrządu. W rzeczywistych światłach granica czasami jest nieregularna, rozmyta lub podwójna albo nawet potrójna. W takiej sytuacji każdy diagnosta ustawi światła nieco inaczej. Analizator posiada wbudowaną automatyczną procedurę wyznaczania granicy. Wyliczana jest komputerowo na podstawie modelu matematycznego obserwacji wzrokowej. Jest to operacja powtarzalna, a przy tym wyeliminowany jest czynnik subiektywny. Jakość granicy także jest badana automatycznie. Gdy odbiega od wymaganego wzorca na tyle dużo, że niemożliwe jest poprawne ustawienie świateł, przyrząd wyświetla odpowiedni komunikat. Często powodem takiej sytuacji jest wadliwa żarówka. Automatyczne poziomowanie

4 Bardzo ważne podczas ustawiania świateł jest zgranie położenia przyrządu i pojazdu. Przy badaniu tradycyjnym przyrządem pojazd powinien znajdować się na idealnie wypoziomowanym stanowisku, a przyrząd powinien także zostać wypoziomowany. Służy do tego najczęściej poziomnica i dźwignia regulacyjna, którą należy poziomować przyrząd każdorazowo po zbliżeniu go do kolejnego światła pojazdu. Jest to operacja uciążliwa i czasochłonna, natomiast konsekwencją nie wykonania w/w zabiegu są błędy w ustawieniu świateł. Analizator świateł posiada wbudowany układ automatycznego poziomowania, co zapewnia zawsze idealne zgranie położenia i precyzyjny pomiar, a ponadto zwalnia diagnostę z pamiętania o tej czynności. Jeżeli stanowisko do badania świateł nie jest idealnie poziome taką informację można wprowadzić do pamięci analizatora świateł, co umożliwia pomiar w różnych sytuacjach. Pozwala to także obniżyć koszty przygotowania stanowiska do badania świateł w stacji diagnostycznej. Podobnie rzecz wygląda w przypadku zgrywania położenia urządzenia w kierunku poziomym. W tradycyjnych przyrządach stosowane są różne rodzaje celowników wzrokowych, niewygodnych w obsłudze i mało precyzyjnych. Analizator posiada dwa laserowe celowniki, co zdecydowanie ułatwia pomiar, poprawia jego precyzję i powtarzalność. Pomiar wszystkich rodzajów reflektorów Analizator świateł umożliwia precyzyjny pomiar i zapamiętanie rozkładu światła całej wiązki każdego rodzaju świateł. Pozwala to na ich obiektywną ocenę i zalecenie wymiany żarówki bądź całego reflektora, gdy nie zapewnia on przynajmniej minimalnego oświetlenia drogi lub powoduje niedopuszczalnie wysoki poziom olśnienia. Każdy rodzaj świateł badany i oceniany jest w sposób adekwatny do jego właściwości i potrzeb. Światła mijania to pomiar ustawienia i ewentualna jego korekta. Dodatkowo dokumentowane są wartości natężenia oświetlenia dla podstawowych punktów homologacji odpowiedzialnych za oświetlenie prawej krawędzi drogi w odległości 50 m i 75 m (50 R i 75R) oraz punktu oczu kierowcy nadjeżdżającego z przeciwka (B50L), a także całej strefy olśnienia. Ta funkcja jest nie do przecenienia. Obiektywna ocena poziomu olśnienia pozwala zapobiec poważnym niebezpieczeństwom. Szczegółowy wykres izoluksów pozwala dodatkowo na jakościową ocenę wiązki światła. Światła drogowe w obecnej praktyce nie są regulowane, chociaż zgodnie z przepisami powinny być także ustawione. Wynika to z tego, że nie ma jednoznacznego kryterium ustawiania. Światła te nie posiadają granicy światła i cienia, a wzrokowe ustawienie najjaśniejszej części plamy nie zapewnia wymaganej precyzji. Dlatego zwykle ustawia się tylko światła mijania, światła drogowe mają ustawienie wypadkowe. Analizator świateł posiada odpowiedni algorytm ustawiania również dla świateł drogowych, bazujący na najjaśniejszym obszarze wiązki obejmującym wartości większe od 80% w stosunku do