輕卡外后視鏡視野盲區(qū)及解決方法研究

解學(xué)敏，胡松，王蕾

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

輕卡作為現(xiàn)代化交通工具之一，是城際、城鄉(xiāng)和區(qū)域之間商品、貨物流通的紐帶，在我們?nèi)粘Ｉ钪邪缪葜匾慕巧?，因此人們對于輕卡的安全性要求也越來越高。車輛的安全運(yùn)行，與駕駛員接受信息正確與否、信息輸入裝置的多少和快慢有著重要的關(guān)系。在車輛行駛過程中，有80%的信息是靠視覺得到的，確保良好的視野是預(yù)防交通事故的必要條件。

駕駛員后方視野是駕駛員借助后視鏡間接觀察到的范圍。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的要求：后視鏡在水平方向的位置應(yīng)處于前直線視線的左右各60°（45°頭部自然轉(zhuǎn)角與15°眼睛自然轉(zhuǎn)角之和）范圍內(nèi)；在垂直方向的位置上處于前直視線上下個45°（30°頭部自然轉(zhuǎn)角與15°眼睛自然轉(zhuǎn)角之和）范圍內(nèi)。

1 輕卡外后視鏡的特點(diǎn)

輕卡在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，為了滿足法規(guī)的間接視野要求，需要安裝以下五類間接視野裝置——主外視鏡（Ⅱ類）、內(nèi)視鏡（Ⅰ類）、廣角外視鏡（Ⅳ類）、補(bǔ)盲外視鏡（Ⅴ類）及前視鏡（Ⅵ類）。主外視鏡是輕卡最重要的間接視野裝置，具有相對較大且真實(shí)的視野，是駕駛員行車觀察視鏡時使用最多鏡子；而內(nèi)后視鏡觀察到的后方視野，受輕卡產(chǎn)品功能的影響和約束，在行駛中會被后方貨物或貨廂遮擋，使用較少；因此駕駛員得到的后方視野更多來自于外后視鏡。若輕卡車輛外后視鏡的視野受到影響，出現(xiàn)盲區(qū)或視野不足，會給駕駛員行車安全帶來巨大的隱患。

對于已安裝于車身上某款后視鏡而言，其安裝位置及曲率基本上是固定不變的，此時影響外后視鏡視野的主要因素是整車最大外寬。乘用車車身部分就是最寬處，一款車型的最大外寬是固定不變的；但對于輕卡而言，最寬處往往不是在車身部分，而是在貨箱部分，而且同一車型，往往同時會配備兩款甚至是更多款不同寬度的貨箱，此時，該種車型其最大外寬是變化的。因此，同一車型配同一后視鏡時因貨箱狀態(tài)的不同，導(dǎo)致其外后視鏡視野不同，這是輕卡外后視鏡視野區(qū)別乘用車最主要的特點(diǎn)之一。

2 輕卡外后視野盲區(qū)分析

阻礙駕駛員視線的物體稱為視野障礙。被視野障礙擋住而駕駛員看不見的區(qū)域稱為盲區(qū)。外后視鏡視野盲區(qū)，是指駕駛員通過外后視鏡無法觀察到車輛后方的影響行車安全的某些區(qū)域。

2.1 輕卡外后視野區(qū)域法規(guī)要求

《GB 15084-2013 機(jī)動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》中對Ⅱ類主外視鏡駕駛員一側(cè)和乘員一側(cè)的視野規(guī)定如下。

駕駛員一側(cè)的外視鏡。視野應(yīng)滿足以下要求：駕駛員至少能看到5000mm寬、由平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過駕駛員一側(cè)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點(diǎn)后方 30000mm的水平路面部分。同時，駕駛員應(yīng)能夠看到從駕駛員兩眼點(diǎn)的垂直后方 4000mm的點(diǎn)開始、寬1000mm，由平行于車輛垂直縱向平面并通過車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所限定的路面。

