Analiza sticlei in cazul accidentelor rutiere1. Introducere
In cazul accidentelor rutiere dintre un vehicul si pietoni,
leziunile la cap sunt una dintre cele mai comune tipuri de
prejudiciu si poate duce la invaliditate pe tot parcursul vieii sau
la deces. Parbrizul auto, cu care pietonii intr n contact frecvent,
a fost identificat ca fiind unul dintre principalele surse de
contact pentru rnile la cap ale pietonilor. S-a raportat c
parbrizul a fost cea mai frecventa sursa de traumatism cranian, n
543 de cazuri de accidente.
Sticla de siguran este utilizata pe scar larg n structurile de
automobile pentru a reduce severitatea prejudiciului de pietoni n
coliziuni vehiculpieton. n prezent, parbrizele laminate cu butiral
polivinil (PVB) sunt de obicei folosite la automobile. Geamul
duplex este obinut prin presarea a dou buci de plci de sticl i o
bucat de folie PVB la o presiune i o temperatur ridicate. Funcia de
PVB este de a pstra straturile de sticl lipite chiar i atunci cnd
este spart, iar puterea sa mare de prevenire sticla de rupere n
buci ascuite mari, reducnd astfel foarte mult posibilitatea de
prejudiciu cauzat de cioburi de sticl zbor. n dinamic limitate de
timp, comportarea elastic pentru deformaii mici compozitul este
determinat de sticl.
Pentru deformri mari, PVB stratul intermediar joac un rol
dominant, deoarece sticla fragile nu poate rezista tulpini mari.
Cnd straturile de sticl nu, stratul intermediar PVB are nc
capacitatea de de ncrcare, care pot fi observate experimental.
Proprietile energyabsorbing ale sticlei laminate sunt obinute
printr-o combinaie de disipare a energiei, ca o consecin a
comportamentului fracturii sticl i deformarea vsco-elastic a
stratului PVB. Bazat pe observarea experimental a sticlei sub
indentare ncrcare, fisurile pot fi clasificate n patru tipuri
majore: fisuri, crpturi radiale con, fisuri medii de aerisire i
fisuri laterale [5,6].
Pentru a produce sticl sigure, mai multe studii experimentale
referitoare la proprietile mecanice ale sticlei automobile au fost
efectuate. n general vorbind, experimente pentru a studia rspunsul
mecanic a unor astfel de materiale compozite din punct de vedere
diferite rate de solicitare pot fi clasificate n dou tipuri:
anchete cvasi-statice i dinamice [7]. Timmel colab. [8] a efectuat
un test de ndoire patru puncte, n care configurarea experimental a
constat dintr-o plac de sticl laminat (grosime totala: 6,72 mm,
0,72 mm PVB) portante / sprijinit de doi cilindri de a evalua cele
trei modele de material diferite explicit FE Solver ( LS-DYNA),
precum i a se potrivi cel mai bun model de material cu datele
experimentului pentru a descrie comportamentul sticlei PVB laminat.
Muralidhar colab. [9] i Rahulkumar colab. [10] a folosit un
experiment rezistena la forfecare la compresiune pentru a studia
fenomenul dezlipirea apar n interfaa polimer de sticl.
n cazul investigaiilor dinamice, Charpy, drop-greutate teste i
Bar presiune Split, Hopkinson (SHPB) sau aparatul Kolsky au fost
utilizate pe scar larg [11,12]. Experimentele meniurile bile au
fost efectuate pe sticl laminat pentru a investiga rspunsul su
temporal dup impactul unei sfere greu [13]. Pentru a determina
criteriul de cedare de sticl laminat n cazul unui impact, o gam
larg de experimente cu avioane de sticl au fost efectuate de ctre
Pyttel colab. [14]. Intre timp, Xu i colab. [15] a efectuat o serie
de experimente de impact de compresie dinamic pe specimene de PVB
folosind metoda SHPB la rate de solicitare, de la 700 / s la 4500 /
s. n cele din urm, testele la impactul cu capul au fost efectuate
pentru a determina caracterizarea rigiditii de contact de parbrize
pentru reconstrucie accident, ca parte a programului MADYMO [16].
Cu toate acestea, studii detaliate au concentrat rar pe simularea
sticl laminat parbriz; ntr-adevr, rmne o provocare pentru a simula
cu exactitate accelerare lovire i fractur modelul de sticl parbriz
laminat n testele de impact.
In studiul actual, modele de parbriz sunt stabilite pe baza
codului LS-DYNA up; comportarea mecanic a acestor modele este
simulat i se compar cu testele de literatur. Obiectivul studiului
actual este de a investiga comportamentul mecanic a sticlei parbriz
laminat intr-o simulare numeric.
2. Material i metode
2.1. Dezvoltarea de parbriz modele FE
In acest studiu, modele de cinci parbriz finit de elemente sunt
stabilite n funcie de codul LS-DYNA. Pe baza diferitelor legi de
material pentru sticl i PVB, cele cinci modele sunt mprite n trei
grupe: un singur strat, strat dublu, i strat triplu. Toate parbriz
modele FE sunt dezvoltate cu elemente de coaj de proiectare
geometria parbriz vehicul din lumea real. Calitatea general a
ochiurilor este controlat n procesul de modelare dup cum se arat n
tabelul 1.
Modelul unic de sticl strat format dintr-un element de foaie de
shell este definedas LS-DYNA'MAT_LAMINATED_GLASS
"(abbreviationM-LG). Un model de sticl i PVB multe straturi pot fi
definite ntr-un singur element shell folosind modelul de material
"MAT_LAMINATED_GLASS". nveliul reacioneaz pe baza parametrilor de
sticl avnd plastic predefinit fractura strainfor sticl;
fromthispoint pe, comportamentul coaj este condus de
caracteristicile PVB. Defectarea prii sticlei este posibil.
