Większość układów pojazdu poddawanych sprawdzaniu podczas badań diagnostycznych jest testowanych przy wykorzystaniu urządzeń obiektywnie mierzących parametry fizyczne lub chemiczne. Wyjątkiem jest urządzenie do pomiaru luzów w układzie zawieszenia oraz – w znacznej mierze – urządzenie do kontroli świateł.
O ile zautomatyzowanie i zobiektywizowanie diagnostyki luzów wydaje się na dzień dzisiejszy trudne do realizacji, o tyle automatyczna diagnostyka oświetlenia jest już możliwa.
Warto przyjrzeć się dokładniej sposobom zapewnienia jakości oświetlenia. Ze statystyk wypadków wynika, że liczba wypadków pomiędzy zmierzchem, a świtem przypadająca na określoną liczbę pojazdów będących w ruchu jest znacznie większa niż za dnia. Liczba zabitych i bardzo ciężko rannych też jest dużo większa. Związek wydaje się oczywisty: gorsze warunki jazdy, gorsza widoczność, większa wypadkowość. Natomiast w statystykach dominujące przyczyny wypadków są takie same jak za dnia: wymuszenie pierwszeństwa, nadmierna prędkość, alkohol. Przyczyny wypadków w postaci wad oświetlenia zajmują znikome miejsce. Mogłoby się wydawać, że po zmierzchu wzrasta skłonność do nieprzestrzegania reguł ruchu drogowego. W rzeczywistości aspekty bezpieczeństwa związane ze stanem lamp są trudne do oceny, gdyż brakuje przejrzystych kryteriów eksploatacyjnej jakości oświetlenia pojazdów. Dlatego niedostateczna jakość oświetlenia, jako istotna przyczyna wypadku, może pozostać niewykryta!
Skoncentrujemy się na oświetleniu reflektorowym, jako najbardziej istotnym dla postrzegania wzrokowego nieoświetlonych przeszkód na drodze i rozpoznawania oznakowania, w tym poziomego i pionowego oznakowania odblaskowego. Obecnie w Europie system zapewnienia jakości oświetlenia reflektorowego podlega homologacji na zgodność z regulaminami Europejskiej Komisji Gospodarczej ONZ. USA posiada własny system, co do zasady podobny, różniący się nieco w wymaganiach szczegółowych. W europejskim systemie homologacji wymagania dla każdego rodzaju świateł np. kierunkowskazów, świateł cofania, czy reflektorów opisuje określony regulamin. Ponadto oddzielne regulaminy określają wymagania dla żarówek oraz wyładowczych (ksenonowych) źródeł światła. Reflektor, aby mógł zostać zainstalowany na pojeździe powinien posiadać świadectwo homologacji i być oznakowany w opisany regulaminem sposób. Świadectwa wydawane są przez państwa będące stronami porozumienia na postawie wyników badań upoważnionych laboratoriów. Homologacje są uznawane wzajemnie przez państwa – strony porozumienia. Po uzyskaniu świadectwa homologacji lampa może być instalowana na pojeździe. Jednocześnie producent jest zobowiązany do kontroli zgodności produkcji, czyli zapewnienia, że wyroby produkcji seryjnej nie odbiegają od wyrobów przedstawionych do badań. Przy czym z reguły wymagania dla zgodności produkcji są łagodniejsze niż podczas uzyskiwania świadectwa homologacji. Intencją takiej regulacji jest zapewnienie pewnego minimalnego poziomu jakości, przynajmniej dla wyrobów nowych, ale można przyjąć, że ten minimalny poziom parametrów powinien być zapewniony przez cały czas eksploatacji urządzenia oświetleniowego.
Światła mijania sa najczęściej używane, ze względu na warunki ruchu. Wiązka tych świateł zawiera w sobie kompromis pomiędzy koniecznością możliwie dalekiego oświetlenia drogi przed pojazdem, a ograniczeniem olśniewania kierowców pojazdów nadjeżdżających z przeciwka. Posiada ona jaśniejszą część skierowaną na drogę i prawe pobocze i ciemniejszą skierowaną powyżej. Oba te obszary rozgraniczone są wyraźną linią zwaną granicą światła i cienia (GSC), wykorzystywaną do prawidłowego ustawiania lampy zarówno podczas badań homologacyjnych jak i eksploatacyjnych.
