An toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước

An toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS TS Nguyễn Văn Bang

2.TS Đỗ Hữu Đức

Hà Nội - 2014

MỤC LỤC

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Các ký hiệu dùng trong luận án

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

Mở đầu 1

Chương I Tổng quan vấn đề nghiên cứu 4

1.1 An toàn giao thông đường bộ 4

1.2 An toàn giao thông đường bộ Việt Nam 7

1.2.1 Số lượng phương tiện và hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn an toàn kỹ thuật của phương tiện 7

1.2.2 Công trình đường bộ và việc tham gia giao thông ban đêm 8

1.2.3 Tình hình tai nạn giao thông đường bộ 9

1.3 Đánh giá an toàn chuyển động của ô tô 10

1.4 Phân tích, đánh giá những nghiên cứu có liên quan đến an toàn chuyển động của ô tô và đèn chiếu sáng phía trước của ô tô 12

1.4.1 Các tác giả trong nước 12

1.4.2 Các tác giả nước ngoài 13

1.4.3 Những vấn đề còn tồn tại theo hướng nghiên cứu của luận án 15

1.5 Nội dung nghiên cứu và giới hạn của đề tài 17

1.6 Kết luận Chương I 18

Chương II Cơ sở khoa học xây dựng mô hình đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước 20 2.1 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng 20

2.2 Mắt người và thị giác 21

2.2.1 Hệ thống quang học của mắt 22

2.2.2 Một số tính năng thị giác 26

2.3 Mầu sắc ánh sáng đèn 30

2.3.1 Mầu và sắc 30

2.3.2 Các yêu cầu về mầu sắc ánh sáng 31

2.4 Đèn chiếu sáng phía trước ô tô 33

2.4.1 Các loại đèn ô tô 33

2.4.2 Kết cấu và phân loại đèn chiếu sáng phía trước ô tô 34

2.4.3 Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật của đèn chiếu sáng phía trước ô tô 40

2.5 Chiếu sáng đường ô tô 48

2.6 Các yếu tố liên quan đến người lái 51

2.7 Các yếu tố liên quan đến phương tiện 53

2.8 Các yếu tố liên quan đến đường ô tô 56

2.9 Yếu tố về vận tốc và khoảng cách giữa các xe khi tham gia giao thông 56

2.10 Các yếu tố thời tiết 57

2.11 Kết luận Chương II 58

Chương III Xây dựng và khảo sát mô hình đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước 59

3.1 Mối quan hệ Người lái - Ô tô - Môi trường 59

3.2 Các dạng va chạm khi xảy ra tai nạn giao thông đường bộ và lựa chọn mô hình nghiên cứu 65

3.2.1 Các dạng va chạm và sơ đồ tai nạn 65

3.2.2 Lựa chọn mô hình nghiên cứu 68

3.3 Xây dựng phương pháp đánh giá an toàn chuyển động của ô tô 69

3.3.1 Quá trình phanh ô tô 69

3.3.2 Tầm nhìn thấy đối tượng của người lái trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước 83

3.3.3 Vận tốc an toàn trong điều kiện tầm nhìn bị hạn chế 85

3.3.4 Phương pháp đánh giá an toàn chuyển động của ô tô 88

3.4 Kết luận Chương III 90

Chương IV Nghiên cứu thực nghiệm 91

4.1 Xác định mục đích và nội dung thí nghiệm 91

4.1.1 Mục đích của thí nghiệm 91

4.1.2 Nội dung thí nghiệm 91

4.2 Thí nghiệm 92

4.2.1 Thí nghiệm đo tầm nhìn của người lái 92

4.2.2 Thí nghiệm đo hệ số bám của đường thử 102

4.2.3 Thí nghiệm đo hệ số hiệu quả phanh 107

4.2.4 Thí nghiệm đánh giá an toàn chuyển động của ô tô 110

4.2.5 Thí nghiệm đánh giá an toàn chuyển động của ô tô ở vận tốc 80 km/h 116

4.3 Kết luận Chương IV 118

Kết luận và kiến nghị 119

Danh mục công trình công bố của tác giả 122

Danh mục tài liệu tham khảo 123

Phụ lục

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả luận án

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với tập thể giáo viên hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Bang, Trưởng khoa Cơ khí, Trường Đại học Giao thông vận tải; TS Đỗ Hữu Đức, nguyên Phó Cục trưởng Cục Đăng kiểm Việt Nam, đã tận tình hướng dẫn về phương hướng, nội dung và phương pháp nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận án!

Tác giả xin trân trọng cảm ơn Bộ môn Cơ khí ô tô, Khoa Cơ khí, Phòng Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Giao thông vận tải; Trung tâm thử nghiệm xe

cơ giới, Phòng Chất lượng xe cơ giới, Cục Đăng kiểm Việt Nam; Phòng thí nghiệm Vật lý và Kỹ thuật chiếu sáng, Viện Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đã tạo điều kiện, giúp đỡ và hợp tác trong quá trình nghiên cứu!

Do điều kiện về thời gian và khả năng của Nghiên cứu sinh, luận án không tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả kính mong nhận được góp ý của các Giáo sư, Phó Giáo sư, Tiến sỹ, các nhà khoa học, các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp

Tác giả xin chân thành cảm ơn các chuyên gia thuộc lĩnh vực Cơ khí - Động lực trong và ngoài Trường đã đọc và góp nhiều ý kiến quý báu cho luận án!

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới tất cả các bạn bè, đồng nghiệp, những người thân trong gia đình đã động viên và giúp đỡ rất nhiều để bản luận án được hoàn thành!

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN ÁN

sáng của đèn ô tô

m

Katp Hệ số an toàn theo khả năng phanh

không có xe ngược chiều

km/h

DANH MỤC CÁC BẢNG

CHƯƠNG II

Bảng 2.1: Liệt kê các đặc tính thị giác của mắt người 24

Bảng 2.2 Độ nhạy của mắt người 25

Bảng 2.3: Hệ số phản xạ của một số vật liệu 35

Bảng 2.4: Độ rọi tại các điểm và các vùng trên màn đo 46

CHƯƠNG III Bảng 3.1: Dạng va chạm và sơ đồ tai nạn theo phân loại của tư vấn CONSIA trong dự án an toàn giao thông Việt Nam 66

Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật của 2 ô tô thí nghiệm 76

Bảng 3.3: Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới thời gian phản xạ của người lái 82

CHƯƠNG IV Bảng 4.1: Kết quả thí nghiệm mẫu 1 (ô tô con) 100

Bảng 4.2: Kết quả thí nghiệm mẫu 2 (ô tô tải) 100

Bảng 4.3: Kết quả tính toán hệ số bám của đường thử 106

Bảng 4.4: Kết quả đo gia tốc phanh Jptt 110

Bảng 4.5: Kết quả tính toán hệ số hiệu quả phanh 110

Bảng 4.6: Kết quả thí nghiệm đánh giá an toàn chuyển động ở vận tốc an toàn lý thuyết 115