Cu toate acestea, elementele nu sunt terse dup tulpina fractura.
Fig.1 prezint comportamentul mecanic a sticlei laminate. ntre timp,
modelul dublu-stratificat din sticl format dintr-un strat de sticl
i un strat de PVB. Lund n considerare legtura ntre sticl i PVB, dou
metode sunt considerate: n primul rnd, un nod comun i, n al doilea
rnd, o conexiune element de legat. Astfel, pentru parbriz
doublelayered, dou modele de parbriz sunt nfiinate: Sticla-PVBShare
(GPS) i-Glass-PVB Legat (GPT). n aceste dou metode, elementul coaj
de sticl sunt descrise dou straturi de sticl ale parbrizului n timp
ce celelalte modele strat PVB. Sticla este modelat folosind modelul
de material "MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY" n LS-DYNA, iar
fractura este definit ca deformare plastica 0,001 [13]. PVB este
modelat dupa model material "MAT_MODIFIED_
PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY" i este definit ca elemente de
membran.
Dac stratul de sticl nu se sparge, comportamentul sticlei
laminate este controlat de "coaja de sticl"; cu toate acestea, n
cazul n care sparge strat de sticl, "shell PVB" controleaz
comportamentul i "shell de sticl" se elimin atunci cnd ajunge la
criteriul de defeciune. Elementul legat este ters automat, de ndat
ce toate elementele coaj conectate (de sticl) nu. Eficiena compozit
al parbrizului nu a fost considerat n aceste modele propuse; Prin
urmare, a fost introdus o tehnica de modelare uns. Conform Timmel
colab. [8], n scopul de a lua n considerare o grosime echivalent tE
de scoici i re densitate, elementele trebuie s fie reajustate
pentru a menine masa total corect i rigiditatea nainte fractur
trebuie s fie ajustate. Putem presupune c lipirea deplin a avut loc
ntre stratul intermediar de sticl i PVB din cauza dinamice ncrcare.
De aceea, grosimea echivalent poate fi obinut cu ajutorul urmtoarei
ncovoiere rigiditate echivalenta:Figura 2 prezint cele cinci metode
de modelare pentru sticla parbriz laminat. Parbriz modele FE au
fost nfiinate n conformitate cu cinci metode menionate anterior.
Pentru fiecare model de parbriz FE propus, s-au folosit dou
dimensiuni diferite ochiurilor: 5 mm i 10 mm. Geometria
windshieldwas obinute pe baza desenelor auto producie i dimensiunea
parbrizului fost 1540 mm? 970 mm. Parametrii mecanici ai sticlei i
PVB implementat folosind codul LS-DYNA precum dimensiunile parbriz
sunt definite n tabelul 2.
2.2. Parbriz FE Modelul de validare mpotriva teste EEVC
Parbriz modele FE au fost validate de rezultatele testelor de
impact Lex et al. A [16]. Capul fals utilizat n test este un EEVC
la impactul cu capul adult lovire standard, cu o greutate total de
aproximativ 4.8 kg. Capul fals a fost experimental propulsat la
lovit dou puncte de impact parbriz diferite (Centrul i colul
parbriz) la un unghi perpendicular pe parbriz i la o vitez de 11,1
m / s. Pentru a valida modelul FE parbriz, simulri au fost
efectuate n conformitate cu condiiile de ncercare prezentate n Fig.
3. Marginile modelului parbriz au fost constrni, n scopul de a
stabili parbriz. Validarea a fost furnizat n ceea ce privete
accelerarea liniar la centrul capului fals de greutate, precum i o
comparaie a propagrii fisurii.
n scopul de a investiga influena eec stresul sticlei asupra
comportamentului parbriz, un studiu parametric a fost realizat de
asumarea cinci subliniaz eec diferite (40 MPa, 50 MPa, 60 MPa, 80
MPa, i 100 MPa) i utilizarea modelul parbriz FE care a obinut
rezultate bune mpotriva ncercrilor EEVC descrise anterior. Pentru
acest studiu parametric, teste de impact au fost efectuate n
conformitate cu testul EEVC (la o vitez de 11,1 m / s); Rezultatele
au fost comparate din punct de vedere accelerarea liniar a
modelului de cap de fisura i propagarea.
2.3. Parbriz FE de validare a modelului folosind stare limit
fixat
Pentru a valida n continuare modelul FE parbriz, prinse
experimente la 6 m / s-au folosit [21]. Cele mai exacte parbriz
modelul FE, identificate n seciunea precedent, a fost folosit.
Direcia de impact pentru testarea a fost definit n conformitate cu
Directiva 2003/102 / CE. Aa cum este prezentat n Fig. 4, capul fals
adult (cu o mas total de 4,8 kg) a fost comprimat ntr-un izvor i
apoi eliberat, astfel nct acesta impact parbriz la viteza iniial
dorit (n jur de 6 m / s). Rezultatele simulrii au fost comparate cu
rezultatele experimentale n ceea ce privete accelerarea impactul cu
capul, n ase locaii diferite de impact (punctul 1: centrul de
parbriz; punctul 2: 130 mm de la marginea lateral i 150 mm de la
marginea motorului; punctul 3: mijlocul de diagonal de la Centrul
de col; punctul 4: 130 mm de la marginea lateral i la mijlocul
nlimii parbrizului; punctul 5: pe linia de centru, 150 mm de la
marginea motorului; punctul 6: pe linia de centru, 180 mm de la
marginea acoperiului) . O ilustrare a acestor locaii de impact sunt
date n Fig. 4.