Historycznie światła tego rodzaju powstały przed II wojną światową, a pierwsze szczegółowe uregulowania prawne EKG ONZ dotyczące reflektorów - Regulamin nr 1 – ukazały się w 1958 roku. Dość prosty sposób sformułowania wymagań został dostosowany do ograniczonych wówczas możliwości technologii wykonania lamp i metod ich badania. Stosowane wówczas żarówki wysyłały stosunkowo niewielki strumień świetlny. Dobrze znana, paraboloidalna, konstrukcja odbłyśnika połączonego z ryflowanym kloszem z trudnością umożliwiała spełnienie nieskomplikowanych wymagań. Reflektory tego typu, charakterystyczne, okrągłe (choćby warszawa, syrena, żuk czy Fiat 125p, starsze ciężarówki), stosowane jeszcze dzisiaj, przez wiele lat były jedyną możliwością i utrwaliły wyobrażenie o wyglądzie reflektora samochodowego. Zastosowana w nich dwuświatłowa żarówka, z wewnętrzną przesłonką była wtedy rozwiązaniem bardzo atrakcyjnym: dwa światła w jednym - drogowe i mijania. To ostatnie z wyraźną i charakterystyczną granicą światłą i cienia.
Parametry żarówek określał oddzielny regulamin, ponieważ żarówki były z założenia wymienne. Aby zapewnić zgodność właściwości świateł podczas eksploatacji określono tolerancje dla żarówek: do badań homologacyjnych bardzo precyzyjne “wzorcowe” i dla masowej produkcji kilkakrotnie większe. Taki podział pozostał do dzisiaj. Reflektory wówczas były duże – z małego nie można było uzyskać odpowiedniej ilości światła na drodze. Stąd tolerancje żarówek nie stanowiły problemu, ewentualne niedokładności kompensowano ustawieniem świateł. Gdy pojawiły się żarówki halogenowe zastosowano je do znanej konstrukcji reflektora. Oświetlenie drogi poprawiło się zauważalnie. Pojawił się jednak problem – silniejsze olśnienie.
Są dwa rodzaje olśnienia: “przeszkadzające” – pogarszające widoczność i “przykre” – rozpoznawanie obiektów jest takie samo, ale odczucie jest bardzo nieprzyjemne. Oba rodzaje olśnienia zależą o wielu czynników i są trudne do jednoznacznego modelowania, podobnie jak inne cechy percepcji wzrokowej.
Przyjęto kompromis: jak więcej światła na drodze to i większe dopuszczalne olśnienie. Podwyższono wymagania regulaminowe dla reflektorów z żarówkami halogenowymi, natomiast poprzedni regulamin z łagodniejszymi, wymaganiami pozostał jako równoległa możliwość. Halogenowe źródła światła rozpowszechniły się, a ich popularność trwa do dziś. Taki był początek prawnego zaakceptowania dwóch jakościowo różnych kategorii reflektorów, które na takich samych zasadach można montować na pojeździe. W kolejnych latach, w wyniku gwałtownego rozwoju technologii opracowano wiele nowych rozwiązań żarówek halogenowych i konstrukcji reflektorów, poprawiono efektywność wykorzystania światła. Współczesne reflektory świateł mijania mogą, mówiąc najogólniej, kilkakrotnie lepiej oświetlać drogę niż ich poprzednicy. Mogą, ale nie muszą. Skoro konstruktorzy dostali do dyspozycji większy strumień świetlny oraz technologie projektowania i wytwarzania reflektorów umożliwiające dużo lepsze możliwości kierowania tego strumienia na drogę, łatwiej mogli spełnić minimalne wymagania homologacyjne. Wówczas styliści zaczęli dyktować swoje warunki. Dlatego obecnie kształty reflektorów są bardzo zróżnicowane. Rozwinęła się konstrukcja elipsoidalna – z małą soczewką. Pojawiły się narzekania kierowców, że światła te silniej oślepiają, zwłaszcza przy kołysaniu pojazdu, że kolorowo połyskują np. na niebiesko, co jest barwą zarezerwowaną dla pojazdów uprzywilejowanych. Z powodu nieprecyzyjnych zapisów regulaminów, dostosowanych do starej konstrukcji reflektorów, wprowadzono na rynek rozwiązania, których niektóre odmiany nie do końca są bezdyskusyjnie akceptowalne. Ponadto porozumienie o wzajemnym uznawaniu homologacji przez kraje skutkuje tym, że gdy zapis jest nieprecyzyjny, a jedno laboratorium zinterpretuje go w określony sposób, to inne postąpi podobnie.
