Не убий, не ослепи: системы освещения автомобилей AFS и DLA (июль 2010)
Сколько видов автомобильных огней вы знаете? Ближний свет, дальний свет, габариты? Стоп-сигнал, указатели поворота и их повторители, передние и задние противотуманные фары… Специалисты компании Hella убеждены, что для безопасной езды этого недостаточно.
Вместе с группой журналистов я стою в небольшом техническом помещении. Три стены освещены слабым светом, а на месте четвертой — глубокая, густая чернота. В ней скрывается 200-метровый асфальтированный тоннель с дорожной разметкой. Свет автомобильных фар выхватывает из темноты человеческие силуэты, выстроившиеся вдоль стен через каждые 20 м. Разбуди меня среди ночи и приведи сюда с закрытыми глазами — я бы поклялся, что нахожусь в тире. Первые фигуры, ярко освещенные лампами, можно снять хоть с бедра, а вот для последних понадобилась бы снайперская винтовка с прицелом ночного видения.
Реклама — продолжение ниже
«Человечков мы используем, только чтобы покрасоваться перед журналистами, — говорит Франц-Джозеф Кальце, глава светового исследовательского подразделения компании Hella. В подтверждение его слов фигуры плавно уходят в стену. — В работе мы ориентируемся на низкие квадратные таблички». Сооружение Hella — самый большой световой тоннель в мире, используемый для объективной экcпериментальной оценки света автомобильных фар. Здесь есть все, чтобы на практике прочувствовать тонкую разницу между осветительными приборами разных модификаций.
У входа в тоннель располагается граненый барабан шириной в несколько метров. На его гранях можно закрепить десятки комплектов фар. По команде оператора барабан поворачивается на строго определенный угол, точно позиционируя фары относительно дорожного полотна тоннеля. Для настройки светового пучка используется экран, автоматически опускающийся напротив барабана. Похожая установка, только поменьше, спускается с потолка на заданном расстоянии от наблюдателей, чтобы имитировать встречный свет фар.
В ходе исторического светового шоу мы смогли собственными глазами оценить, насколько сильно отличается свет ламп накаливания, галогеновых, ксеноновых и светодиодных фар, ближнего и дальнего света, рефлекторов и прожекторов. Однако это была лишь закуска. В качестве основного блюда специалисты Hella приготовили нам рассказ о том, что фары, которые мы привыкли каждый день видеть на вполне современных автомобилях, уже безнадежно устарели.
Между ближним и дальним
Ближний свет фар, с которым мы ездим большую часть времени, — это сплошной компромисс, девиз которого «не ослепи ближнего своего». Даже собственную полосу движения он освещает лишь на 60 м вперед, а на соседней и вовсе светит «себе под ноги» (20—30 м). И все равно в плотном потоке ближний свет фар внедорожника может попадать прямиком в салонное зеркало спортивного купе, ослепляя водителя.
По мнению специалистов Hella, вместо традиционного «дальнего» и «ближнего» света нам необходимо не менее пяти различных режимов работы фар. Допустим, мы выезжаем из гаража и движемся вдоль родного поселка со скоростью 40 км/ч. Здесь большая дальность не нужна, свет фар все равно потонет в уличном освещении и сможет лишь ослепить водителя впереди идущей машины на светофоре. Главное при движении в населенном пункте — освещение обочин, и правой, и левой. Именно оттуда может внезапно появиться велосипед, выбежать ребенок или животное. Если автомобиль оснащен дополнительными боковыми фарами для освещения поворотов, в городе они должны гореть постоянно.
Выезжаем на широкую дорогу и разгоняемся до 80 км/ч. Здесь нам уже не нужно освещать обочины — среагировать на внезапно возникшее препятствие мы все равно не успеем, а водителей встречного транспорта ослепим. Оптимальным будет обычный ближний свет, дополненный адаптивной функцией: при отсутствии автомобилей он должен светить высоко, а при появлении попутного или встречного транспорта постепенно становиться ниже, освещая дорогу лишь до соседей. Эта концепция получила название Adaptive Cut-off Light, фара с адаптивной границей светового пучка.
На автобане пригодится так называемый Motorway Light. Его основное отличие от ближнего света — симметричность. «Ближний» хорошо освещает свою полосу движения, но обделяет соседнюю слева, предполагая наличие на ней встречного транспорта. На широких автострадах слева чаще находится попутная полоса. Обделяя ее освещением, мы рискуем не заметить препятствие при перестроении.