乘員一側(cè)的外視鏡。視野應(yīng)滿足以下要求：駕駛員至少能看到5000mm寬、由乘員一側(cè)平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過乘員一側(cè)車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點(diǎn)后方 30000mm的水平路面部分。同時，駕駛員應(yīng)能夠看到從駕駛員兩眼點(diǎn)的垂直后方4000mm的點(diǎn)開始、寬1000mm、由平行于車輛垂直縱向平面并通過車輛最遠(yuǎn)點(diǎn)的平面所限定的路面。

圖1 II類主外視鏡的視野

2.2 外后視野盲區(qū)分析

輕卡外后視鏡的常見的視野問題具體表現(xiàn)在：

1）調(diào)整外后視鏡，不能通過外后視鏡觀察到 GB 15084-2013法規(guī)中對規(guī)定的視野區(qū)域；即不滿足法規(guī)要求。

2）調(diào)整外后視鏡，可以通過外后視鏡觀察到GB 15084-2013法規(guī)中對規(guī)定的視野區(qū)域，但由于受貨箱邊板附近某些部件的遮擋，無法觀察到車輛尾部最外寬處附近區(qū)域；即滿足法規(guī)要求，但不滿足客戶使用需求。

造成后視鏡視野存在盲區(qū)問題的原因，主要有兩個方面：

1）設(shè)計(jì)原因。后視鏡設(shè)計(jì)之初未能考慮到某些影響后視鏡視野的因素，導(dǎo)致設(shè)計(jì)后視鏡不滿足視野法規(guī)要求；即外后視鏡設(shè)計(jì)本身的問題。

2）市場原因。由于用戶需求不斷變化，增加了更寬的貨箱狀態(tài)或用戶自行改裝貨箱，導(dǎo)致整車寬度超出原有后視鏡視野所允許整車最大寬度，導(dǎo)致后視鏡視野區(qū)域不滿足要求；即外后視鏡與貨箱（整車最外寬）不匹配。

3 外后視鏡視野盲區(qū)的解決方案

解決外后視鏡視野盲區(qū)主要從外后視鏡和貨箱兩個部件入手，提出了下面五種解決思路。

3.1 改變主外后視鏡鏡面曲率半徑

作為后視鏡的一個基本參數(shù)，后視鏡曲率半徑直接關(guān)系到后視鏡的視野大小和影像質(zhì)量。因此凸面鏡改變鏡片的曲率半徑，是最直接改變后視野的方法。

眾所周知，凸面鏡可以擴(kuò)大視野，隨著曲率半徑R的減小視野增大，視野增大倍數(shù)m同曲率半徑R的關(guān)系如下：

——視線與反射中心夾角

其中 QT——凸面（球）鏡視域角（雙目）

QP——平面鏡視域角（雙目）

d——目距

h'——像高

同時， 《GB 15084-2013 機(jī)動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》中規(guī)定，Ⅱ類主外后視鏡球面鏡面R值不應(yīng)小于1200mm。

通過改變曲率半徑的方法來改善視野時，需要考慮以下條件的限制：

1）法規(guī)要求。改變曲率半徑后的后視鏡必須滿足 GB 15084-2013所規(guī)定的視野要求和曲率半徑要求。

2）曲率半徑太小的后視鏡會使圖像失真，使駕駛員產(chǎn)生眩暈感，影響行車安全。

此方法對于新開發(fā)產(chǎn)品、成熟產(chǎn)品和市場服務(wù)都具有一定的適用性。

3.2 改變主外后視鏡鏡片大小

改變主外后視鏡鏡片大小，也是一個改善視野直接、簡單的方案。一般后視鏡鏡片越大，視野范圍越大。通常確定鏡片大小是否合適的原則是：能清楚地反映法規(guī)所規(guī)定的后視野。