Gdy pojawiło się kolejne, jeszcze bardziej efektywne źródło światła – wyładowcza lampa ksenonowa – historia się powtórzyła: dyskusje, narzekania kierowców na silne olśnienie, badania, z których nie wynika, że większe poziom olśnienia bardziej przeszkadza. Jako remedium zastosowano obowiązkowe układy automatycznego poziomowania i mycia szyb reflektorów. Ksenony mają bezdyskusyjne zalety w zakresie oświetlenia drogi – jeszcze większy strumień świetlny, można łatwiej go kształtować, uzyskując lepszą widoczność drogi i jej otoczenia. Mniejsza moc źródła światła, większa sprawność. Kryteria oceny homologacyjnej nowego produktu (początek lat 90-tych XX wieku) zostały opracowane na zasadach bardzo zbliżonych do tych istniejących. Zwiększono jedynie liczbę wymaganych pomiarów i podwyższono wymagane wartości. Rynek zaakceptował ksenony, pomimo dość wysokiej ceny, głownie do samochodów z wyższej półki.
Ale to nie ostatnie słowo. Pod koniec lat 90-tych ubiegłego wieku grupa wiodących producentów europejskich i japońskich opracowała założenia systemu świateł “adaptacyjnych” tzn. dostosowujących swą wiązkę do różnorodnych czynników: szybkości jazdy, krzywizny drogi (łuków, zakrętów, skrzyżowań), warunków pogodowych i to w sposób bardzo zaawansowany. Jest to skomplikowany system daleki od francuskich wynalazków sprzed kilkudziesięciu lat. Obecnie trwa proces opracowywania regulaminu homologacyjnego dla tych świateł, wydaje się, że niedługo zastanie ukończony.
Obecnie istnieją więc trzy jakościowo różne rodzaje wymagań dotyczących reflektorów samochodowych i to zarówno w zakresie oświetlenia drogi, jak w zakresie olśnienia – w przygotowaniu jest czwarty. Każde z tych rozwiązań może być stosowane i można je spotkać na pojazdach znajdujących się w ruchu, z tym, że najstarsze rozwiązanie może być produkowane tylko jako części zamienne. Łatwo zauważyć paradoks, że właściciel najsłabszych świateł, które też najmniej oślepiają widzi najgorzej, a ponadto może być znacznie silniej oślepiany światłami wyższych generacji. Nie ma żadnych ograniczeń w stosowaniu różnych rodzajów świateł, choćby najprostsze nasuwające się, aby dopuszczalną prędkość pojazdu w nocy skorelować z rodzajem świateł.
Jak więc jakość reflektorów jest zapewniona w praktyce? Trudno dokładnie odpowiedzieć na to pytanie. Producent powinien zapewnić zgodność produktu z regulaminem, przy czym wymagania są odpowiednio złagodzone. Jednak sprawdzenie odbywa się z żarówką wzorcową, podczas gdy w eksploatacji żarówki są o większych tolerancjach. Dlatego jakość, nawet nowego produktu, zależy od konstrukcji: mogą być lampy mało wrażliwe na żarówkę, mogą być też znacznie. Nie jest to w żaden sposób wymagane ani badane. Gdyby użytkownik pojazdu w czasie gwarancji lub rękojmi nabrał wątpliwości co do jakości reflektorów obecnie, musi zlecić kosztowne badanie, które będzie wykonane z żarówką wzorcową. Jeśli jego wynik będzie negatywny może domagać się wymiany lampy i zwrotu kosztów. Ponadto wówczas może wystąpić do władzy homologacyjnej swojego kraju o wszczęcie długotrwałej i skomplikowanej procedury, która może zakończyć się zakazem wprowadzania złego wyrobu na rynek.