Разумеется, на неосвещенных загородных трассах незаменим старый добрый дальний свет. А еще один режим, который предписывается правилами дорожного движения многих стран, в том числе и России, — это дневные ходовые огни, призванные сделать автомобиль более заметным для других участников движения в светлое время суток. Дневные огни, в отличие от всех остальных режимов, специально предназначены для того, чтобы светить в глаза водителей и пешеходов, а вовсе не на дорогу.
Неужели в ближайшем будущем, вместо того чтобы переключаться между ближним и дальним светом, водителю придется постоянно тыкать в пять разных кнопок? Разумеется, нет. Управлять режимами освещения будет бортовой компьютер.
Вращайте барабан!
Все адаптивные системы освещения Hella основываются на двух китах: это видеокамера и модуль VarioX. Камера располагается у основания внутрисалонного зеркала и отслеживает все огни в поле зрения: уличные фонари, габариты попуток и фары встречных автомобилей. Информацию о скорости блок управления светом получает от бортового компьютера автомобиля. Кроме того, полезная информация поступает и от спутниковой навигационной системы, которая может точно сказать автомобилю, находится он в городе, на загородной трассе или на автобане.
Едем со скоростью 40 км/ч и горят уличные фонари — компьютер включает городской свет. Разгоняемся до 80 км/ч и видим встречных — переходим на ближний свет (Country Light). Едем еще быстрее, а вокруг одни попутки — включаем Motorway Light. Камера точно определяет расстояние до ближайшего автомобиля, а точнее — высоту его фар или габаритных огней. Компьютер соответственно опускает или поднимает световой пучок ближнего света, чтобы не ослепить соседей по потоку, но также не отдать ни пяди земли темноте.
Практической реализацией команд компьютера занимается модуль Hella VarioX. Чтобы понять, как он работает, достаточно знать, как работает обычная биксеноновая фара. Фактически она представляет собой проектор — лампу и линзу. Только вместо слайда кинопленки в нем находится металлическая пластина. Профиль металлической пластины определяет форму и границы светового пучка, именно он проецируется фарой на дорогу (светотеневая граница). Потяните подрулевой рычаг на себя — и электромотор уберет пластину, переключая тем самым фару с ближнего света на дальний.
В модуле Hella VarioX на месте пластины установлен барабан сложной формы. По команде компьютера он плавно поворачивается, варьируя форму светового пучка, делая его выше или ниже, от городских огней до неограниченного дальнего света.
Такая система под названием AFS (Adaptive Front Light System, адаптивное переднее освещение) уже успешно реализована Hella на серийном автомобиле Mercedes E-класса. В AFS модули VarioX располагаются на поворотных основаниях, что позволяет реализовать как адаптивное освещение в поворотах (фары светят туда, куда повернут руль), так и варьирование ширины светового пучка (городской свет намного шире за счет развдения от оси движения пучков света фар, чем загородный, т.к. при загородном пучки света сведены к центру для увеличения дальности).
Повелитель теней
За ужином доктор Михаэль Кляйнкес, вице-президент Hella по развитию технологий освещения, пообещал явить нам чудо. Дождавшись темноты, мы сели в автомобиль, оборудованный тестовой рамой — это что-то вроде уменьшенной копии барабана из светового тоннеля, прикрепленное прямо к бамперу. Водитель выехал на загородную трассу и включил бескомпромиссный дальний свет. Его мощь мы могли оценить по деревьям, плотной стеной выстроившимся вдоль дороги: при желании можно было рассмотреть каждую веточку на расстоянии пары сотен метров.
Не выключая дальнего света, мы догнали впередиидущий автомобиль. Его водитель не проявил ни капли недовольства. А на ярко освещенных деревьях прямо за попуткой образовалась узкая тень. Мы проходили повороты, и тень неотрывно следовала за машиной. Повсюду пылал дальний свет, и лишь в узкой полосе между нами и машиной впереди горел ближний. Когда попутка свернула с дороги, темная полоса исчезла.
Точно так же «неослепляющий дальний свет» поступал и со встречными машинами. Ни один водитель, беспечно въехавший в наш световой поток, не помигал нам фарами с просьбой переключиться на «ближний».