3. Rezultate
3.1. Parbriz FE Modelul de validare mpotriva teste EEVC
Tabelul 3 prezint valorile de vrf ale acceleraiei liniare
capului fals n. Valorile maxime sunt dou valori: prima valoare de
vrf i valoarea de vrf a doua. n comparaie cu rezultatele testelor
EEVC, valorile de vrf ale GPT (5 mm mesh), n simularea arat cele
mai bune rezultate i de acord cu testul de impact. Smochin. 5
prezint o comparaie a curbelor liniare istorie accelerare capului
fals pentru GPT (5 ochiuri mm), cu rezultatele testelor de impact
capului fals de. Durata magnitudinea i puls de accelerare liniar
capului fals n raport cu timpul n simulare de acord cu
testul de impact corespunztor.
Smochin. 6 prezint modelul fisura pentru diferite modele de
parbrize dezvoltat folosind 5 ochiuri mm n poziia de centru i
poziia de col, precum i rezultatele experimentale. Fr fisuri
evidente s-au gsit pentru modelul parbriz MLG deoarece elementele
nu au fost terse atunci cnd tulpina plastic atins criteriul eec.
Pentru primul model de parbriz triplustratificat, GPGT, fisuri
observate au fost destul de la nivel local i nu pare s se propage
ca in testele experimentale. Pentru a doua triplustratificat
modelul parbriz, G-PG S, rezultatele au fost mai bune dect pentru
GPGT, dar circular propagare fisuri au aprut mult mai puin i nu se
potrivesc exact rezultatul experimental. Dublu-stratificate
rezultatele GPS sunt mai bine comparate cu rezultatele cele dou
modele de parbriz triplustratificat "ca att fisuri circulare i
radiale au fost similare cu cele observate la experimentele. Totui,
cele mai bune rezultate au fost obinute cu modelul
dublu-stratificate parbriz GPT. Att radial i fisuri circulare sunt
egale cu cele experimentale ntr-o mare msur, ceea ce sugereaz c GPT
este cel mai bun model de parbriz pentru simularea fractura
parbriz.
n plus, au fost luate n considerare dou dimensiuni de plas.
Indicate n tabelul 3, valorile de vrf sunt influenate de
dimensiunea ochiurilor de plas. Toi ceilali parametri de intrare
fiind identice, ochiuri de 10 mm au prezentat un rspuns mult mai
puin rigid dect ochiuri de 5 mm, n special pentru prima faz a
impactului (Tabel 3). Compararea modelelor fisurilor parbrize ntre
5 mm i 10 mm ochiuri este ilustrat n fig. 7. Rezultatele simulrii
indic faptul zona fisurii este mare pentru 5 mm ochiuri dect timp
de 10 mm i care numrul de fisuri circulare este mai mare de 5 mm
ochiuri dect timp de 10 mesh mm. Prin urmare, modelul parbriz GPT
cu 5 ochiuri mm demonstrat cel mai bun acord cu rezultatele
testelor experimentale att n termeni de fractur de parbriz i
acceleraii liniare capului fals de.
n plus, simulrile numerice au fost efectuate pentru a investiga
efectul stresului eec sticl asupra comportamentului modelului
parbrizul lui. Modelele de parbrize au fost stabilite cu ajutorul
GPT (5 ochiuri mm) model. Aa cum este prezentat n Fig. 8, modelele
fractura parbriz observate au fost comparate cu simularea impact
folosind cinci valori stres insuficienta implementate. Rezultatele
simulrii indic faptul zona de cracare a fost determinat prin
stresul critic fractur.
Zona de cracare a sczut ca eec stresul de sticl a crescut.
Razele zonei fisurii parbriz n timpul testului de impact n raport
cu simularea la 11,1 m / s pentru diferite tensiuni de eec sunt
prezentate n tabelul 4. Zona de cracare a fost de acord i cu
rezultatele testelor de impact experimentale pentru eecul sticl
stresului la 50 MPa i 80 MPa, iar fisuri circulare au fost mai
puine cu un eec pahar de stres de 80 MPa. In cele din urma, C1 a
fost gsit numai atunci stresul eecul a fost definit la 100 MPa. De
aceea, Fig. 8 i Tabelul 4 indic faptul c cea mai bun valoare de
stres fractura de sticl pentru estimarea propagarea fisurii
observat este de 50 MPa, indiferent de ceea ce fisuri sunt
considerate (fisuri circulare sau fisuri radiale).Accelerare liniar
curbe istorie capului fals n a cinci subliniaz eec de sticl sunt
prezentate n Fig. 9. Rezultatele indic faptul c valorile maxime ale
acceleraiei sunt determinate de lipsa stresului de sticl, n special
pentru prima valoare de vrf. Valorile maxime crete pe msur ce crete
eec de stres. n conformitate cu testele, rezultatele simulrii
numerice indic faptul c acceleraiile liniare capului fals n timpul
att prima i a doua faz a impactului pot fi simulate bine atunci cnd
stresul fractur de sticl este definit ca 50 MPa.
3.2. Parbriz FE Modelul de validare mpotriva testare
experimental prins
n scopul de a valida n continuare modelul de parbriz, simulri
numerice suplimentare au fost efectuate pentru a compara
rezultatele numerice cu rezultatele experimentale fixate n termeni
de acceleraie liniar capului fals de. n simulrile, modelul
parbrizului fost modelat folosind GPT (5 ochiuri mm), care este
modelul cel mai exacte demonstrat anterior. Eec Stresul de sticl a
fost stabilit la 50 MPa n toate aceste simulri. Comparativ cu
experimente prinse rezultatelor, acceleraiile liniare impactul cu
capul simulat avut o form asemntoare i valoare de vrf, indicnd
faptul c metoda de parbriz FE modelare poate simula comportamentul
mecanic a sticlei laminate (fig. 10).