Pomimo rewolucji w technologii wytwarzania reflektorów oddzielna standaryzacja żarówek przetrwała. O ile wpływ tolerancji żarówek był w najstarszych konstrukcjach łatwy do skorygowania, o tyle w obecnych, bardzo skomplikowanych już nie jest. A na rynku są żarówki czasem wielokrotnie przekraczające, złagodzone zresztą, tolerancje dla żarówek masowej produkcji. Dlaczego tak się dzieje? Sprawdzenie żarówki wymaga odpowiedniej aparatury. Natomiast jej cena, w odróżnieniu od reflektora, jest stosunkowo niewielka. Końcowy użytkownik, a nawet policjant, czy pracownik stacji kontroli pojazdów nie jest w stanie ocenić jej jakości. Żarówka świeci, wygląda tak samo jak prawidłowa, parametry elektryczne też zwykle ma prawidłowe i posiada (powinna!) naniesiony znak homologacji. Gdyby ktoś nabrał wątpliwości to musi udowodnić, że żarówka jest zła. Biorąc pod uwagę koszty badań, procedurę reklamacyjną i licząc, że ewentualnie żarówka zostanie wymieniona, trudno przypuszczać, by ktoś podejmował tę procedurę. Jeżeli subiektywnie odczuwa pogorszenie oświetlenia może kupić inną żarówkę i ew. porównać odczucia. W efekcie reklamacji na jakość żarówek w zasadzie nie ma.
Wyrywkowe badania rynkowe przeprowadzone w Instytucie Transportu Samochodowego pokazały, że oprócz znacznej ilości żarówek dobrej i bardzo dobrej jakości są wyroby nie spełniające wymagań, czasem znacznie. Dlaczego? Jeśli jakiś producent po własnej kontroli jakości stwierdza znaczną ilość żarówek poza tolerancją, być może opłaca mu się je upłynnić, nawet po kosztach materiałów np. jako żarówki dekoracyjne.
Widać więc jasno, że eksploatacyjna ocena jakości świateł jest niezbędna. Współczesne metody diagnostyki reflektorów wywodzą się z wymagań homologacyjnych, ale są znacznie uproszczone. Np. zapis wymagań kontroli eksploatacyjnej o dobrej widoczności drogi oświetlanej reflektorami w określonej odległości (40m dla świateł mijania i 100 m dla świateł drogowych) nie jest możliwy do obiektywnego i powtarzalnego sprawdzenia na stacji diagnostycznej przy pomocy wzroku, chociaż odnosi się do natężenia oświetlenia dla homologacyjnych punktów 50R i 75 R. W zasadzie podstawową czynnością eksploatacyjną jest ustawienie świateł mijania za pomocą przyrządów, których zasada działania od wielu lat pozostaje niezmieniona. Bardzo istotna jest precyzja ustawiania, zależy od niej zasięg widzialności, jak i olśnienie. Ustawianie wykonywane jest subiektywnie, wzrokowo, na podstawie położenia GSC. Dla pierwszych, bardzo prostych, konstrukcji reflektorów, nie było to istotnym problemem. Kształt wiązki światła był podobny, natomiast różnice mogły być jedynie w jej skierowaniu. Obecnie, ze względu na możliwy bardzo skomplikowany kształt odbłyśnika np. skierowanie maksimum światłości może znacznie odbiegać od oczekiwanego. Oznacza to, że optymalne ustawienie reflektora jest różne od wynikającego z ustawienia w oparciu o GSC lub jest w danej sytuacji w ogóle niemożliwe. Zdarza się np. znaczna deformacja GSC, co nie przesądza o jakości całej wiązki światła, ale wpływa na precyzję i powtarzalność ustawienia. Bywa, że tego przyczyną jest zła żarówka. Precyzja ustawienia zależy więc od wyrazistości GSC, precyzji ustawienia przyrządu względem pojazdu i wreszcie od umiejętności ustawiającego.