Технология Dynamic Light Assist (DLA) действует благодаря той же камере, VarioX и поворотным основаниям фар. Форма барабана VarioX такова, что ровно половина светового пучка фары не имеет границ (дальний свет), а вторая половина представляет собой регулируемый по высоте ближний свет. Каждая фара снаружи (от оси автомобиля) светит дальним светом, а внутри — ближним. Если повернуть обе фары ближе к центру, получим просто дальний свет. Если развести их в стороны, получим широкую тень посередине. Повернем барабаны вниз — тень станет длиннее, повернем вверх — короче. Наконец, поворачивая фары синхронно в стороны, мы можем управлять направлением тени.
Автомобиль с фарами Hella DLA уже выпускается серийно — это Volkswagen Touareg II (2010-2017), Volkswagen Passat B7, Volkswagen Tiguan NF (2011-2016) и т.д.
Вот видео работы системы AFS (Advanced FrontLighting System = «система адаптивного освещения поворотов» и автоматического переключения ближний/дальний ) c DLA (Dynamic Light Assist =»не ослепляющий дальний свет») на автомобилях Volkswagen:
Фасеточный глаз
Демонстрация в световом тоннеле ни у кого не оставила сомнений: будущее за светодиодами. Они ярче и экономичнее ксеноновых ламп, дают мощный световой поток, цветовая температура которого соответствует дневному свету.
Применение светодиодов требует несколько иного подхода к реализации адаптивного освещения. Диодам не нужен VarioX. Светодиодная фара состоит из множества ламп, каждая из которых освещает лишь небольшой участок дороги. Включая и выключая отдельные диоды, можно реализовать и адаптивное освещение в поворотах, и AFS, и DLA. Фара может быть построена и как набор светодиодов с собственными небольшими рефлекторами, и как массив светодиодов на одной плате за единой линзой.
Полностью светодиодные фары Hella с AFS можно увидеть на автомобиле Audi A8. Десять светодиодов с собственными проекционными линзами отвечают за ближний свет, причем три из них служат для адаптивной подсветки поворотов. Отдельные группы диодов отвечают за дальний свет и Motorway Light. Специальная оптоволоконная технология позволила совместить дневные ходовые огни, передние габариты и указатели поворота в единой тонкой полосе Light-Guide. Водитель может активировать специальный режим освещения для движения в странах с левосторонним движением. Теперь, чтобы легализовать использование автомобиля в праворульной части света, достаточно одного нажатия на кнопку.
К сожалению, при всей значимости для безопасности дорожного движения продвинутые системы освещения не слишком быстро набирают популярность. Специалисты связывают это с отсутствием wow-эффекта. «когда на глазах у изумленной публики перевернулся mercedes A-класса, все сразу же бросились заказывать систему курсовой устойчивости ESP. ДТП, произошедшие из-за недостаточной видимости, чаще списывают на человеческий фактор», — говорит Михаэль Кляйкенс. Поэтому, скорее всего, в ближайшее время адаптивный свет и светодиодная оптика останутся привилегией автомобилей представительского класса.
AFS – адаптивное головное освещение
Проблема качественного и правильного освещения дорожного полотна возникла сразу же, после изобретения транспортных средств. Спустя столетия эта проблема все еще остается актуальной. Изначально использовались малоэффективные и тусклые лампы, со временем заменяясь на более качественные и яркие источники, например на галоген, который оставался эффективным очень долгое время.
Но и этот тип освещения стал «сдавать позиции», а поэтому на его смену пришел ксенон, который обеспечивает насыщенное и яркое освещение дорожного полотна, позволяя в сто крат повысить безопасность для водителей на дороге. Но все равно, несмотря на высокое качество и яркость данного типа освещения, его до конца совершенным считать нельзя, поскольку при неправильном угле свечения он может создавать ряд опасных проблем: засветы, ослепление водителей встречного транспорта.
Именно поэтому на сегодняшнее время есть специальные электронные устройства AFS, которые могут быть как отдельными изделиями, так и входить в функционал блоков розжига ксенона последних генераций, поколений.
Принципы освещения дорожного полотна
Безопасность для водителей транспортных средств, движущихся по дорожному полотну в сумерках, ночью, при плохих метеорологических условиях тесно связана с качеством освещения.
Правила освещения дорожного полотна:
- Дорожное полотно должно быть освещено на значительном расстоянии перед автомобилем, чтобы обеспечить протяженную видимость. Это позволяет водителям своевременно заметить опасность и предотвратить столкновение.
