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汽车内部环境反射 陈 沣 泛亚汽车技术中心有限公司 上海201201 摘要 汽车的内部环境反射是一个整车架构性的问题 在车辆的前期开发过程中就要考虑总布置 造 型以及车内饰件的颜色等对汽车内部环境反射影响 文章对于汽车内部环境反射的种类 形成的机理 区域 评 估标准以及危害性做了重点介绍 Abstract GROW problem is an a hiteeture issue It need think about the GROW impact of packaging styling and color of interior parts at the prophase of development The type principle are a evaluating criteria and harm to driver of GROW are introduced 关键词 环境反射内部汽车 doi 10 3969 j issn 1007 4554 2012 04 13 0 引言 某款汽车在行驶过程中 驾驶员会发现前挡 风玻璃上有仪表台的倒影或在侧窗上有仪表所显 示的影像 或仪表台上的零件直接反射太阳光 对 驾驶员正常驾驶时的视野产生干扰 甚至引起驾 驶员视觉疲劳和压抑感 这些由汽车内部环境所 造成的反射对于驾驶安全性有重要的影响 也是 目前对于驾驶安全性一个重要的研究课题 1 汽车的内部环境反射的定义 汽车的内部环境反射是指汽车内部的仪表 台 仪表 内饰件等零件把太阳光直接反射到驾驶 员眼睛中或仪表本身的光源在汽车前挡风玻璃和 汽车前门侧窗上形成的影像反射到驾驶员眼睛 中 对于内部环境反射形成主要区域分别在前后 挡风玻璃 前门窗玻璃 仪表显示屏和仪表台上部 等区域 收稿日期 2011 10 08 上海汽车2012 04 2 汽车内部环境反射的种类 汽车的内部反射的种类根据反射的原理分为 3类 国外用GROW单词来表示 GROW是glare reflection obscuration washout的缩写 2 1炫目 glare 如图1的原理简图所示 指太阳光直接通过 仪表台上的零部件表面或仪表屏幕反射到驾驶员 眼睛 这些零件一般表面有镀铬的工艺或类似镜 面的仪表屏幕 位置靠近仪表台上半部分所形成 的直接反射 2 2影像 reflection 如图2原理简图所示 是指在夜间车辆将汽 车仪表显示的内容等反射到侧窗玻璃上或白天太 阳光把仪表台反射到前挡玻璃或侧窗玻璃上 在 玻璃上形成类似一层薄纱的影像反射 2 3反光 washout haze 如图3原理简图所示 是仪表的屏幕把进入 汽车内部的光线漫反射到驾驶员眼睛中 造成驾 53 高光洁表面物体 图l炫目反射原理图 图2影像反射原理图 驶员读取仪表时难以看清所显示的内容 图3反光反射原理图 以上汽车内部环境反射3种类型中 有时候 并不是单一存在的 可能在某个车型中3种状态 会同时出现 也有可能出现任意2种类型的环境 反射 例如 仪表台上有镀铬工艺的零件 它会把 太阳光直接反射到驾驶员的眼睛中形成炫目 同 时也会在前挡风玻璃上形成影像 54 3 汽车内部环境反射形成的原因和 指标 3 1 内部环境反射形成的原因 汽车内部环境反射形成的原因除光线反射的 基本物理性质 反射和折射原理 外 还因车辆正 常时速大都超过100 km h 为了减少迎面气流所 产生的空气阻力和保证驾驶者有宽大明亮的视野 区域 保证行驶安全性 轿车的外形以及车窗玻 璃都采用流线型设计 目前轿车的车窗玻璃一般 采用曲面玻璃的设计方法以减少气流流过玻璃产 生涡流和紊流的空气阻力 这种曲面玻璃使得发 生环境反射的概率大大增加 除上述两个客观因 素之外 还有轿车的设计中可以改善的一些诱发 环境发射的因素 如前后挡风玻璃的角度 玻璃的 透光率 诱发反射物的位置 表面的颜色和色泽以 及诱发发射物表面的曲率连续性等 3 2内部环境反射的指标 3 2 1 前后风挡玻璃的漫反射指标 汽车内部环境反射的指标中 风挡漫反射指 标由VGI来确定 它是以仪表板的反光通过前风 窗反射到驾驶员的眼睛的光强与所有照射到仪表 板的光强的比值来确定的 VGI由前风窗安装角 度 仪表板倾斜和仪表板颜色色泽等因素综合导 致的 以下的一系列等式是用来形成一个大的等式 来预估环境漫反射的 这些公式之间的关联性可 以用来指导整车的设计和仪表板材料的选择 从 而使由环境漫反射造成的问题影响最小化 等式A VGI SEE ITAE WAAE 式中SEE 2 5 GLOSS 0 175 LIGHT NESS 2 7 GLOSS是风挡在85 时 仪器McBeth colorim eter测得的值 LIGHTNESS L 16 116 xl00 ITAE 0 035xTILT 0 61 TILT是仪 表板在正负11 范围内往上倾斜最恶劣的状态 WAAE 1 5x10 X WSA m WSA是 风挡垂直平面与水平方向的法线的夹角 上海汽车2012 04 等式B