Bảng 4.7: Kết quả đánh giá an toàn chuyển động ở vận tốc 80 km/h 117 PHỤ LỤC

Bảng PL 1.1: Kết quả đo tầm nhìn của người lái, xe 1, mẫu xanh PL-2 Bảng PL 1.2: Kết quả đo tầm nhìn của người lái, xe 1, mẫu đỏ PL-3 Bảng PL 1.3: Kết quả đo tầm nhìn của người lái, xe 1, mẫu trắng PL-4 Bảng PL 1.4: Kết quả đo tầm nhìn của người lái, xe 2, mẫu xanh PL-5 Bảng PL 1.5: Kết quả đo tầm nhìn của người lái, xe 2, mẫu đỏ PL-6 Bảng PL 1.6: Kết quả đo tầm nhìn của người lái, xe 2, mẫu trắng PL-7 Bảng PL 2.1: Kết quả thử nghiệm phanh trên đường của một số loại xe

sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam PL-8 Bảng PL 3.1: Kết quả đo gia tốc phanh xe 1 PL-14 Bảng PL 3.1: Kết quả đo gia tốc phanh xe 2 PL-15

Bảng PL 4.1: Kết quả đánh giá an toàn chuyển động của xe mẫu thứ nhất

KIA SORENTO ở vận tốc an toàn lý thuyết PL-17 Bảng PL 4.2: Kết quả đánh giá an toàn chuyển động của xe mẫu thứ hai

CỬU LONG ở vận tốc an toàn lý thuyết PL-18 Bảng PL 5.1: Kết quả đánh giá an toàn chuyển động của xe mẫu thứ nhất

KIA SORENTO ở vận tốc giới hạn 80 km/h PL-19 Bảng PL 6: Một số loại bóng đèn sử dụng cho đèn chiếu sáng phía trước PL-20 Bảng PL 8.1: Danh mục các tiêu chuẩn, quy chuẩn liên quan đến đèn

chiếu sáng phía trước của ô tô đã ban hành PL-29 Bảng PL 9.1: Cấp chiếu sáng đường và quảng trường PL-33 Bảng PL 9.2: Độ chói và độ rọi trung bình của đường TCVN1404:2005 PL-34 Bảng PL 9.3: Phân cấp chiếu sáng đường CIE 115-1995 PL-35 Bảng PL 9.4: Tiêu chuẩn CIE 115-1995 chiếu sáng đường PL-36 Bảng PL 10.1: Hiệu quả phanh chính khi thử không tải PL-37 Bảng PL 10.2: Hiệu quả phanh chính khi thử đầy tải PL-38 Bảng PL 11.1: Vận tốc thiết kế của các cấp đường PL-39 Bảng PL 11.2: Chiều rộng tối thiểu các yếu tố trên mặt cắt ngang cho địa

hình đồng bằng và đồi PL-39 Bảng PL 11.3: Độ dốc ngang các yếu tố của mặt cắt ngang PL-40 Bảng PL 11.4: Tầm nhìn tối thiểu của người lái PL-40 Bảng PL 11.5: Bán kính đường cong nằm tối thiểu PL-41 Bảng PL 11.6: Độ dốc siêu cao ứng với bán kính cong nằm và vận tốc

thiết kế PL-41 Bảng PL 11.7: Độ dốc dọc lớn nhất của các cấp thiết kế của đường PL-42 Bảng PL 11.8: Yêu cầu về độ bằng phẳng của mặt đường IRI PL-42 Bảng PL 12.1: Vận tốc tối đa cho phép xe cơ giới tham gia giao thông trên

đường bộ trong khu vực đông dân cư PL-43 Bảng PL 12.2: Vận tốc tối đa cho phép xe cơ giới tham gia giao thông trên

đường bộ ngoài khu vực đông dân cư PL-43 Bảng PL 12.3: Khoảng cách an toàn tối thiểu giữa các xe tham gia giao

thông PL-44

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

CHƯƠNG I

Hình 1.1: An toàn chuyển động của ô tô 6

Hình 1.2: Số liệu thống kê tai nạn giao thông hàng năm tại Việt Nam 9

Hình 1.3: Số liệu tai nạn giao thông đường bộ 6 tháng đầu năm 2013 phân theo thời gian xảy ra tai nạn trong ngày 10

CHƯƠNG II Hình 2.1: Mô tả các yếu tố ảnh hưởng tới an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước 21

Hình 2.2: Cấu tạo của mắt người 22

Hình 2.3: Cơ chế nhìn của mắt 23

Hình 2.4: Đường V(λ) ban ngày và V’(λ) ban đêm của mắt người 25

Hình 2.5: Khả năng phân biệt của mắt 26

Hình 2.6: Sự thay đổi tầm nhìn của người lái khi bị chói bởi đèn của xe đi ngược chiều 29

Hình 2.7: Nguyên lý, kết cấu đèn xenon 38

Hình 2.8: a - Chùm sáng đèn pha lắp bóng sợi đốt halôgen; b - Chùm sáng đèn pha lắp bóng xenon 38

Hình 2.9: Cấu tạo đèn LED 39

Hình 2.10: Màn đo theo tiêu chuẩn TCVN 6955:2001 42

Hình 2.11: Màn đo theo tiêu chuẩn TCVN 6902:2001; 6974:2001; 7223:2002 và 7224:2002 42

Hình 2.12: Các điểm đo chùm sáng chiếu gần theo tiêu chuẩn TCVN 6955:2001 43

Hình 2.13: Các điểm đo chùm sáng chiếu gần theo tiêu chuẩn TCVN 6902:2001; TCVN 6974:2001; TCVN 7223:2002; TCVN 7224:2002 43

Hình 2.14: Màn đo chùm sáng chiếu xa theo tiêu chuẩn TCVN 6974:2001 44 Hình 2.15: Tầm nhìn đối tượng trên đường của người lái xe 49

Hình 2.16: Xác định độ chói mặt đường tại điểm P 50

Hình 2.17: Hiệu ứng bậc thang với các hệ số đồng đều độ chói khác nhau 50 Hình 2.18: Mức độ tỉnh táo trong ngày 52

Hình 2.19: Ảnh hưởng của tuổi tới tầm quan sát của người lái trong cùng điều kiện chiếu sáng 52

Hình 2.20: Sơ đồ nhìn thấy của người lái khi chiếu sáng bằng đèn chiếu sáng phía trước 53

Hình 2.21: Quan hệ giữa vận tốc ô tô và góc nhìn thấy của mắt người lái 57

CHƯƠNG III Hình 3.1: Hệ thống thông tin Người lái - Ô tô - Môi trường 59

Hình 3.2: Mối quan hệ Người lái - Ô tô - Môi trường 61

Hình 3.3: Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng quan sát của người lái 62

Hình 3.4: Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng tránh va chạm của xe 63

Hình 3.5: Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới an toàn chuyển động của ô tô 64