- Хорошо освещаться должна и обочина, чтобы водитель мог заранее увидеть находящихся близко животных или же пешеходов и предотвратить опасные последствия аварии.
- Яркость и насыщенность света должна быть оптимальной, чтобы качественно освещать дорогу и обеспечивать высокую видимость, но при этом не ослеплять водителей встречного транспорта.
- Яркость светового потока должна изменяться в зависимости от местоположения транспортного средства – в пределах города и за городом.
На сегодняшнее время существует две классификации режимов головного освещения:
- Ближний – используется в городских условиях, освещает обочину и обеспечивает небольшую протяженность светового луча.
- Дальний – используется на загородных трассах, обеспечивает протяженный луч света, простирающийся далеко перед транспортным средством.
Что такое адаптивное головное освещение дороги?
Над тем, чтобы сделать свет правильным и гарантировать водителям высокую видимость и максимальную безопасность работают множества производителей светотехнического и электронного оборудования для транспортных средств. Реализовать адаптивное освещение и сделать луч света правильным можно несколькими путями:
- Дополнительно оснащаться специальной лампочкой, которая активизируется для подсветки некоторых участков дороги и зависит от скорости автомобиля (до 70 км/ч). Источник должен образовывать свечение при поворотах автомобиля или же подъемах/спусках в гору и вниз.
- Применять как первый, так и второй способ адаптивного освещения дорожного полотна.
Особенноси системы AFS
Ведущие производители системы головного адаптивного освещения – это Hella, которая выпускает как отдельное оборудование, так и генерирует данную функцию в блоки розжига, а также Valeo. Адаптивное освещение обеспечивает правильность положения фар относительно положения кузова к дорожному полотну в данный момент, что гарантирует выдачу света под необходимым углом и не создает засветов и ослеплений втречки. Система адаптивного освещения – это электронная система, которая сконструирована из входных устройств, исполнительных элементов и собственно блока управления. Входные устройства – это особая информация, которая обеспечивает распознавание различных режимов движения:
| Стартовая информация | Устройства для регулировки правильности свечения |
| Скорость движения транспортного средства | Датчики, улавливающие частоту и скорость движения колес автомобиля |
| Дорога | Датчик продольного ускорения |
| Направление движущегося автомобиля | Датчики, реагирующий на угол поворота рулевого колеса |
| Насыщенность светового потока | Датчик за яркостью и интенсивностью свечения головных фар |
| Препятствия на пути в виде других транспортных средств, пешеходов, животных, строительных объектов и так далее. | Видеокамер |
Исполнительные механизмы – это собственно сами фары транспортного средства, которые поворачиваются по заданным критериям и обеспечивают выдачу правильного потока света. Фары поворачиваются как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.
Блок управления – это самая важная и обязательная часть, которая является «умной» микросхемой и обеспечивает стабильность и правильность функционирования специальных датчиков. Этот элемент обеспечивает работу всего адаптивного головного освещения.
Таким образом, электронные устройства позволяют сделать свет фар правильным и уберечь водителя от столкновений. Как уже указывалось, функцию AFS исполняют как отдельные устройства, так и блоки розжига компании Hella последних поколений. Используется такая система только для ксенонового типа фар.
Система адаптивного головного освещения AFS
Инженерные решения в области светотехники автомобилей Volkswagen — это огромный шаг вперед: фары обладают собственным интеллектом, они автоматизированы и, следуя за рулем, направляют свет туда, куда едет машина. Сегодня они работают по принципу карманного фонарика в руках пешехода, освещающего путнику тропинку, а не кусты. А было время, когда автомобильные фары делали все с точностью до наоборот. Новая система AFS, разработанная инженерами VOLKSWAGEN AG, призвана освещать то, что скрывается в тени. Аббревиатура происходит от английского Advanced Frontlighting System, на русский это переводится как «система адаптивного освещения поворотов», при этом «умные» фары управляются компьютером и интегрированы в общий электронный блок автомобиля. Сегодня система AFS в качестве опции устанавливается на модели Phaeton, Touareg, Passat, Eos, Touran и Golf Plus.
Видео демонстрация работы системы AFS
Словно глаза хищной птицы, фары «всматриваются» в поворот, следуя за движением рулевого колеса. Максимальный угол поворота в любую сторону составляет 15 градусов, при этом фары слегка «косят». Фара, находящаяся с внешней стороны поворота (то есть, в левом повороте это будет правый прожектор), поворачивается на половину угла. Это позволяет расширить световое пятно в повороте и лучше осветить обочины дороги.