《GB 15084-2013 機(jī)動車輛間接視野裝置性能和安裝要求》中規(guī)定，Ⅱ類主外后視鏡反射面尺寸應(yīng)滿足以下要求：

——能在反射面上繪出以a為底邊，高為40mm的矩形；

——在反射面上還能繪出與矩形高平行的線段，其長度為b；

其中，a的最小值為，b的最小值為200，單位為mm。

通過改變鏡片大小的方法來改善視野時，需要考慮以下因素：

1）法規(guī)要求。改變后的鏡片尺寸必須進(jìn)行校核，使其滿足GB 15084-2013中所規(guī)定后視野范圍要求和鏡面尺寸大小的要求。

2）外后視鏡鏡片太大可能會影響前方視野，同時不需要的影物會映入鏡中，易分散駕駛員的判斷力。

3）外后視鏡鏡片太大可能會對鏡桿、支座的承重受力產(chǎn)生影響，需要同步對鏡桿、支座等進(jìn)行受力分析，以保證其可靠性和耐久性。

此方法對于新開發(fā)產(chǎn)品、成熟產(chǎn)品和市場服務(wù)都具有一定的適用性。

3.3 改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式

常見的輕卡外后視鏡主要為桿式后視鏡和框架式后視鏡。桿式后視鏡通常固定在駕駛室本體上（前圍鈑金），如下圖2；框架式后視鏡通常固定在車門上（如下圖3），但也有極少數(shù)輕卡的框架后視鏡固定在駕駛室本體上（前圍和頂蓋），如下圖4。

圖2 桿式外后視鏡

圖3 框架式外后視鏡（車門上）

圖4 框架外后視鏡（駕駛室本體上）

一般來講，由于框架后視鏡的穩(wěn)定性好、防抖動效果好，故其視野優(yōu)于桿式后視鏡；另外，相同鏡桿長度下，外后視鏡安裝在車門上的方式視野要優(yōu)于安裝在駕駛室本體上，原因是前者鏡桿的有效長度比后者長。過去，載重較小的窄體輕卡多采用桿式后視鏡，但隨著客戶對安全和舒適性的要求不斷提高、法規(guī)要求愈來愈嚴(yán)格，框架后視鏡已然成為輕卡外后視鏡的主流結(jié)構(gòu)形式。

通過改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式方法來改善視野時，需要考慮以下因素的影響：

1）法規(guī)要求。改變后的視鏡必須滿足 GB 15084-2013中的要求。

2）整車公告和CCC認(rèn)證。對于同一車型，若將桿式后視鏡改為框架后視鏡，或?qū)惭b在駕駛室本體上的框架式后視鏡改為安裝在車門上，都不屬于公告和CCC認(rèn)證中同一結(jié)構(gòu)型式的判定范圍，故更改前后整車公告和CCC認(rèn)證均不能視同。而更改整車公告的認(rèn)證周期長，認(rèn)證費(fèi)用也較高。

3）開發(fā)周期和成本。改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式的同時，后視鏡的安裝、固定方式需同步更改，因此需同步開發(fā)駕駛室鈑金相關(guān)模具，開發(fā)周期長，整改費(fèi)用也相對較高。

由上可知，改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式的方法不適用于成熟產(chǎn)品的改進(jìn)和市場問題車型的市場服務(wù)，適合全新產(chǎn)品和換代產(chǎn)品開發(fā)時后視鏡的設(shè)計(jì)。

3.4 增加鏡桿長度

對于成熟的輕卡產(chǎn)品，若出現(xiàn)視野不足或視野盲區(qū)問題，最常用的方法就是增加鏡桿長度。 作為解決市場問題的臨時服務(wù)方案，為客戶更換增加鏡桿長度的后視鏡，該方法直接有效、便于操作。

但采用增加鏡桿長度來改善視野時，也需要注意以下事項(xiàng)：

1）法規(guī)要求。改變后的視鏡必須滿足 GB 15084-2013中的要求，且在GB 15084-2013中規(guī)定“當(dāng)車輛處于最大設(shè)計(jì)滿載質(zhì)量狀態(tài)下，且外視鏡的最低邊緣距地面高度小于1800mm時，其單側(cè)視鏡外伸尺寸比未裝視鏡時車輛的最大寬度不應(yīng)超出250mm。

2）鏡桿和支座的受力情況。需要在方案設(shè)計(jì)階段對更改后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，避免行駛中因抖動致使鏡桿斷裂或支座開裂。