Hình 3.6: Mô hình sơ đồ điều khiển khi phanh ô tô 68

Hình 3.7: Sơ đồ để xác định độ lệch ô tô khi phanh 71

Hình 3.8: Sơ đồ các lực tác dụng trong mặt phẳng dọc 72

Hình 3.9: Các lực và mô men tác dụng lên ô tô trong mặt phẳng ngang 73

Hình 3.10: Biểu đồ gia tốc phanh theo thời gian của ô tô KIA SORENTO 77 Hình 3.11: Biểu đồ góc quay thân xe theo thời gian của ô tô KIA SORENTO 77

Hình 3.12: Biểu đồ quãng đường phanh theo thời gian của ô tô KIA SORENTO 77

Hình 3.13: Biểu đồ gia tốc phanh theo thời gian của ô tô CỬU LONG 78

Hình 3.14: Biểu đồ góc quay thân xe theo thời gian khi phanh của ô tô CỬU LONG 78

Hình 3.15: Biểu đồ quãng đường phanh theo thời gian của ô tô CỬU LONG 78

Hình 3.16: Sự thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo giá trị hệ số bám φ 79

Hình 3.17: Giản đồ phanh 80

Hình 3.18: Các giai đoạn trong khoảng thời gian phản xạ của người lái 82

Hình 3.19: Mối quan hệ giữa vận tốc ô tô khi phanh và khoảng cách S0 87

Hình 3.20: Mối quan hệ giữa vận tốc an toàn và tầm nhìn của người lái theo giả thiết tính toán 88

CHƯƠNG IV Hình 4.1: Mô hình thí nghiệm đo tầm nhìn khi sử dụng đèn chiếu gần 94

Hình 4.2: Mô hình thí nghiệm đo tầm nhìn khi sử dụng đèn chiếu xa 94

Hình 4.3: Các vật mẫu quan sát sử dụng trong thí nghiệm 95

Hình 4.4: Xe mẫu thí nghiệm 96

Hình 4.5: Hình ảnh khu vực thí nghiệm 97

Hình 4.6: Thiết bị đo độ rọi 98

Hình 4.7: Hình ảnh quá trình thí nghiệm 99

Hình 4.8: Thiết bị đo quãng đường phanh 103

Hình 4.9: Thiết bị đo vận tốc xe 104

Hình 4.10: Đồng hồ đo nhiệt độ và độ ẩm 104

Hình 4.11: Đồng hồ đo tốc độ gió 104

Hình 4.12: Đường băng sân bay Hòa Lạc (đường thử phanh) 106

Hình 4.13: Hình ảnh quá trình thử phanh 106

Hình 4.14: Xe mẫu thí nghiệm 107

Hình 4.15: Thiết bị đo gia tốc phanh 108

Hình 4.16: Hình ảnh quá trình đo gia tốc phanh 109

Hình 4.17: Quan hệ giữa vận tốc an toàn của ô tô con KIA SORENTO với khoảng cách nhìn thấy 111

Hình 4.18: Quan hệ giữa vận tốc an toàn của ô tô tải CỬU LONG với khoảng cách nhìn thấy 111

Hình 4.19: Mô hình đánh giá an toàn chuyển động 112

Hình 4.20: Vật quan sát sử dụng trong thí nghiệm 113

Hình 4.21: Thí nghiệm đánh giá an toàn chuyển động của ô tô 115

Hình 4.22: Kết quả đánh giá an toàn chuyển động của xe ô tô CỬU LONG 116 Hình 4.23: Kết quả đánh giá an toàn chuyển động của ô tô KIA SORENTO 117 PHỤ LỤC

Hình PL 7.1: Kết cấu chùm sáng chiếu xa PL-23 Hình PL 7.2: Hình ảnh chùm sáng chiếu xa trên đường PL-23 Hình PL 7.3: Chùm sáng chiếu gần PL-24 Hình PL 7.4: Hình ảnh chùm sáng chiếu gần trên màn chiếu của một đèn

chiếu sáng phía trước theo tiêu chuẩn Châu Âu PL-24 Hình PL 7.5: Kết cấu chùm sáng chiếu gần PL-25 Hình PL 7.6: Hình ảnh chùm sáng chiếu gần trên đường PL-25 Hình PL 7.7: Kết cấu, nguyên lý đèn chiếu sáng phía trước theo tiêu

chuẩn Mỹ PL-26 Hình PL 13.1: Sơ đồ khối mô phỏng động lực học ô tô khi phanh PL-45 Hình PL 13.2: Sơ đồ khối mô phỏng động lực học bánh xe theo phương

dọc/ngang khi phanh PL-45

MỞ ĐẦU

Ngày nay, ô tô đã trở thành loại phương giao thông phổ biến trong đời sống

xã hội, góp phần tạo ra cơ sở vững chắc cho tiến bộ và văn minh nhân loại Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích vô cùng lớn đó, ô tô còn mang lại những hệ lụy không hề nhỏ cho xã hội loài người Mỗi năm trên thế giới có hơn 5 triệu người bị tai nạn giao thông ở mức độ nghiêm trọng Theo đánh giá của nhiều nước, tai nạn giao thông đường bộ gây ra tổn thất kinh tế chiếm khoảng từ 1% đến 2% GDP hàng năm Có thể nói, dù ở đâu và bất cứ lúc nào, khi có người tham gia giao thông là ở

đó tồn tại mối nguy hiểm do tai nạn giao thông gây ra, tai nạn giao thông thực sự đã trở thành vấn đề nóng của xã hội

Việt Nam là một trong những nước có tỷ lệ tử vong vì tai nạn giao thông trên tổng số phương tiện đứng hàng đầu Thế giới Đặc biệt, trong những năm gần đây,

do số lượng phương tiện và lưu lượng tham gia giao thông tăng lên nhanh chóng nên số vụ tai nạn giao thông đường bộ cũng tăng đột biến và không có dấu hiệu giảm xuống

Như vậy, có thể nói việc nghiên cứu về an toàn giao thông và các giải pháp kiềm chế tai nạn giao thông nói chung đang có tính cấp thiết và được cả xã hội quan tâm Có rất nhiều yếu tố liên quan tới an toàn giao thông đường bộ Để nghiên cứu

về vấn đề này, người ta thường xem xét trong những điều kiện mất an toàn đặc trưng cụ thể, trên cơ sở đó đánh giá và đưa ra các giải pháp hạn chế nhằm giảm thiểu khả năng xảy ra tai nạn

Khi vận hành ô tô trên đường, các yếu tố gây mất an toàn có thể xuất hiện đột ngột từ nhiều phía Điều đầu tiên chúng ta cần quan tâm đó là người lái xe có phát hiện ra yếu tố nguy hiểm đó hay không, trên cơ sở đó với kỹ năng lái xe và các thiết bị an toàn trên xe liệu có đủ khả năng để xử lý tránh xảy ra tai nạn hay không Điều này đặt ra yêu cầu cần phải xây dựng một mô hình tính toán an toàn chuyển động của ô tô trong những điều kiện giao thông cụ thể, với tầm quan sát của người lái bị giới hạn trong những điều kiện chiếu sáng cụ thể

