灯光的闪烁频率对人视觉敏感度的影响差异是显著

自上世纪80年代中国开始出现私人汽车，到2003年社会保有量达到1219万辆，私人汽车突破千万辆用了近20年，而突破2000万辆仅仅用了3年时间。2010年，我国汽车的保有量达到了7000万辆。随着我国汽车保有量的不断增加，交通事故发生数量一直居高不下，造成了大量人员伤亡和经济损失，见图1。仅我国2009年一年因交通事故死亡的人数高达9.1万人[1]，相当于每天有两架波音747飞机失事。据新华社报道，中国每一万辆汽车的车祸死亡率是发达国家的几十倍。2003年中国的万车死亡率是43.5人，同年美国只有1.7人，德国1.37人，日本1.1人。据我国交通部统计数据表明，2009年，全国共发生道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受伤，直接财产损失9.1亿元。可以说我国一直是全球交通事故死亡人数最多的国家，在国家“十二五”发展规划纲要中，降低交通事故的数量、减少人员和财产损失任是重大课题之一。
　　图1我国07年至09年道路交通事故统计
　　特别值得人们关注的是，在诸多交通事故中，汽车追尾则是最常见的交通事故之一，而且在交通事故中占据着很高的比例。据统计，汽车追尾事故约占美国汽车碰撞事故的20%[3],造成每年1,600人死亡和700,000人受伤。而在德国，汽车追尾事故则占到了交通事故的17%,同样造成了大量的人员伤亡和经济损失。在我国近几年的交通事故统计中，汽车追尾事故均超过了30％。在汽车行驶过程中，疲劳驾驶、注意力不集中、超速、违章停车、恶劣天气和频繁刹车往往是造成追尾事故发生的主要原因。交通密度大的城市道路往往是汽车追尾事故的高发地段，而高速公路更是多车连环追尾重大交通事故的多发地段。那么怎样才能有效地预防汽车追尾事故的发生，减少不必要的损失呢？
　　经研究表明，追尾事故发生的原因当中，后车驾驶员反应不及时和反应疲劳占到了事故比例的50%以上。同时传统的乘用车一般采用刹车尾灯组，即一对刹车尾灯和一个高位刹车灯，来提示后车防止追尾，但目前系统的灯光方式所表达出的信息量过于单一。因为仅通过刹车尾灯组同时亮起来表达前车处于刹车状态，不仅不能区分紧急刹车与普通刹车，而且频繁亮起也容易让后车驾驶员视觉疲劳从而放松警惕，所以不能有效地防止追尾事故的发生。如何通过有效的手段减少驾驶员的疲劳并使刹车尾灯能表示更丰富的信息，成了多数汽车企业和研发机构的研究重点。
　　（二）视觉对灯光闪烁频率的敏感性
　　在驾驶人的感觉系统中，视觉尤为重要。研究表明，驾驶人视觉所获得的信息占全部信息的80％以上。因此，在行车过程中，驾驶人视觉能力的高低直接关系到驾驶人的驾驶行为，因此对行车安全起着决定性的作用。
　　通过试验表明，灯光的闪烁频率对人视觉敏感度的影响差异是显著的，如下图2：
　　

闪烁频率Hz

　　图2视觉对灯光闪烁频率的敏感特性曲线
　　由上图可见，视觉对灯光的闪烁特性以17Hz到21Hz的范围内最为敏感，相应的灯光语言的设计将以此作为理论基础。
　　（三）汽车尾灯主动安全控制的现状
　　汽车尾灯主动安全控制即通过不同的灯光方式吸引驾驶人员的注意力，更为有效防止追尾事故的发生。例如：一向以注重安全著称的VOLVO轿车已经在其S80款高档轿车上装备有紧急刹车灯闪烁系统。当强力制动减速度达到1g以上时，串接于刹车灯开关的刹车灯闪烁控制装置自动驱动继电器快速间隔吸合，让高位刹车灯快速闪烁以警示后方车辆注意减速。同时，汽车停止后，危险警告灯也会自动接通向后方来车提供警示，有效避免再次发生事故；在奔驰S级轿车上，装备了Flashingbrakelight技术，闪烁式刹车灯在急刹车时可以不停地闪烁，以提醒后续车辆采取相应的减速措施，见图3；而宝马公司则另辟蹊径采用了双段式刹车灯技术，这套系统是通过刹车灯的亮度和点亮面积来表现驾驶员施加刹车力的大小，提醒后方驾驶员注意减速，及时采取适当的措施防止追尾；东风标致206装备有主动防追尾安全系统，在紧急制动时，危险警示灯自动频闪，尽早提醒后面车辆，预防后车追尾。
　　
　　图3奔驰公司的Flashingbrakelight技术
　　（四）汽车尾灯主动安全控制的扩展应用
　　汽车尾灯也逐步向汽车智能尾灯升级，即在原有的功能中加入测距的功能。将测距仪安装在车辆后部，实时测量后车距自车的距离，进而得到两车的相对速度，根据特定安全距离模型智能判断安全等级，实施相应安全预警。一般结构如图所示：
　　
　　图4汽车智能尾灯的系统构成框图
　　1．测距传感器
　　测距传感器的使用一般分为：声学类、电磁类、光学类三种：
　　(1)声学类(超声波防追尾仪)
　　超声波防追尾仪的原理简单，成本低、制作方便。但超声波防追尾仪在应用上有一定的局限性，这是因为:第一超声波的传输速度低;第二受天气影响较大，不同的天气条件下传播速度不一样;第三测距距离较近，对于远距离的障碍物，由于反射波过于微弱，使得灵敏度下降。

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