Ustawianiu podlegają także światła drogowe i przeciwmgłowe. Jest to trudniejsze, bo światła drogowe nie mają granicy światła i cienia. W przypadku świateł drogowych zapisy przepisów dotyczące precyzji ustawienia są praktycznie niemożliwe do spełnienia gdy ustawiamy światłą wzrokowo. Światła przeciwmgłowe nie są obowiązkowe, a do ustawiania bardzo trudne. Kryteria ustawiania są niejednoznaczne, a precyzja ustawienia jest bardzo istotna. Światła te 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. Nic dziwnego, że nie są obowiązkowe, a zdania na temat poprawy widoczności w złych warunkach pogodowych mocno podzielone.
Aby obiektywnie ocenić sytuacje dotyczącą jakości świateł reflektorów w Zakładzie Oświetlenia i Wyposażenia Elektrycznego Pojazdów Instytutu Transportu Samochodowego przeprowadzono badania właściwości świateł w warunkach eksploatacyjnych. Badania wykonano przy wykorzystaniu opracowanego w Instytucie komputerowego urządzenia do eksploatacyjnego badania i ustawiania świateł. Pomimo niezbyt licznej próby (ok. 80 losowo wybranych pojazdów znajdujących się w ruchu w różnym wieku i o zróżnicowanej konstrukcji reflektorów) wyniki wyraźnie pokazują tendencje zgodne z subiektywnymi odczuciami kierowców i diagnostów. Pierwszym kryterium było ustawienie reflektorów. Spośród przebadanych pojazdów zaledwie ok. co dziesiąty spełniał podstawowe warunki określone w przepisach. W ponad połowie pojazdów odchylenia w ustawieniu w pionie lub poziomie przekraczały dwukrotnie zakres tolerancji. Wyniki te przedstawiono na
W trakcie badań dokonywano precyzyjnej regulacji ustawienia świateł. W około 30% przypadków, w których wstępne badanie wykazało nieprawidłowości udało się ustawić światła tak, aby wartości natężenia oświetlenia w najważniejszych punktach pomiarowych: 50R i 75R były zgodnie z wymaganiami homologacyjnymi. Punkt B50L związany z olśnieniem wypadł jeszcze gorzej.
Wartości natężenia oświetlenia w tych punktach zależą zarówno od prawidłowego ustawienia reflektorów, jak i rozkładu światłości plamy świetlnej reflektorów. Nieprawidłowy rozkład światła wysyłanego przez reflektor, nawet przy prawidłowym ustawieniu może powodować niedostateczne oświetlenie.
Poprawa oświetlenia drogi po prawidłowym ustawieniu była jednak zauważalna. Mimo to duży odsetek reflektorów nadal nie spełniał minimalnych wymagań homologacyjnych. Wskazuje to na problem dotyczący niewłaściwego położenia maksimum światłości względem GSC i oznacza, że samo ustawianie bez dokładniejszych pomiarów jest niewystarczające. Prawidłowo maksimum powinno znajdować się blisko GSC w okolicach punktów 50R i 75R. Można przyjąć, że prawidłowy rozkład otrzymamy w momencie, kiedy maksimum natężenia oświetlenia znajdzie się od 2% do 2,6% w prawo i od 0% do 0,4% w dół od środka ekranu. Jak pokazują wyniki badań, tylko ok. 20% przebadanych pojazdów miało po ustawieniu reflektorów taki pożądany rozkład plamy świetlnej.
Wyniki badań pokazały, że skala problemów związanych z jakością oświetlenia w warunkach eksploatacji może być wymierna. Co ważniejsze, ocena wzrokowa i intuicja zawodzi przy ocenie świateł. Jest to spowodowane m.in. widzeniem “negatywowym”. W dzień na szerokim jasnym tle widzimy zasadniczo ciemniejsze obiekty. W nocy tło jest ciemne, a obiekty ważne dla bezpieczeństwa pojawiają się na krótko i są jasne. Światła, choć bardzo jasne, jeżeli są widoczne na drodze tylko w niewielkiej odległości, podnoszą poziom adaptacji wzroku – trzeba wówczas więcej światła daleko, by dostrzec przeszkodę odpowiednio wcześnie. Wówczas, gdy dużo światła jest kierowane w pobliże pojazdu kierowca ma poczucie komfortu: “widzę światło – czuję się bezpiecznie”. Przeciwnie, światła, których najsilniejsza wiązka sięga daleko, a blisko nie ma go w nadmiarze, zwiększają szanse zobaczenia przeszkody, a kierowca czuje się mniej pewnie dlatego jedzie ostrożniej.