4. Discuie
In acest studiu, o serie de simulri numerice au fost realizate n
vederea definirii unei metode pentru simularea comportamentului
mecanic a sticlei laminate. Simulri de impact sub form de cap de au
fost efectuate la 11.1 m / s i 6 m / s, folosind diferite poziii de
impact pe parbriz. Cinci modele de parbriz FE au fost nfiinate pe
baza codului LS-DYNA. Potrivit studiului Xu [22], procesul de
cracare de sticl pot fi mprite n trei faze: faza radial crack, faza
sparge circular, iar faza deformare plasticitate. Faza fisura
radial precede faza fisura circular. n prezent simulare,
rezultatele observate au fost reproduse cu ajutorul parbriz GPT
modelul parbriz cu 5 mm mesh, aa cum se arat n Fig. 11. Comparativ
cu acceleraie liniar capului fals n (fig. 12), ambele prima valoare
de vrf i a doua valoare de vrf a aprut n faza fisurii 1. Din moment
t2, acceleraie liniar capul fals a nceput s scad pn t3, rmnnd
aproape constant n faz 3 de la t3 la t4. Cu alte cuvinte, valorile
de vrf ale acceleraiei capului fals sunt produse n timpul fazei 1,
urmat de o reducere cu apariia de fisuri circulare, dar rmne
aproape constant n timpul fazei de deformare plastic.
Acest studiu a considerat dou dimensiunile ochiurilor: 5mmand 10
mm. Tabelul 3 i Fig. 7 indic faptul c valoarea de vrf a acceleraiei
liniare i parbriz fisura model sunt influenate de dimensiunea
ochiului de plas. De asemenea, sticla este un material fragil, iar
simularea FE unei fracturi se consider a fi mesh-sensibile, cum ar
fi ochiuri ptrate i ochiuri radiale. Ochiuri radiale sunt potrivite
pentru montarea unui singur punct de impact ntruct ochiuri ptrate
sunt mai bune pentru mai multe puncte de impact. Pentru a se
potrivi diferitelor puncte de impact parbriz, ochiuri ptrate au
fost utilizate in acest studiu.
Prin testarea eec stresul de sticl de la 40 MPa la 100 MPa, sa
constatat c 50 MPawas cea mai bun valoare pentru estimarea att la
nivel de accelerare i propagarea fisurilor de parbriz. Smochin. 9
demonstreaz c valoarea stresului eec are o influen mai mare asupra
valorii de vrf a acceleraiei n timpul primei faze a impactului dect
n a doua faz. Zona de cracare scade ca eec stresul crete de sticl
att o radial i direcie circular.
Studiul actual, de asemenea, mai multe limitri. Simulrile au
fost efectuate sub un unghi perpendicular pe parbriz la viteze de
11.1 m / s i 6 m / s. Ar trebui s fie luate n considerare mai multe
viteze de impact i unghiuri de impact. Marginile parbrizului au
fost constrnse, parbriz rezultnd n unele diferene de la un parbriz
ntr-un vehicul din lumea reala. In cele din urma, pentru a defini
mai multe caracteristici detaliate ale PVB, experimentele pe PVB ar
trebui efectuat n studiile viitoare.
5. Concluzii
Modelele de sticla laminate au fost stabilite folosind diferite
combinaii de sticl i PVB cu diverse ipoteze de conectare i dou
dimensiuni ochiurilor pe baza LS-DYNAcode. Rezultatele au indicat
faptul c modelul GPT (5 ochiuri mm) este mai exacte pentru
reprezentarea unui model de parbriz. Acest tip de model de sticl
laminat const din dou straturi de un element de coaj cu o conexiune
element de legat anume, stratul de elementul coaj reprezint sticl i
stratul de elementul de membran reprezint PVB.Zona cracare i
valoarea de vrf a acceleraiei liniare capului fals au fost
determinate utiliznd stresul critic fractur; 50 eec MPa stres de
sticl a prezis cel mai bine la nivel de accelerare capului fals i
fisuri n parbriz. Pe baza acestor rezultate, design vehicul trebuie
s ia n considerare proiectarea de parbriz, n cadrul programului de
protecie, n special pentru a asigura protecia capete pietonilor n
timpul impactului.
Yong Peng a,b,c,1, Jikuang Yang b,d,*, Caroline Deck c, Remy
Willinger ; Finite element modeling of crash test behavior for
windshield laminated glass International Journal of Impact
Engineering 57 (2013) 27e35Masurarea efectul precipitaiilor pe
parbriz n termeni de performan vizual
Conducerea prin rezultate ploaie n performan vizual redus, i
designeri auto au propus contra-msuri pentru a reduce impactul de
ploaie asupra performanei de conducere. n aceast lucrare, ne
propunem o metodologie dedicat estimarea cantitativ a pierderii de
performan vizual din cauza ploii care se ncadreaz. Am considerat
ploaia care cade pe parbriz ca principalul factor care reduce
performana vizual n conducere. Un experiment de laborator a fost
realizat cu 40 de participani. Reducerea performanei vizuale prin
ploaie a fost considerat n raport cu dou sarcini de conducere:
detectarea unui obiect pe drum (pragul de contrast) i citirea unui
semn rutier. Acest experiment a fost realizat ntr-un laborator n
ploaie artificial controlate. Dou nivele de intensitate ploaie au
fost comparate, precum i dou condiii tergere (noi si uzate), n timp
ce condiia de referin a fost de ploaie. Situaia de conducere de
referin a fost de conducere de noapte. Efectele att nivelul de
ploaie i caracteristicile tergtoare au fost gsite, care valideaz
metodologia propus pentru estimarea cantitativ a contramsurilor de
ploaie n termeni de performan vizual.