maksymalnej światłości. Dlatego zarówno precyzyjnie mierzy, jak też pozwala na ustawianie tych świateł. Warto wspomnieć, że wykres izoluksów tych świateł także daje wiele szczegółowych informacji o ich jakości, a pomiar wartości maksymalnej światłości, która rzadko znajduje się w osi optycznej reflektora także informuje o potencjalnych możliwościach świateł drogowych. Światła przeciwmgłowe przednie Światła przeciwmgłowe przednie nie są obowiązkowe. Jednak gdy pojazd jest w nie wyposażony zgodnie z przepisami powinny być również ustawione. To ustawianie jest trudne, chociaż ograniczone do kierunku pionowego. Definicja ustawienia wzrokowego jest wielce nieprecyzyjna - dolna, jaśniejsza cześć światła powinna być skierowana na drogę przed pojazdem, a ciemniejsza do góry. Światła te nie muszą posiadać wyraźnej granicy światła i cienia. Kryteria ustawiania są więc niejednoznaczne, natomiast precyzja ustawienia ma istotne znaczenie. Światła przeciwmgłowe ustawione za nisko nie poprawią widoczności we mgle. Ustawione za wysoko będą silnie oślepiać, także tego, kto je włączył, gdyż oświetlą mgłę a nie drogę. Ustawiane świateł przeciwmgłowych tradycyjnym przyrządem w zasadzie jest intuicyjne. Analizator świateł pozwala ustawić je prawidłowo. Do dyspozycji diagnosty są dwa mechanizmy ustawiania. Pierwszy to matematyczna aproksymacja linii rozdzielającej jaśniejszą i ciemniejszą część. Drugi to pomiar rozkładu natężenia oświetlenia i taka regulacja by światła ustawić jak najwyżej, ale tak by górna część odpowiedzialna za olśnienie nie przekraczała dopuszczalnych poziomów rzeczywistego natężenia oświetlenia. Oczywiście podobnie jak w przypadku pozostałych świateł szczegółowy wykres izoluksów pozwala ocenić jakość wiązki świetlnej i ewentualnie zasugerować wymianę żarówki bądź całej lampy. Podobnie można zbadać i ocenić światła do jazdy dziennej. Choć są to światła sygnałowe, to aby należycie wypełniały swoją rolę powinny być także prawidłowo ustawione. Dotyczy to zwłaszcza świateł

5 instalowanych dodatkowo, które powinny być wyregulowane tak, aby świeciły na wprost. Procedura ustawiania jest w tym przypadku podobna jak dla świateł drogowych - ustawienie możliwie symetryczne, a ponadto maksimum zgodne z osią podłużną pojazdu. Ważna jest możliwość pomiaru intensywności wiązki tych świateł, aby były dobrze widoczne podczas dnia w całym wymaganym zakresie, a z drugiej strony by nie powodowały oślepiania. Dokumentowanie pomiarów Wszystkie wyniki pomiarów wykonane analizatorem świateł są dokumentowane w postaci wydruków z wykresami. Mogą być także zapisane w pamięci komputera. Jest to bardzo przydatne zarówno do porównania wpływu wymiany np. żarówki lub całego reflektora, a także do oceny na ile pogorszyły się właściwości oświetlenia w stosunku do poprzedniego badania, czy do tego jakie były w fabrycznie nowym pojeździe. Podsumowując należy podkreślić, że badanie analizatorem świateł, które jest szybkie i dokładne, dostarcza bardzo wielu cennych informacji, decydujących często o bezpieczeństwie uczestników ruchu, których nie można uzyskać przy badaniu klasycznym przyrządem do ustawiania świateł. Podsumowując należy podkreślić, że badanie analizatorem świateł, które jest szybkie i dokładne, dostarcza bardzo wielu cennych informacji, decydujących często o bezpieczeństwie uczestników ruchu, których nie można uzyskać przy badaniu klasycznym przyrządem do ustawiania świateł. Szczegółowe informacje: Instytut Transportu Samochodowego ul. Jagiellońska Warszawa Zakład Homologacji i Badań Pojazdów tel. (0 22) w homologacja@its.waw.pl