AFS срабатывает как при ближнем, так и при дальнем свете, однако устанавливается она только вместе с биксеноновыми устройствами.
Как работает поворотная фара? Специальный шаговый электродвигатель поворачивает весь световой блок вместе с отражателем. Этот миниатюрный электромотор смещает блок на точно заданные сверхмалые расстояния. Однако «дирижер» всей системы — компьютер, на который поступает различная информация: угол поворота рулевого колеса, скорость, данные от ESP (системы поддержания курсовой устойчивости) и даже работы стеклоочистителей. Срабатывание ESP означает, что автомобиль находится в нестабильном состоянии, а беспорядочное руление не обязательно повторяет изгибы дороги. В такой ситуации система отключается и свет направляется только по прямой, чтобы не мешать водителю. А если пойдет дождь, от датчика стеклоочистителей поступит соответствующее сообщение и фары будут поворачиваться на меньший угол, чтобы исключить ослепление светом, отражающимся от мокрого дорожного покрытия.
Водитель, хотя и замечает движение светового пятна, не отвлекается от процесса управления: смещение света всегда остается плавным и естественным. Кроме того, у AFS есть ещё одна особенность: это дополнительные фары освещения поворотов. Круто поворачивая ночью на неосвещенном перекрестке, водитель практически не видит происходящего в темноте, а это может быть опасно для переходящих улицу пешеходов. Поэтому при малых скоростях и сильном повороте руля или при включенных «поворотниках» на стороне поворота включается небольшая яркая дополнительная фара, освещающая пространство сбоку автомобиля. После проезда перекрестка фара автоматически выключается.
В ближайшем будущем инженеры Volkswagen планируют внедрить новую концепцию адаптивного света. В частности, появятся четыре варианта работы ближнего света: освещение для автомагистралей (яркое и мощное), загородное освещение (соответствует сегодняшнему ближнему свету), городской свет (меньшей, чем сегодня дальности, но с расширенным световым пятном), а также освещение в плохую погоду (соответствующее сегодняшним противотуманным фарам). Все это будет к тому же поворачиваться. И тогда на «дорожной карте» точно не останется темных пятен.
По материалам www.volkswagen.de
Технологии концерна Volkswagen Audi Groupe
afs что это такое в автомобиле
Автомобили в современном мире становятся все более технологичными и умными. Вместе с тем, появляются и новые системы, которые помогают автомобилю стать безопаснее и удобнее в использовании. Одной из таких систем является AFS, но что это такое в автомобиле?
AFS — это сокращение от Adaptive Front Lighting System, или адаптивная фара. Эта система предназначена для улучшения видимости водителя в темное время суток. AFS обладает способностью изменять направление и яркость светового пучка фары, адаптируясь под дорожную обстановку и движение автомобиля.
Главное преимущество AFS заключается в том, что она позволяет водителю лучше видеть всю дорогу перед собой, особенно на поворотах и виражах. Когда автомобиль начинает поворачивать, фары AFS автоматически осветят требуемый сегмент дороги, что позволяет водителю оперативно увидеть препятствия и реагировать на них. Благодаря этому, безопасность движения повышается, а риск аварий снижается.
Кроме того, AFS способна регулировать яркость светового пучка в зависимости от условий дорожного покрытия, позволяя водителю лучше видеть дорогу при плохой видимости или наличии осадков.
AFS также оказывает положительное влияние на комфорт вождения. Световой пучок фары AFS не ослепляет других участников дорожного движения, благодаря своей адаптивности и точному направлению света. Это особенно важно на дорогах с плотным движением или в городских условиях, где встречные автомобили могут находиться очень близко.
Использование AFS может быть особенно полезным в условиях ночного или плохого освещения. Улучшение видимости помогает водителю более точно сделать маневры, улавливать дорожные знаки и сигналы, и в целом делает вождение более комфортным и безопасным.
AFS — это пример одной из новых технологий, которая улучшает безопасность и комфорт вождения автомобиля. Благодаря автоматической адаптации фар к условиям дорожно-транспортной сети, водитель может быть уверен в отличной видимости и своей безопасности. В результате, использование системы AFS является важным фактором, который следует учитывать при выборе автомобиля или обновлении уже существующего.