1. Sigurana rutier n ploaie
Ploaie poate afecta performanele de conducere, precum i de la
transportul auto beginningof, designeri auto au considerat aceast
issue.They propus contramsuri pentru a reduce ploaia impactof nc
1903, cnd Maria Anderson a propus firstpatent pentru un tergtor de
parbriz (Anderson, 1903 ). n towipers plus, efectele de ploaie
sunt, de asemenea, atenuate de bun windshielddesign, iluminat auto
si iluminat stradal. Avnd n vedere highimpact de ploaie asupra
vederii, i chiar dac impactul principal de a conduce rainon
abordeaz rezistena mini rutier, unul poate fi sur-apreciate c
impactul cantitativ de ploaie visualperformance oferului a dus la
foarte putine studii pentru a date.In Accidentologie su revizuire,
Parkarri (2009) a constatat c condiiile de mici vis-litate, cum ar
fi ploaie, cea i de conducere de noapte, crete therisk de a avea un
accident. Mai precis, n condiii de ploaie, accidente cu trei i mai
multe vehicule sunt mai frecvente.
Cele riskincreases datorate ploaie depinde i de condiiile de
drum (onmotorways mari, n curbe i pante) i asupra utilizatorului
rutier (forcars superioare i pietoni). De asemenea, el a constatat
c majorarea de risc este de ploaie puternic higherunder fa de
ploaie uoar. Bazat pe o comparaie a datelor privind accidentele cu
i fr ploaie, Andrey i Yagar (1993) au descoperit ca riscul accident
a fost de 70% higherunder ploaie care se ncadreaz n comparaie cu fr
ploaie. Interesant, theyfound c acest risc mai mare nu apare dup
ploaie, condus tu drum umed. Ei au propus o explicaie n termeni de
risc compensarea-auto- (Wilde, 1988), argumentnd c oferii
compenseze riscul skidresistance asociat un drum umed, dar nu
pentru a redus visi-bilitatea din cauza ploii care se ncadreaz.
Aceste rezultate au fost confirmate de Chunget colab. (2005) cu
privire la Tokyo Metropolitan Expressway, cu o rat de Acel-dent de
1,5 / h sub ploaie in Raport 0,8 fr ploaie. Un alt studyin
Melbourne (Australia) a constatat c ploaie, intensitatea ploii i
nightsituation toate trei duce la niveluri de risc mai ridicate
(Keay i Simmonds, 2005) Aceste rezultate au despre ratele de
accidente, dar sunt atenuate de date theaccident de severitate. De
la 10 ani de studii in accidente UK, Edwards (1998) a constatat c
gradul de severitate a accidentelor sub ploaie isless importante
comparativ cu fara ploaie, care se poate datora thelower vitezei
(Khatak colab., 1998) .n plus fa mare risc din cauza unei
rezistenei mini inferior, aceste rezultate din studii accidente ar
putea fi de ateptat de la efectele thevisual de ploaie asupra
performanei vizuale. Trei efecte principale canbe anticipate: n
primul rnd, suprafee umede difer n suprafeele lor appearancefrom
vizual uscate; n al doilea rnd, ploaia reduce contrastul dintre
theobjects i trecutul lor, reducnd astfel detectionperformance
oferului; al treilea i cel mai important, picturile de ploaie pe
parbriz modifica vizibilitatea, ntr-un mod care nu este bine
inteles.Carosabil umed schimb condiiile de perceptie asupra theroad
de doi factori principali. n primul rnd, un drum umed este oglinda,
iar thusreflects n anumite situaii sursele de lumin adverse spre
thedriver (fie de iluminat auto sau rutier), care pot leadto orbire
i disconfort orbire (CIE, 2002). n al doilea rnd, marcaje rutiere
retroreflectorizante sunt aproape ineficiente sub o pelicul de ap,
motivnd dezvoltarea toate vreme picturi marcaje pavaj asa
countermeasure.Rain sunt similare cu lentile optice. Conform Garg
andNayar (2007), ei sunt aproape de Ochi de pete lentile cu 165of
opening.Light este refractata i atenuat la trecerea o pictur de
ploaie, rezultat-ing la schimbri dinamice de semnal vizual oferul
primete. Fromfar departe, ploaie poate fi considerat ca o
mass-media de difuzie, la fel ca i cea. Inthat sens, intensitatea
luminii este atenuat atunci cnd traverseaz o daccording distanta
de:
Eu
=
I0
e-kd (1)
unde I0is intensitatea luminii fr ploaie, d distana betweenthe
obiect i oferul, i k coeficientul de extincie, whichdepends pe
intensitatea ploii i la picturile de ploaie size.On un parbriz,
ploaie nu coaguleze in filme de ap, theyrather se comport ca mici
micare bile, cu proprieti dinamice inrelation la materialul parbriz
i forma, andshape viteza tergtoarelor, i viteza oferului. Picturile
de ploaie perturbationlowers optice performan vizual oferului,
chiar i n prezena ofwipers (Green i colab., 2008). Aceste
perturbatii rezultat, de exemplu, n ochi se uit la distane mai
aproape, n comparaie cu de ploaie gratuit situ-AIUNILOR (Zwahlen,
1980), care pot fi nelese ca o anticipare reduceddriving sau un
volum de munc mental a crescut (inear, 2007). Sayer i Mefford
(2001) au testat impactul de parbrize hidrofile hydrophobicand n
ceea ce privete confortul performanceand oferului. Ei au descoperit
un impact pozitiv de hidrofob parbriz pe ambele acuitatii vizuale
si sentimentul subiectiv, dar nici un efect parbrize
ofhydrophilic.
n conformitate cu Andrey i Knaper (2003), vizibilitatea redus n
condiii de ploaie se datoreaz n principal perturbaie thevisual pe
parbriz, mai degrab dect atmosphericeffect de ploaia care cade (Eq.