Przy ocenie eksploatacyjnej warto pamiętać, że lampa to element, który podczas kolizji czy wypadku jest często zniszczony. Koszty nowej, oryginalnej, zwłaszcza zespolonej, są dość wysokie. Koszt naprawy staje się podstawą wyboru. Oferowane są tańsze zamienniki, ale bywa, że parametrami od oryginału znacznie odbiegają. Jednak zawsze powinny posiadać homologację.
EuroNCAP, organizacja, która ocenia nowe pojazdy pod względem bezpieczeństwa przygotowuje obecnie się do oceny oświetlenia reflektorowego. Laboratorium oświetleniowe ITS bierze udział w tych pracach. Ważnym wskazaniem jest wyraźne zdystansowanie się od wymagań homologacyjnych, określających pewne minimum, które światła obecnie powinny spełniać, a skierowanie się w stronę wyznaczników, które rzeczywiście korespondują z różnymi aspektami bezpieczeństwa, bez podziałów na rodzaje stosowanych źródeł światła. Laboratorium nasze zostało wybrane do pilotażowych badań mających na celu określenie parametrów możliwych do osiągnięcia przez obecnie produkowane reflektory. Wynika to z wyposażenia laboratorium w unikalną aparaturę i metodykę pomiarową, opracowane w ramach projektów badawczych. Wyniki tych badań posłużyły do opracowania kryteriów dla EuroNCAP.
Wykorzystując wieloletnie doświadczenia związane z diagnostyką i badaniami homologacyjnymi oświetlenia pojazdów, w Instytucie Transportu Samochodowego opracowano także metodykę i nowoczesne urządzenie diagnostyczne, działające na zasadzie komputerowej analizy obrazu świateł, możliwe do zastosowania w warsztatach i SKP do kontroli eksploatacyjnej i pomiarów reflektorów. Urządzenie to zostało wykorzystane do opisanych powyżej eksploatacyjnych badań żarówek i reflektorów.
Umożliwia ono ustawienie wszystkich rodzajów świateł w sposób automatyczny, przy wykorzystaniu procedur modelujących percepcję wzrokową doświadczonych diagnostów. Precyzja ustawienia jest zdecydowanie lepsza niż w klasycznych przyrządach, a ustawianie jest powtarzalne i obiektywne. Ponadto urządzenie analizuje całą wiązkę świetlną w sposób jakościowy m.in. sprawdza czy spełnione są przynajmniej minimalne wymagania homologacyjne, ale także obrazuje rozkład wiązki światła i ocenia poprawność kształtu GSC. Wynik badania może się zakończyć diagnozą: “konieczna wymiana żarówki/reflektora”. Pozwala też stwierdzić zużycie się ksenonowego źródła światła i konieczność jego wymiany. Źródła te, w odróżnieniu od żarówek, nie przepalają się, lecz systematycznie tracą siłę światła.
W miarę dopracowania kolejnych kryteriów oceny np. wg EuroNCAP można je wprowadzać do oprogramowania przyrządu i dokonywać wieloaspektowej analizy jakości zespołu reflektorów, np. zasięg widoczności, wykrywanie oznakowania dróg na łukach i zakrętach, widoczność poboczy i lewego pasa ruchu.
Wydruk wyniku obiektywnego i niedrogiego badania będzie cenną informacją dla osób, którym rzeczywista jakość świateł własnego pojazdu nie jest obojętna, a także może być znacznym ułatwieniem w sytuacji uzasadnionych wątpliwości co do jakości żarówki czy reflektora, gdy obecne możliwości reklamacyjne są bardzo skomplikowane, kosztowne i czasochłonne. A co najważniejsze, pozwoli wychwycić te reflektory, których użytkowanie jest potencjalnie niebezpieczne.
Tomasz Targosiński
Instytut Transportu Samochodowego
Artykuł jest przedrukiem z V Konferencji Szkoleniowej Instytutu Transportu Samochodowego
Komentarze (0)