GMUTS VGI 一15 6 一1 35 如果GMUTS 10是没有漫反射 如果等于6 则可以接受 等于5是处于边界状态 等于1则漫 反射非常严重 无法接受 综合等式A和B GMUTS 2 5 GLOSS 0 175 LIGHTNESS 2 7 0 035 TI r 0 61 一1 35 1 5 10一 WSA 一15 6 备注 仪表板色亮度和表面光泽是基于镜面 光泽标准测试方法 要求不论是以60 还是85 去 测量一个带皮纹的仪表板 如果其表面颜色亮度 为12 5个单位 L 43 且表面光泽为3个单 位 如果光泽度小于3个单位的话 60 与85 角 测量的结果之差值被认为可忽略 由于设计上的 不同 单个项目应当参考等式来确定VGI值 前挡风玻璃反射的评估主要是看反射的影像 是在A区 B区还是C区 如图4所示 如果反射 在A区内 则不允许 如果反射已经在A区之外 但在C区之内 则这个状态可以接受 图4环境反射在风挡上的分布区域 后风窗环境反射指标由后风窗安装角度 颜 色亮度 表面颜色 色泽以及内饰反射表面等因素 综合导致的 对于带后衣帽架的车辆 其衣帽架 表面光泽应当基于镜面光泽标准测试方法测量 6O 或85 为3个单位 而且应当尽量避免非连 续表面 高位制动灯的表面应当尽量避免反射 3 2 2侧窗环境反射 侧窗反射指前门两侧车窗有车内的仪表 方 向盘等物体的影像 尤其在晚间 这种现象尤为突 出 侧窗反射的形成机理是侧风窗安装角度 侧 窗玻璃的颜色亮度 车内仪表颜色亮度 内饰反射 表面等因素综合导致的 目前几乎所有的汽车都 上海汽车2012 04 有侧窗反射 其反射评估指标为侧窗反射的影像 不允许在外视镜区域内 3 2 3仪表 cluster NAVI 和内饰零部件的环境 反射 该环境反射的机理是零件表面或者仪表屏幕 直接把太阳光反射到驾驶员的眼睛内 造成驾驶 员刺眼和炫目 这是由于仪表台上镶嵌有表面非 常光滑的内饰零件 通常这些内饰零件采用表面 镀铬等工艺 仪表的反光与仪表屏幕在仪表台上 的位置 安装角度和仪表屏幕的材料等有关 仪表屏幕反光的指标是以屏幕反光面积的比 例来评判的 一般反光率大于35 的则状态较差 若反光率在5 35 内的话 则反光可以接受 反光率少于5 则状态良好 而内饰件反光的指 标则是由该零件在太阳光的照射下是否发生刺眼 炫目的现象来评判的 如果有刺眼炫目的反光现 象是不能接受的 3 3玻璃的透光率的影响 玻璃的透光率也是发生环境反射的一个诱导 因素 但它只会发生影像的环境反射 汽车的前 风窗在设计位置的光线穿透率一般不小于60 如果透光率越小 影像反射就会越严重 从而对驾 驶安全性有影响 所以国家对前后风窗的光线穿 透率是有法规要求的 4 内部环境理论在实际中的应用 在汽车设计的过程中 对于一些仪器 仪表等 在整车位置下都要对屏幕进行环境反射检查 下 面列举在UG操作软件平台下利用环境反射的命 令来检查车载导航仪的屏幕是否发生反光 需要 准备的数据有 95 分位的假人的眼椭圆位置 前 后风挡玻璃 侧窗玻璃数据 导航仪在整车坐标下 屏幕的位置等内容 如图5所示 然后在UG软件的操作系统中 选择菜单栏的 Tools下选择Vehicle Design Automation中General Packaging的Reflection Data命令 打开命令对话 框 选择眼点 眼点的选取是在95 分位假人在整 车坐标下的眼椭圆的极限点 假人的双目眼椭圆 有l0个极限点 如图6所示 分别选用眼椭圆的 55 图5准备数据 极限点对车载导航仪的屏幕做反光检查 在选择 好眼点以后再选择侧窗玻璃的数据 最后选择导 航仪屏幕数据 经过计算得出对于导航仪显示屏 反射光线的路径 区域和面积 如图7所示 该图 表明对于车载导航仪在全天候的状况下 右侧后 门窗玻璃射入的光线对于导航仪屏幕的反光是最 严重的 通过反射光线的路径可以在导航仪的屏 幕上得出反光的区域 如图8所示 图中阴影区域 就是反光区域 经过对导航仪屏幕上阴影区域的 面积计算 A阳 3 454 mm 导航仪屏幕的面积A 14 942 mm 反光率P A阳 A 100 23 1 根 据反光指标的评定标准 这个反光的程度是可以 被接受的 导航仪屏幕的在整车坐标位置和角度 是满足要求的 如果反光率过大 则需要调整导 航仪屏幕的角度或者位置来满足反光率小于35 的要求 56 图6眼椭圆极限点 最后2点 1点 图7反射光线的路径 5 结语 图8反光区域 对于检验汽车的内部环境反射是否满足要求 的方法和手段 目前主要有软件模拟分析和实人 实车两种 前者主要用在车辆开发的前中期检验 后者一般在后期的样车阶段进行检验 目前可以 分析汽车内部环境反射的软件主要有UG和OP TIS SPEOS CAA V5 人眼真实视觉模拟及外观成 像系统 等软件 其中OVI3S的功能非常强大 可 以模拟全天候的环境 从而使得车辆在开发中的 效率大大提高 参考文献 1 黄永和 驾驶员眼位置的研究 J 世界汽车 1992 3 2 王吴 汽车视野安全的研究与进展 J 江苏理工大学 学报 2001 2 上海汽车2012 04