(1)). Reducerea de vizibilitate este evenhigher sub nivelurile
sczute de luminan (cum ar fi de conducere de noapte), tergtoare
lowspeed, i picturi de ploaie mici (OCDE, 1976, Ivey i Mounce,
1984). n aceast lucrare, ne vom concentra pe "picturile de ploaie
pe parbriz" factor, iar pe noapte de conducere conditions.If se
dorete a lega precipitaii i performan vizual, abordri quantita tive
nu sunt uor. Acum treizeci de ani, Bhise et al. (1981) a efectuat
dou serii de experimente, pe un test nchis urmri andon
drumului.
Ei au masurat distanta de vizibilitate n iluminat funcie
ofambient, intensitatea ploii i viteza vehiculului. Pe baza
theseexperiments, ei au propus un model cantitativ al
detectiondistance a unui vehicul, n conformitate cu ploi, fr
tergtoare de. Dintr-o testtoo cmp, Morris et al. (1977) a propus un
model cantitativ pentru a lega visualacuity la viteza tergtoarelor
i intensitatea ploii. Mai recent, un Compar-ISON a performanelor
vizuale n condiii umede i ploioase wasconducted pe Drumul
inteligent, la VTTI (Blanco, 2002). Sisteme de iluminat
Variousautomotive au fost testate, iar distanceswere detectare
nregistrate pe diferite obiective. Autorii au constatat o scdere de
detectare indistance aproximativ 70% n rain.From acest corp de
rezultate, ploaie apare ca o problem important roadsafety.
n acelai timp, se pare c exist o lips de metodologii se refera,
ence pentru evaluarea contramsuri (suchas tergtoarele) n termeni de
performan vizual. n aceast lucrare, ne pro-pune o astfel de
metodologie experimental, pentru a msura twokey performane vizuale
cu privire la activitatea de conducere: tar-get detectare i de
lectur. Dou niveluri de precipitaii au fost considerate, asthe era
de ateptat de performan vizual s scad cu nivel de ploaie
sporirea-ing; i dou sisteme de tergere au fost considerate,
becauseit este contraactiune principal la pierderea de vizibilitate
din cauza rain. This metodologie a fost demonstrat n condiii pe
timp de noapte, and proved s fie suficient de selectiv de
discriminare vizual perfor-rale att n ceea ce privete
caracteristicile tergtoarelor i withrespect la nivelul
precipitaiilor.
2. Materiale i metode
Pe baza revizuirii noastre literaturii, am considerat
rainfalling pe parbriz ca principalul factor care reduce performana
thevisual n conducere. Un experiment a fost efectuat inorder pentru
a cuantifica reducerea performanelor vizuale prin rainwith privire
la dou sarcini de conducere de referin: detectarea anobject pe drum
i citind un semn rutier. Acest experiment wasconducted ntr-un
laborator n ploaie artificial controlate. Doi lev-els de
intensitate ploaie au fost comparate, precum i dou condiii de
tergere, n timp condiia de referin a fost de ploaie.
Performancewas vizuale msurate n termeni de prag de contrast
pentru-TION DETEC sarcin i reacia timp int pentru task.2.1 lectur.
Voluntari ParticipantsForty (12 femei, 28 brbai), cu o varsta medie
of42 ani (SD = 12), au participat la experiment. Ei au fost
alllicensed conductorilor auto cu normal sau optic corectat
vision.Although au fost recrutai n rndul angajailor DLCF, toate
par-partici- au naiv cu scopul experimentului. Ei weregiven o
explicaie complet a procedurii experimentale, i un consimmnt
informat mandat de zece a fost obinut nainte de participare, cu
theoption s se retrag din studiu in orice time.2.2. Apparatus2.2.1.
Experimental roomThe experiment a avut loc ntr-o 15 m lung ntuneric
dedicatedto tunel experimente psiho-vizual controlat fotometric n
condiii de ploaie fogand, la Dpartement Laboratoire de
Clermond-Ferrand (DLCF), Clermont-Ferrand, Franta (Cavallo et al.,
2001).
Theparticipants aezat ntr-un Renault Clio situat la un capt al
tunnel.During experimentului, s-au folosit niveluri de luminozitate
sczut, around1 cd / m2, pentru a fi aproape de nivelurile de lumin,
de obicei, encoun-nre- n locuri urbane noaptea. Voluntarii au
participat la experimente twosuccessive, n scopul de a msura dou
tipuri de visualperformance: detectare int i de performan de
lectur. Dou mainvariables au fost manipulate: intensitatea
precipitaiilor i wipercharacteristics. Dou variabile au fost luate
n considerare: targetcontrast cu fundalul n sarcina depistare
tinta, iar "cuvintele" vs. "non-cuvinte" starea n lectur task.The
stimulii vizuali au fost afiate pe un ecran PC, la o distan of5. 15
de metri de participani.
Timpul de reacie a fost recordedusing software Direct RT,
definit ca timpul scurs betweenthe debut stimul i cheie presat pe
un keyboard.2.2.2. Sistem de proiecie ploaie ploaie simulationThe a
fost produs de SPRAI SASCompany. Acesta a fost adaptat pentru a
simula ploaie parbriz o masina in timp ce controlul intensitatea
ploii i o metodologie wasdefined pentru a produce ploaie
artificial. Acest sistem poate projectvarious niveluri de ploaie pe
parbriz a unui vehicul instalat n theplatform. Acesta permite
producerea de ploaie artificial a crui characteristicsare foarte
apropiate de cele de ploaie naturale (precipitaii, dimensiunea,
numrul andvelocity de picturi): gama de intensitatea ploii este
relevant pentru precipitaii nat-ural, care este 2-25 mm / h i
picturile "velocityranges ntre 1 i 8 m / s. Sistemul (vezi Fig. 1)
const OFA structur detasabil, un rezervor, un dulap hidraulic i
twosprayers, mpreun cu un panou de control i un software pentru
controlul pulverizatoare sunt doi metri deasupra parbrizului i
canbe controlate din punct de vedere debit i de rotaie Viteza.