Xuất phát từ thực tế trên, việc thực hiện đề tài luận án “An toàn chuyển

động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước” là cần thiết, có ý

nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

- Loại phương tiện: Ô tô con và ô tô tải phù hợp với tiêu chuẩn, quy chuẩn

kỹ thuật của Việt Nam;

- Điều kiện vận hành: Ô tô vận hành trong đêm, sử dụng đèn chiếu sáng phía trước, đoạn đường xe hoạt động không được chiếu sáng bằng đèn đường, khi người lái phát hiện ra người đi bộ qua đường (thông qua sự chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước) sẽ tiến hành phanh ô tô để không xảy ra tai nạn

Phương pháp nghiên cứu:

Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm Trong đó, nghiên cứu lý thuyết tập trung vào xây dựng phương pháp đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong điều kiện tầm nhìn hạn chế, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới tầm nhìn thấy đối tượng trên đường của người lái và tới an toàn chuyển động của ô tô Các thí nghiệm sẽ được tiến hành để xác định thông số đầu vào phục vụ cho việc tính toán lý thuyết và kiểm chứng các kết quả tính toán lý thuyết

Ý nghĩa khoa học:

- Luận án nghiên cứu về một vấn đề mới ở Việt Nam trên cả hai phương diện lý thuyết và thực nghiệm: Xây dựng phương pháp đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước

- Luận án nghiên cứu lý thuyết về tầm nhìn của người lái, các yếu tố ảnh hưởng tới tầm nhìn của người lái Thông qua việc nghiên cứu đèn chiếu sáng phía

trước với mục đích cung cấp thông tin bằng cách nhìn thấy cho người lái trong mối quan hệ với Đường - Ô tô - Môi trường để chạy xe an toàn, qua đó xây dựng phương pháp đo tầm nhìn thấy đối tượng trên đường của người lái trong điều kiện

sử dụng đèn chiếu sáng phía trước

- Ứng dụng các kiến thức vật lý quang học, lý thuyết ô tô, tài liệu chuyên ngành để đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước

- Định hướng phát triển của các thế hệ đèn chiếu sáng phía trước của ô tô, bảo đảm khả năng quan sát của người lái và chống chói cho xe đi ngược chiều

Ý nghĩa thực tiễn:

- Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần nâng cao nhận thức của những người làm công tác quản lý chuyên ngành và người tham gia giao thông về vai trò của đèn chiếu sáng phía trước của ô tô đối với việc bảo đảm an toàn giao thông đường bộ

- Đề xuất hoàn thiện quy chuẩn đèn chiếu sáng phía trước của ô tô, kiến nghị vận tốc an toàn của ô tô liên quan tới khả năng phanh và tầm nhìn của người lái

- Hệ thống hóa theo mục đích nghiên cứu các khái niệm, thuật ngữ chuyên ngành và liên ngành của hệ thống Người lái - Ô tô - Đường (Môi trường) Luận án

có thể là tài liệu tham khảo hữu ích phục vụ giảng dạy, nghiên cứu khoa học và xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn liên quan đến an toàn chuyển động của ô tô

Tính mới của luận án:

- Lần đầu tiên ở Việt Nam, vấn đề an toàn chuyển động của ô tô trong quan

hệ với khả năng chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước được nghiên cứu cơ bản bằng lý thuyết và thực nghiệm

- Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm bằng việc sử dụng các thiết bị hiện đại trong điều kiện cụ thể về ô tô, người lái, đường và thời tiết ở Việt Nam

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 An toàn giao thông đường bộ

An toàn giao thông được hình thành trong mối quan hệ giữa người tham gia giao thông, phương tiện giao thông và môi trường giao thông Mối quan hệ này bị chi phối bởi quá trình hình thành và phát triển hệ thống hạ tầng giao thông, luật giao thông, văn hóa giao thông…

An toàn giao thông có thể phân thành: An toàn của người tham gia giao thông, an toàn của phương tiện giao thông, an toàn của kết cấu hạ tầng giao thông

và an toàn môi trường

An toàn giao thông đường bộ giới hạn phạm vi nghiên cứu hẹp hơn đó là: nghiên cứu về an toàn của người tham gia giao thông đường bộ (người lái, hành khách và người đi bộ), của các loại phương tiện giao thông đường bộ, kết cấu hạ tầng, giao thông đường bộ và an toàn môi trường Trong từng lĩnh vực nghiên cứu thì an toàn giao thông đường bộ còn được thể hiện thông qua nhiều khái niệm, tên gọi khác nhau Cụ thể trong lĩnh vực nghiên cứu về ô tô thì khái niệm này được biết đến thông qua thuật ngữ “an toàn chuyển động của ô tô”

An toàn chuyển động của ô tô được phân thành: an toàn chủ động, an toàn bị động và an toàn môi trường

An toàn chủ động được bảo đảm bởi các tính chất và chất lượng kết cấu của

ô tô giúp cho lái xe tránh được các tai nạn giao thông An toàn chủ động bị chi phối bởi tính chất phanh, tính ổn định, tính điều khiển, tính cơ động, tín hiệu cảnh báo

âm thanh và ánh sáng, hiệu quả chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước của ô tô

An toàn bị động được bảo đảm bởi các tính chất và chất lượng kết cấu của ô

tô nhằm giảm thiểu chấn thương cho lái xe và hành khách khi xảy ra tai nạn giao thông Hình dáng bên ngoài của xe, kết cấu bên trong khoang xe, độ bền của thùng

xe (ca bin) khi chịu va chạm, các giải pháp kỹ thuật quyết định tính an toàn bị động của ô tô

An toàn môi trường của ô tô cho phép giảm tác động có hại đến những người tham gia giao thông và môi trường xung quanh như: ánh sáng ngoại lai, bụi bẩn, tiếng ồn, chất độc hại của khí xả

Ngoài ra, việc nghiên cứu về “an toàn giao thông” cũng được xem xét, phân tích thông qua việc nghiên cứu về tai nạn giao thông Dưới đây là một số khái niệm

về tai nạn giao thông đã được sử dụng:

Tai nạn giao thông được hiểu là một biến cố, trong đó có sự sai khác giữa

quá trình chạy xe và thực tiễn thực hiện quá trình này Sự sai khác này thông thường là sự vượt quá một giới hạn cho phép hoặc không tuân thủ luật lệ giao thông Do vậy, kết quả trực tiếp của tai nạn sẽ là mức độ thiệt hại trong quá trình xung đột và mức độ chấn thương liên quan đến người tham gia giao thông [9]

Tai nạn giao thông là việc xảy ra ngoài ý muốn chủ quan của người điều

khiển phương tiện giao thông khi đang di chuyển trên đường giao thông do vi phạm các quy tắc an toàn giao thông đã gây ra thiệt hại nhất định cho người và tài sản [12]