此方法對于新開發(fā)產(chǎn)品、成熟產(chǎn)品和市場服務(wù)都具有一定的適用性。

3.5 改變貨箱邊板外部結(jié)構(gòu)

在用戶的實(shí)際使用中，貨箱邊板外側(cè)的把手、立柱也會對車輛后方的視野造成影響。如常見的輕卡載貨貨箱可分為帶外立柱貨箱（下圖5）和無外立柱貨箱（下圖6）。我們通過對市場投訴報(bào)單梳理發(fā)現(xiàn)，載貨貨箱中帶外立柱貨箱比無外立柱貨箱關(guān)于后視鏡盲區(qū)的投訴率高；在應(yīng)用CATIA軟件視野校核分析時，也可以看出載貨貨箱的外立柱會遮擋車輛尾部邊板處的部分視野。

另外，對于同一車型同一外后視鏡狀態(tài)，開發(fā)同一內(nèi)部尺寸貨箱，無外立柱結(jié)構(gòu)的貨箱外廓尺寸小于帶外立柱結(jié)構(gòu)的貨箱外廓尺寸，即：選擇無外立柱結(jié)構(gòu)的貨箱的車輛最大外寬小，通過性好，視野更好。

圖5 帶外立柱貨箱

圖6 無外立柱貨箱

過去，載重大的車型為了保證貨箱強(qiáng)度，貨箱開發(fā)時采用帶外立柱結(jié)構(gòu)；隨著材料科學(xué)的發(fā)展和高強(qiáng)鋼材料的廣泛應(yīng)用，無無外立柱結(jié)構(gòu)的貨箱同樣能保證強(qiáng)度要求，因此，現(xiàn)在越來越多的輕卡貨箱設(shè)計(jì)時選擇無無外立柱結(jié)構(gòu)。

通過將貨箱邊板外部結(jié)構(gòu)形式由帶外立柱改為無外立柱結(jié)構(gòu)的方法來改善視野時，需要考慮以下因素的影響：

1）法規(guī)要求。方案實(shí)施后，整車的后視鏡視野必須滿足GB 15084-2013中的要求。

2）整車公告和油耗。某一公告型號對應(yīng)的車型，若將貨箱邊板結(jié)構(gòu)由帶外立柱改為無外立柱，會導(dǎo)致整車外觀變化和整車外寬尺寸變化，因此需要擴(kuò)展公告和油耗的相應(yīng)參數(shù)。認(rèn)證周期較長，成本較高。

由上可知，此方法若應(yīng)用在成熟產(chǎn)品的改進(jìn)上時，需擴(kuò)展公告和油耗，增加產(chǎn)品認(rèn)證費(fèi)用；同時由于周期較長、成本較高且更換貨箱操作不方便，不適合市場問題車型的市場服務(wù)。

4 總結(jié)

本文就輕卡外后視鏡視野盲區(qū)問題進(jìn)行了分析，并提出了五種解決方法：（1）改變主外后視鏡鏡面曲率半徑；（2）改變主外后視鏡鏡片大小；（3）改變后視鏡結(jié)構(gòu)形式；（4）增加鏡桿長度；（5）改變貨箱邊板外部結(jié)構(gòu)。 上述方法對新產(chǎn)品的后視鏡開發(fā)具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

另外，（3）、（5）兩種方法由于受公告認(rèn)證周期和成本、模具開發(fā)周期和成本的影響，不適用于成熟產(chǎn)品和市場服務(wù)，僅適用于新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。而（1）、（2）、（4）三種方法由于成本較低、可操作性強(qiáng)，適合作為成熟產(chǎn)品的市場服務(wù)方案，具體實(shí)施時結(jié)合實(shí)際情況，選擇一種或幾種方法并用，以解決輕卡外后視鏡視野相關(guān)市場問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 張洪欣.汽車設(shè)計(jì)[Z].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2] 余志生.汽車?yán)碚?第三版)[Z].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[3] GB15084-2013.機(jī)動車輛間接視野裝置性能和安裝要求[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2013.

[4] 黃金陵.汽車車身設(shè)計(jì)[Z].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.