Valorile selectate ale acestor parametri permit producerea unei
game total de intensitate rainfallwhose variaz 0.2-150 mm / h.
n platforma DLCF, experimentele de simulare ploaie involvea
masina static, n timp ce n condiii de lumea real, reducerea
vis-litate depinde de intensitatea ploii, viteza pictur de ploaie
naturale, iar viteza masina. n scopul de a contrabalansa static
condiionat-rea a experimentului, are posibilitatea de a crete
Therain intensitate. Astfel, este interesant de a lega intensitatea
precipitaiilor, cad pe parbriz statice, la intensitatea ploii
ncadreaz onthe aceeai parbriz, pe o main care merge. Acesta este,
de fapt posibil tocompute Id "dinamic" intensitatea ploaie, atunci
cnd conductorul auto runsthe masina la viteza s, la intensitatea
"static" ploaie este (Holden et al, 1995;. Peterson i Wallis,
1997). Relaia dintre Isand Idfollows:
u
Este =
s
Id
tan (a) (2)
unde este unghiul dintre parbriz i orizontul, Andu este
picturile de ploaie speed.Preliminary experimente au fost efectuate
pentru a testa thereproducibility caracteristicilor ploaie cu acest
sistem. Therainfall a fost msurat cu un spectrometru de ploaie la
0,1 Hz situated1.20 m deasupra solului (corespunztor poziiei
ochiului un ofer-teristic cal ntr-un vehicul). In experiment, dou
intensitylevels ploaie au fost produse, n jur de 65 i 125 mm / h.
Pentru fiecare nivel intensitile-sitatea, ase sesiuni precipitaii
(S1-S6, vezi Tabelul 1) au fost simulatedduring 1 or fiecare, arat
o reproducibility.Thanks bune la Eq. (2), aceste dou niveluri de
ploaie poate fi descris withrespect la viteza oferului. O ploaie
static de aproximativ 65 mm / h COR-rspunde la o serie de
intensitate naturale ploaie dinamic between6 mm / h (care ruleaz la
130 km / h) i 15 mm / h (care ruleaz la 50 km / h) .Se menionat ca
"ploaia slab" starea n cele ce urmeaz. Ploaie astatic de
aproximativ 125 mm / h corespunde la o serie de intensitate
naturale dynamicrain ntre 12 mm / h (care ruleaz la 130 km / h) i
30 mm / h (care ruleaz la 50 km / h). Acesta este denumit n
continuare "ploaie greu" starea n cele ce urmeaz.
2.2.3. Stimuli
Dou teste de performan au fost selectate pe baza respectul
relevancewith la o sarcin de conducere: de detectare int i de
lectur. Stimulii rspund CoR au fost afiate pe un ecran de computer,
allowinga control bun asupra parametrilor (timpul de prezentare,
luminancecontrast, dimensiune unghiular). Pentru sarcina de
detectare, Vari-capabil de referin a fost contrastul de intensitate
luminoas dintre un ptrat int andthe fundal, ceea ce este uniform.
Acest contrast a fost valorile de luminan computedfrom msurate cu
un LMK 98-4 Color Scientecvideophotometer. inta a fost prezentat pe
un ecran la o dis tan de-5.15 m (Fig. 2, stnga). Participantul a
trebuit s indice ca soonas posibil, atunci cnd el / ea a vzut o int
prin apsarea unei taste.
Dependentvariable fost depistarea int (cu valoare 0 sau 1), ca
measuredfrom o cheie de pres cu RT software.From Direct poziia
oferului, dimensiunea ptrat unghiular a fost 0.48. Atrial a constat
n 1,4 s de "zgomot aleator" pe ecran, urmate de adark ecran cu o
cruce fixare central, din nou n timpul 1.4 s (echivalentul-parti-
au fost rugai s fixeze acest cruce). Apoi, un backgroundwas
ntuneric prezentate n cadrul 4.2 s, i un stimul aprut aleatoriu
inspace n aceast ultim etap; a aprut cu o excentricitate mic (0.83)
cu privire la crucea central, ntr-o poziie aleatorie acircle.Each
int ptrat a fost caracterizat prin luminanta de con-contrast.
Fundalul luminan a fost stabilit la 0,1 cd / m2all lungul
theexperiment, i treizeci de contraste ar putea fi generate ntre
0.12and 8,39. Pentru a limita durata experimentului, valori numai
15 con-contrast au fost prezentate la fiecare observator (cu 4
repetiii) valorile de contrast .Aceste depindea sensibilitatea
observatorului: ina pre-experiment, pragul de contrast de detecie
Ct (i) a fost estimare imperecheat pentru fiecare observator i,
folosind obiective de cretere contraste, n "fr ploaie" conditie.
Apoi, n detectionexperiment int, observator am fost prezentat cu 15
contraste: Ct (i), 7contrasts de mai sus i de mai jos 7 contraste
Ct (i).