Tai nạn giao thông là tai nạn xảy ra khi các phương tiện tham gia giao thông

hoạt động trên đường giao thông công cộng, đường chuyên dụng hoặc trên địa bàn giao thông công cộng (bến xe, bến cảng, nhà ga, sân bay, nhà ga xe lửa, trạm xăng ) vi phạm luật lệ giao thông vận tải gây tai nạn thiệt hại đến tính mạng, sức khỏe con người hoặc tài sản [12]

Tai nạn giao thông là sự việc xảy ra do người tham gia giao thông đang

hoạt động trên mạng lưới giao thông đường bộ vi phạm các quy định về trật tự,

an toàn giao thông đường bộ hay gặp phải sự cố bất ngờ gây ra những thiệt hại nhất định đến tính mạng, sức khỏe của con người hoặc tài sản của cơ quan, tổ chức, cá nhân [2]

Như vậy, khi nghiên cứu về an toàn chuyển động của ô tô sẽ luôn tồn tại hai thành phần (Hình 1.1):

Thành phần thứ nhất: Khả năng an toàn (mức độ an toàn) là các nghiên cứu, giải pháp nhằm tránh xảy ra tai nạn

Thành phần thứ hai: Các nghiên cứu và giải pháp nhằm giảm thiểu thiệt hại

về người, tài sản và môi trường khi tai nạn đã xảy ra

Hình 1.1: An toàn chuyển động của ô tô

Người lái xe

An toàn bị động

An toàn chuyển động của ô tô

An toàn chủ động

- Hệ thống thông tin, tín

hiệu cho người lái;

- Đường - Môi trường;

- Người lái xe;

- Ô tô;

Giảm thiểu thiệt hại

về người, phương tiện và hàng hóa

- Khả năng cứu hộ người bị tai nạn;

- Không phát sinh các tai nạn kéo theo;

- An toàn môi trường;

1.2 An toàn giao thông đường bộ Việt Nam

1.2.1 Số lượng phương tiện và hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn an toàn

kỹ thuật của phương tiện

Cùng với sự phát triển chung của nền kinh tế Việt Nam, trong nhiều năm qua

số lượng phương tiện tham gia giao thông ở nước ta đã tăng lên đáng kể Với nhu cầu vận chuyển hàng hoá, hành khách ngày càng tăng và đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang dần hội nhập sâu, rộng với nền kinh tế thế giới thì trong những năm tới số lượng phương tiện giao thông tăng trưởng nhanh là điều không thể tránh khỏi Ngành công nghiệp sản xuất ôtô của Việt Nam nói riêng và của thế giới nói chung ngày càng có nhiều tiến bộ, chất lượng phương tiện không ngừng được nâng cao Việt Nam là thị trường hứa hẹn cho sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô trong tương lai

Theo số liệu của Ủy ban an toàn giao thông Quốc gia, đến 31/3/2013 cả nước có 2.033.265 ôtô các loại và hơn 37 triệu xe gắn máy đang lưu hành Dự báo

số lượng ôtô tăng trưởng hàng năm từ 10 - 20% và đến năm 2020 sẽ đạt con số 4 triệu chiếc

Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật ô tô của Việt Nam được hình thành, phát triển gắn liền với tiến trình hội nhập kinh tế và sự ra đời của ngành công nghiệp chế tạo ô tô non trẻ của đất nước Cho đến nay, hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật ô tô của Việt Nam được đánh giá là tương đối phù hợp với hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn của các nước trong khu vực và từng bước hài hòa, hội nhập với quốc tế

Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật ô tô của Việt Nam được chia thành

ba nhóm:

- Nhóm các tiêu chuẩn, quy chuẩn áp dụng cho xe đang lưu hành: Các tiêu chuẩn này được xây dựng nhằm mục đích kiểm soát chất lượng, an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với các loại ô tô trong quá trình khai thác, sử dụng Hệ thống tiêu chuẩn này cũng được tham khảo và từng bước hài hòa với các tiêu chuẩn đăng

kiểm quốc tế cho xe đang lưu hành (theo Khuyến nghị của hiệp hội Đăng kiểm quốc tế CITA - The International Motor Vehicle Inspection Committee)

- Nhóm các tiêu chuẩn, quy chuẩn áp dụng cho xe mới: Các tiêu chuẩn này thường được biên soạn trên cơ sở tham khảo và chuyển đổi từ các tiêu chuẩn quốc

tế (UN-ECE Regulations) hoặc tiêu chuẩn quốc gia Hệ thống tiêu chuẩn này về cơ bản là hài hòa và phù hợp với quy định và thông lệ quốc tế

- Nhóm các tiêu chuẩn, quy chuẩn về phụ tùng, linh kiện ô tô: Cũng tương tự như nhóm tiêu chuẩn áp dụng cho xe mới, các tiêu chuẩn này thường được biên soạn trên cơ sở tham khảo và chuyển đổi từ các tiêu chuẩn quốc tế

1.2.2 Công trình đường bộ và việc tham gia giao thông ban đêm

Công trình đường bộ của nước ta trong thời gian qua cũng có những tiến bộ đáng kể, nhiều dự án giao thông, đặc biệt là các dự án đường cao tốc cho ôtô đang được Chính phủ tập trung chỉ đạo đầu tư xây dựng đáp ứng yêu cầu phát triển kinh

tế - xã hội Điều này cũng nhằm mục đích tăng lưu lượng vận chuyển hàng hoá và hành khách, giảm chi phí vận tải, tiết kiệm thời gian Do vậy, vận tốc chuyển động trung bình của ôtô trên đường cũng tăng lên Tại một số tuyến đường, vận tốc tối đa cho phép đã đạt 100 km/h và một số tuyến đường cao tốc sắp đưa vào khai thác sử dụng, vận tốc tối đa có thể đạt 120 km/h

Việt Nam, với đặc thù kinh tế đặc trưng của một nước đang phát triển, nhu cầu vận chuyển nhiên, nguyên vật liệu đang tăng lên nhanh chóng Hệ thống đường giao thông lại không đáp ứng được với nhu cầu vận tải tại nhiều thành phố lớn như

Tp Hồ Chí Minh, Hà Nội, dẫn đến đã phải cấm xe tải, xe khách ra vào thành phố trong những giờ cao điểm Do vậy, việc vận chuyển hàng hoá vào ban đêm đã tăng lên đáng kể Với việc vận chuyển hành khách đường dài, đa số hành khách đều tính toán lộ trình để tận dụng thời gian di chuyển vào ban đêm Với những lái xe chuyên nghiệp, chạy xe ban đêm với “đường thông - hè thoáng” cũng là một tiêu chí để họ lựa chọn thời gian làm việc Ngoài ra, do một số yếu tố xã hội khác như: Việc tăng cường kiểm soát vận tốc, tải trọng của các cơ quan chức năng cũng làm cho nhiều

lái xe (đặc biệt là các lái xe tải và xe khách đường dài) có thói quen sử dụng xe vào ban đêm để tránh sự kiểm soát