Ipoteza noastr wasthat pragul de contrast ar crete att de ploaie
Inten sitatea-i cu tergtoarele de calitate mai srace. Fiecare
contrast afiat waspresented de 4 ori pe observator; prin urmare,
fiecare observator a fost pre-zentate cu 60 stimuli pentru fiecare
din cele 5 condiii, care este, 300stimuli.A sarcin lexical a fost
considerat a reprezenta citirea Driv-ing. n aceast sarcin lexical,
20 serii de 6 scrisori au fost prezentate toeach participant, cu un
contrast ridicat luminan. Teze seriescould fi fie cuvinte (de
exemplu "cheval", care este, cal n limba englez) Ornon Cuvinte (de
exemplu BEZGHU, care nu nseamn nimic, chiar inFrench), iar
participanii au trebuit s decid dac un cuvnt stimul Wasa sau un
non- cuvnt, i de a rspunde cu tastatura ca soonas posibil. Folosind
acest tip de protocol experimental, un expectsthat timpul de reacie
(RT) este mai lung cu non-cuvinte comparedto cuvinte. Motivul
pentru aceast metodologie este de a se angaja n par-parti- la o
sarcina cognitiva relevant cu privire la citire, butinsensitive la
coninutul cuvntului. Dou variabile dependente wererecorded:
valoarea de rspuns (rspuns bun sau ru) i RT (n milisecunde)
.Considering ambele sarcini, ipoteza noastr principal a fost c o
reducedvisibility ar crete RT i cobori detectare perfor-rale.
2.3. Design experimental
Participanii au fost rugai s se aeze n main, n driverposition, i
s-au dat tastatura pentru a nregistra theiranswers. Ei au avut mai
nti s efectueze pre-experiment, n orderto selectai pragul de
contrast individuale pentru obiectivul detectionexperiment.In
primul experiment (depistare tinta), 5 blocuri de 60 stimuliwere
definite, pentru cele 5 condiii: fr ploaie, ploaie slab sau
hardrain i tergtoarele sau tergtoarele uzate noi. Niveluri de
ploaie au fost reglate around65 (ploaie slab) i 125 mm / h (ploaie
tare).
tergtoarele au tergtoarele uzate newand din acelai model,
furnizate de Valeo Sisteme Visibil-tate. n fiecare bloc, valorile
de contrast de 15 au fost ori repeated4. Ordinea de prezentare a
stimulilor fost randomizat ineach bloc, iar ordinul de bloc a fost
randomizat, cu excepia Rmnicu Vlcea "ploaie" starea, care a fost
ntotdeauna n prima sesiune forpractical reasons.In (sarcina lectur)
al doilea experiment, 5 blocuri de 60 stimuliwere definit ca mai
sus. Jumtate din stimuli erau cuvinte, otherhalf au fost
non-cuvinte. Ordinea de prezentare a stimulilor wasrandomized n
fiecare bloc, i ordinul bloc a fost, de asemenea, randomizat, cu
excepia "ploaie" starea, care a fost ntotdeauna n firstsession ca i
n primul experiment. Sesiunea complet durat n jur de 2 participant
HPER.
2.4. Analize statistice
Dou variabile dependente (DV) au fost nregistrate n aceast
experi-ment, valoarea rspunsul participantului (fie bun sau rspuns
greit) i timpul de reacie. Fiecare participant a fost prezentat cu
twocategories de stimuli (cuvinte i non-cuvinte), 10 din fiecare,
pentru toate fiveconditions, ceea ce duce la 100 de stimuli pe
participant. Toate datele werechecked pentru normalitate nainte de
analysis.The dou DV au fost analizate cu ajutorul primul msur
repetate ANOVAswith Word i ploaie ca termen de participani factori
(Word (2) ploaie (3)). Apoi, n scopul de a verifica pentru un efect
potenial de wipercharacteristics, starea "ploaie" a fost scos din
Din datele i ANOVA msur repetate au fost calculate cu Word, ploaie
si dispozitive de spalare ca termen de participani factori (Word
(2) ploaie (2 ) tergtoarele (2)).
Pentru fiecare efect semnificativ, dimensiunea efectului a fost
folosind? 2 puted-com. Pragul de semnificaie statistic a fost
stabilit to0.05.The performana de detectare int a fost msurat n mod
repetat for40 participani din ntreaga 15 condiii de contrast, dou
tergtoarele Condi ii-i trei condiii de ploaie (n condiiile
"nu-ploaie", nowiper a fost activat). Avnd n vedere c contrastul
este un continuu vari-capabil, 10 clase de contrast au fost
construite pentru analize suplimentare. Contrastslower dect 0,10
s-au adunat n clasa 0: corespunde contrastswhich sunt niciodat
detectate. Contraste mai mare dect 1,0 au fost gatheredin clasa 9:
corespunde contrasteaz care au fost aproape alwaysdetected. ntre
0,1 i 1, opt clase au fost definite cu equalwidth n domeniul
jurnal.
n ceea ce privete performana de citire, Target Detection fost
primul ana-lizate folosind un ANOVA repetate msur cu contrast i
Rainas interiorul participani factori (Contrast (10) ploaie (3)).
Apoi, inorder pentru a verifica un efect potenial al
caracteristicilor tergtoarelor, condiia "ploaie" a fost eliminat
din datele i repeatedmeasure ANOVA a fost calculat cu contrast,
ploaie si dispozitive de spalare aswithin-participani factori
(Contrast (10) ploaie (2 .) tergtoarele (2)) ANOVA au fost
corectate pentru nclcri sfericitii dac este necesar byuse a
modificrilor efect-Geisser (Colomb et al, 2008;. cu efect de ser i
Geisser, 1959). Am constatat c prima ofcontrast clasa a avut o
variaie nul n toate condiiile (contrastele erau sosmall c nimeni nu
putea vedea orice stimul); astfel, aceste date wereremoved pentru
analiza statistic.3. Rezultate
3.1. Performana de detectare int
Un ANOVA cu Word i ploaie ca termen-participani factori (Word
(2) x ploaie (3)) a artat un efect al clasei de contrast asexpected
(F (8,312) = 222.22; a2 = 0,85; p