1.2.3 Tình hình tai nạn giao thông đường bộ

Cùng với việc gia tăng nhanh chóng về số lượng phương tiện tham gia giao thông, số vụ tai nạn giao thông cũng tăng lên hàng năm Theo số liệu thống kê (hình 1.2) của Ủy ban an toàn giao thông quốc gia [9], diễn biến tai nạn giao thông theo thời gian từ năm 1990 đến năm 2012 có thể chia ra 3 giai đoạn như sau:

Hình 1.2 Số liệu thống kê tai nạn giao thông hàng năm tại Việt Nam + Giai đoạn thứ nhất (từ năm 1990 đến năm 2002): Số người chết và người

bị thương liên quan đến tai nạn giao thông có khuynh hướng gia tăng, tương ứng với sự gia tăng của các vụ tai nạn giao thông Trong thời kỳ này, số lượng người chấn thương tăng 6,2 lần (từ 4.956 lên 30.999 người) và con số người chết tăng 5,8 lần (từ 2.268 lên 13.186 người)

+ Giai đoạn thứ hai (từ năm 2002 đến năm 2005): Số vụ tai nạn và người bị chấn thương hàng năm giảm mạnh khoảng 47% (từ 27.993 xuống 14.711 vụ) và 61% (từ 30.999 xuống 12.013 người) Điều này thể hiện những tích cực trong chính sách an toàn giao thông, các giải pháp cũng như các trương trình hành động được thực thi trong suốt thời gian từ năm 2000 đến năm 2005

+ Giai đoạn thứ ba (từ năm 2005 đến năm 2012): Số vụ tai nạn và số người

tử vong giảm nhẹ hơn trước Tuy nhiên, có sự dao động lên xuống trong xu hướng phát triển của số lượng người chết vì tai nạn giao thông kể từ năm 2002 đến nay Con số tử vong hàng năm giảm gần 30% (từ 13.186 trong năm 2002 xuống xấp xỉ 10.000 người trong năm 2012) Điều này thể hiện sự khác biệt trong cấu trúc tai nạn của người chết và người bị thương Thêm vào đó, các giải pháp được đề xuất phát huy chưa đầy đủ hiệu quả để ngăn cản tai nạn chết người

Theo các số liệu thống kê của nước ngoài thì xác suất xảy ra tai nạn giao thông về đêm lớn gấp 5 đến 8 lần so với ban ngày và số lượng vụ tai nạn giao thông xảy ra trong khoảng thời gian tối và đêm chiếm đến 50 % tổng số [42] Số liệu thống kê của Việt Nam về thời gian xảy ra tai nạn giao thông cũng phù hợp với thống kê của nước ngoài (hình 1.3)

0 500 1000

1.3 Đánh giá an toàn chuyển động của ô tô

An toàn chuyển động của ô tô là một đề tài hàng đầu luôn được các nhà khoa học, nhà sản xuất quan tâm nghiên cứu Có rất nhiều yếu tố có thể gây ra sự mất an

toàn chuyển động của ô tô Ở đây khái niệm An toàn được hiểu là khả năng hạn chế

được các nguy hiểm tiềm ẩn có thể xảy ra đối với phương tiện, người ngồi trên xe, người và phương tiện cùng tham gia giao thông An toàn chủ động liên quan đến

các thiết bị, kết cấu có chức năng ngăn cản hoặc làm giảm khả năng xe gặp tai nạn

Ví dụ như hệ thống phanh, lái, chiếu sáng, tín hiệu hay nói một cách khác chính

là các thiết bị, kết cấu giúp vận hành chiếc xe một cách an toàn Còn đối với an toàn

bị động, đó là các thiết bị, kết cấu nhằm mục đích hạn chế thương vong, tổn thất khi tai nạn xảy ra Ví dụ như: dây đai an toàn, túi khí, các kết cấu thân vỏ có khả năng hấp thụ xung lực khi va chạm

Trên quan điểm nghiên cứu về an toàn bị động, mức độ an toàn được thể hiện thông qua việc đánh giá mức độ nguy hiểm

Trên quan điểm nghiên cứu về an toàn chủ động, người ta quan tâm tới quá trình vận hành ô tô, các giải pháp giúp người lái điều khiển ô tô an toàn chính xác Mức độ an toàn được đánh giá trên cơ sở khả năng tránh được tai nạn trong những điều kiện cụ thể

Để nghiên cứu về mức độ an toàn thì trước tiên cần phải nghiên cứu về mối quan hệ giữa Người - Ô tô - Đường Trong từng tình huống giao thông cụ thể, các yếu tố này sẽ ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp lẫn nhau

Để đánh giá tính an toàn chuyển động của ô tô thì nhất thiết phải đề cập đến

“động lực học chuyển động của ô tô”

Trong nghiên cứu lý thuyết động lực học chuyển động của ô tô có thể tách ra thành ba hướng chính là: chuyển động thẳng, chuyển động quay vòng và tính êm dịu chuyển động Về an toàn chuyển động cũng được nghiên cứu theo ba hướng đó

và chủ yếu tập trung vào quỹ đạo chuyển động của ô tô

Việc nghiên cứu quỹ đạo chuyển động của ô tô sẽ phải đặt trong hệ tọa độ không gian ba chiều, tức là xem xét với các điều kiện không gian đầy đủ Đối với ô

tô, có thể xem xét quỹ đạo của ô tô trong mặt phẳng đường (tọa độ hai chiều) đồng thời sẽ phải xem xét đến ảnh hưởng kết cấu đặc trưng trong không gian Trong các

tài liệu hiện nay gọi chung là: Động lực học chuyển động của ô tô, nhằm mục tiêu

khảo sát quỹ đạo của ô tô trong mặt phẳng nền đường

Ngoài ra, các yếu tố môi trường cũng ảnh hưởng rất lớn đến tính an toàn chuyển động của ô tô Do vậy, khi đánh giá an toàn chuyển động của ô tô, nhất thiết phải đề cập đến yếu tố môi trường, điều kiện giao thông tại thời điểm đánh giá

1.4 Phân tích, đánh giá những nghiên cứu có liên quan đến an toàn chuyển động của ô tô và đèn chiếu sáng phía trước của ô tô

1.4.1 Các tác giả trong nước

- Cuốn sách “Kỹ thuật chiếu sáng - Chiếu sáng tiện nghi và hiệu quả năng

lượng” [10] của Lê Văn Doanh, Đặng Văn Đào, Lê Hải Hưng và các tác giả khác,

trình bầy kiến thức cơ bản về kỹ thuật chiếu sáng và công nghệ chiếu sáng hiện đại Các chương giới thiệu khái niệm cơ bản về ánh sáng và kỹ thuật chiếu sáng đường giao thông có thể tham khảo làm cơ sở để nghiên cứu khoảng không gian chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng quan sát của người lái trong những điều kiện chiếu sáng khác nhau

- Các tác giả Bùi Xuân Cậy, Nguyễn Văn Hùng… trong cuốn sách “An toàn giao thông đường bộ” [9] giới thiệu những khái niệm mới về an toàn giao thông và

rủi ro tai nạn; giới thiệu một số mô hình nghiên cứu tai nạn trên thế giới Các nghiên cứu về an toàn giao thông có thể tham khảo, trích dẫn trong quá trình nghiên cứu về an toàn chuyển động của ô tô

- Công trình nghiên cứu khoa học “Điều tra tai nạn giao thông” [12] của tác

giả Đỗ Đình Hòa giới thiệu một cách hệ thống cơ sở pháp lý, những lý luận cơ bản

và trình tự tổ chức tiến hành các hoạt động điều tra tai nạn giao thông Các phần nghiên cứu về diễn biến tai nạn, quá trình xử lý, phản ứng của người lái trước khi xảy ra tai nạn có thể tham khảo, trích dẫn trong quá trình nghiên cứu đánh giá an toàn chuyển động của ô tô

Asia experts meeting on Headlamps” [36] có kỷ yếu gồm các báo cáo khoa học giới

thiệu về tiêu chuẩn kỹ thuật của đèn chiếu sáng phía trước ô tô, so sánh giữa các

tiêu chuẩn, các yêu cầu kỹ thuật của từng loại đèn, giới thiệu các trang thiết bị, phòng thí nghiệm để kiểm tra đèn…

- Đề tài luận án phó tiến sĩ khoa học kỹ thuật của tác giả Phạm Hữu Nam,

“Nghiên cứu phương pháp đánh giá hiệu quả phanh ô tô” [14], tác giả đã có những

nghiên cứu về các nhân tố ảnh hưởng đến sự bám giữa bánh xe với mặt đường, nghiên cứu mô hình toán học, động lực học quá trình phanh ô tô cũng như tính ổn định hướng chuyển động của ô tô

1.4.2 Các tác giả nước ngoài

- Tác giả К.М.ЛЕВИТИН [42] đã tổng hợp và tóm tắt rất nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến đèn chiếu sáng phía trước cũng như các vấn đề liên quan đến an toàn chuyển động của ô tô trong các điều kiện tầm nhìn hạn chế khác nhau Trên cơ sở tính toán được tầm nhìn của người lái, tác giả đã xây dựng các công thức đánh giá an toàn chuyển động của xe bằng cách sử dụng các tính toán vận tốc, quãng đường phanh trong lý thuyết ô tô Một số thí nghiệm đã được thực hiện để kiểm chứng các công thức lý thuyết

Phần nghiên cứu lý thuyết về an toàn chuyển động cũng như đánh giá an toàn chuyển động của xe có thể tham khảo và trích dẫn cũng như là cơ sở lý thuyết

để nghiên cứu ứng dụng trong luận án

Các nghiên cứu về hiệu quả chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước, cấu tạo đèn và các hệ thống tiêu chuẩn đèn: Do quan điểm của một số quốc gia về an toàn liên quan đến đặc tính quang học chùm sáng đèn chiếu sáng phía trước có khác nhau nên hệ thống các tiêu chuẩn đèn chiếu sáng phía trước cũng khác nhau Tác giả đã giới thiệu một số nghiên cứu về vấn đề này và trong thực tiễn, chủ đề này vẫn đang được nhiều nhà khoa học quan tâm và tiếp tục nghiên cứu

- Các tác giả Burkard Wordenweber, Jorg Wallaschek… trong cuốn sách

“Automotive lighting and Human Vision” [22] đã giới thiệu nhiều thành tựu nghiên

cứu, các quy định kỹ thuật liên quan đến tầm nhìn của người lái và đèn chiếu sáng phía trước ô tô, tài liệu được chia thành 4 phần:

Phần thứ nhất: Nghiên cứu về tầm nhìn - khả năng quan sát của con người Trong phần này các tác giả đã hệ thống một số kết quả nghiên cứu về cấu trúc của mắt, khả năng nhìn của mắt, các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng nhìn của mắt như kích thước, hình dáng vật quan sát, mầu sắc, độ tương phản giải thích bản chất một số hiện tượng mà mắt người không quan sát được trong điều kiện chiếu sáng nhất định

Phần thứ hai: Nghiên cứu về đèn chiếu sáng phía trước lắp trên ô tô và các loại đèn tín hiệu khác Trong phần này các tác giả đã tóm tắt lịch sử phát triển của công nghệ chế tạo đèn chiếu sáng phía trước; kết cấu của các loại đèn chiếu sáng phía trước, bóng đèn; quy định về lắp đặt đèn trên ô tô, các điểm khác biệt giữa quy định, tiêu chuẩn đèn chiếu sáng phía trước của một số nước trên thế giới; hướng phát triển của công nghệ chế tạo đèn chiếu sáng phía trước thông minh

Phần thứ ba: Nghiên cứu về ảnh hưởng (không có lợi) của đèn chiếu sáng phía trước tới người lái Trong phần này, tác giả giới thiệu các nghiên cứu liên quan đến hai vấn đề tồn tại lớn nhất khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước để chiếu sáng

đường đó là: Khả năng quan sát của mắt ở vùng tối (vùng không hoặc ít được chiếu sáng) là rất khác so với ở vùng được chiếu sáng và Hiện tượng chói lóa gây ra bởi

đèn ô tô đi ngược chiều Tác giả cũng đã giới thiệu một số kết quả nghiên cứu về độ chói, mức độ giảm tầm nhìn của người lái khi có xe ô tô đi ngược chiều, khả năng phục hồi của mắt ngay sau khi bị gây chói, sự điều tiết của mắt khi bị chói Tác giả

đã đưa ra kết luận là việc nghiên cứu mối quan hệ giữa ưu tiên tăng khả năng quan sát của người lái bằng chiếu sáng đèn với những yêu cầu giảm khả năng gây chói cũng của đèn là một vấn đề rất quan trọng và cần tiếp tục được nghiên cứu, đặc biệt

nó sẽ có những ứng dụng thiết thực trong việc phát triển các thế hệ đèn chiếu sáng phía trước thông minh

Phần thứ tư: Giới thiệu về các ứng dụng cơ - điện tử trong công nghệ chế tạo đèn chiếu sáng phía trước Hệ thống cân bằng, điều chỉnh hướng đèn chiếu sáng phía trước, các thế hệ đèn chiếu sáng phía trước thông minh tự động lựa chọn chế

độ, vùng chiếu sáng theo điều kiện môi trường hoạt động của xe Hướng phát triển của công nghệ đèn chiếu sáng phía trước trong tương lai

- Tác giả Jason Clark trong công trình “Nighttime Driving Evaluation of the Effects of Disability and Discomfort Glare from Various Headlamps under Low and Hight Light Adaptation Levels [29] đã đánh giá sự ảnh hưởng của chói lóa bất

lực và chói lóa mất tiện nghi đến tầm nhìn của người lái trong đêm khi sử dụng một

số loại đèn chiếu sáng phía trước chiếu gần và chiếu xa

- Tác giả Douglas Mace, Philip Garvey và các tác giả khác trong công trình

“Countermeasures for reducing the effects of headlight glare” [25] đã nghiên cứu

sự hình thành các nguồn gây chói đối với người lái, mối quan hệ qua lại giữa yêu cầu chiếu sáng đường và khả năng không gây chói mắt cho người lái xe ngược chiều Trên cơ sở các số liệu thí nghiệm để đưa ra các giải pháp nhằm làm giảm ảnh hưởng do sự chói mắt gây ra bởi đèn chiếu sáng phía trước

- Trong nghiên cứu của John Van Derlofske “Glare and nighttime roadway visibility” [30], tác giả đã tập trung vào các ảnh hưởng của độ chói đèn chiếu sáng

phía trước làm suy giảm tầm nhìn của người lái xe ngược chiều, tiến hành thí nghiệm so sánh mức độ gây chói của một số loại đèn chiếu sáng phía trước ô tô, trên cơ sở đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật cũng như sửa đổi các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định đối với đèn chiếu sáng phía trước

- Tác giả Hứa Hồng Quốc trong cuốn sách “Sự cố kỹ thuật ô tô” [43] giới

thiệu các vấn đề về lý luận và thực tiễn có liên quan tới sự cố kỹ thuật của ô tô, các phương pháp nghiên cứu tai nạn giao thông, quá trình diễn biến và hậu quả xảy ra tai nạn ô tô, phương pháp xác định các tham số gây ra tai nạn ô tô, thí nghiệm va chạm ô tô, cơ sở lý luận của mô hình thí nghiệm va chạm Các nghiên cứu về quá trình xảy ra tai nạn có thể tham khảo và trích dẫn trong quá trình nghiên cứu đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong khuôn khổ nghiên cứu của luận án

1.4.3 Những vấn đề còn tồn tại theo hướng nghiên cứu của luận án

Đối với đề tài nghiên cứu của các tác giả trong nước

Cho đến nay, vẫn còn quá ít các tác giả trong nước có các đề tài nghiên cứu

về đèn chiếu sáng phía trước lắp trên ô tô Do vậy, các nội dung nghiên cứu về lĩnh vực này có nhiều tính mới Ngoài ra, việc tiến hành các thí nghiệm để đo khoảng chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước, khả năng quan sát của người lái trong các điều kiện môi trường giao thông cụ thể ở Việt Nam cũng rất cần thiết cho việc nghiên cứu đánh giá hiện trạng giao thông của Việt Nam

Đối với đề tài nghiên cứu của các tác giả nước ngoài

- Nhóm các đề tài nghiên cứu về đèn chiếu sáng phía trước của ô tô: Cùng với sự tiến bộ rất nhanh của khoa học, công nghệ trong thời gian gần đây, các đề tài nghiên cứu về kết cấu đèn, các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước sẽ luôn là đề tài có tính mới và được nhiều nhà khoa học cũng như các hãng sản xuất quan tâm

- Nhóm đề tài nghiên cứu đánh giá an toàn chuyển động: Đã có khá nhiều nghiên cứu đưa ra các công thức lý thuyết để đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong điều kiện tầm nhìn hạn chế Tuy nhiên, bản thân khái niệm tầm nhìn còn phụ thuộc nhiều yếu tố nên việc xây dựng các công thức lý thuyết cũng bị giới hạn bởi quan điểm về an toàn cũng như việc lựa chọn thông số đầu vào của người nghiên cứu Do vậy, vẫn có thể xây dựng các công thức mới trong các điều kiện cụ thể

Về mặt thực nghiệm, các kết quả thí nghiệm đã được công bố trước đây được tiến hành với những loại đèn chiếu sáng phía trước thông dụng từ những năm

1970, do đó, các kết quả này không hoàn toàn phù hợp với các thế hệ đèn chiếu sáng phía trước đang sử dụng phổ biến hiện nay Ngoài ra, điều kiện giao thông, môi trường, phương tiện ở các nước cũng có sự khác nhau nên về mặt thí nghiệm, các kết quả thí nghiệm mới là hết sức cần thiết cho việc đánh giá an toàn chuyển động của ô tô tại Việt Nam

Quan điểm về an toàn khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước của một số nước, khu vực có khác nhau dẫn đến hệ thống tiêu chuẩn về đèn chiếu sáng phía trước cũng có sự khác biệt Do đó, có nhiều đề tài đã tập trung nghiên cứu, so sánh

về khả năng chiếu sáng cũng như gây chói của các nhóm đèn chiếu sáng phía trước được thiết kế theo các tiêu chuẩn khác nhau Chính vì vậy, đối với các loại đèn được thiết kế mới hoặc ứng dụng công nghệ mới rất cần có các thử nghiệm, so sánh

để đánh giá chất lượng, an toàn Đặc biệt là trong điều kiện của Việt Nam, khi hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho đèn ô tô đang dần từng bước được hoàn thiện và bắt buộc áp dụng

- Nhóm đề tài nghiên cứu về tầm nhìn của người lái: Do có quá nhiều thông

số ảnh hưởng tới tầm nhìn của người lái nên rất cần các nghiên cứu chuyên sâu theo từng điều kiện cụ thể Đặc biệt đối với mỗi một quốc gia, vùng miền, đặc điểm môi trường, con người và phương tiện là không giống nhau nên các kết quả nghiên cứu

đã công bố chỉ mang tính chất tham khảo

Khai thác, ứng dụng kết quả của các đề tài đã công bố phục vụ mục tiêu nghiên cứu

- Các đề tài đã công bố giúp định hướng việc nghiên cứu và củng cố cơ sở khoa học của đề tài

- Một số công thức lý thuyết, kết quả thí nghiệm đã công bố có thể được tham khảo và sử dụng trong đề tài

1.5 Nội dung nghiên cứu và giới hạn của đề tài

Nội dung nghiên cứu của đề tài: Do các vấn đề liên quan đến bài toán đánh

giá an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước

là rất rộng, phụ thuộc nhiều vào các yếu tố môi trường, vì vậy, trong phạm vi nghiên cứu của luận án chỉ tập trung giải quyết các nội dung chính sau:

- Nghiên cứu lý thuyết về tầm nhìn thấy đối tượng trên đường của người lái, nghiên cứu xây dựng phương pháp đo tầm nhìn thấy đối tượng trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước trong các điều kiện khác nhau

- Nghiên cứu thực nghiệm đo một số thông số liên quan như: Hệ số bám của đường thử, hệ số hiệu quả phanh của xe thí nghiệm

- Trên cơ sở xác định được tầm nhìn của người lái trong điều kiện sử dụng đèn chiếu sáng phía trước, khả năng phanh của ô tô và các thông số liên quan, tiến hành tính toán vận tốc an toàn của ô tô trong điều kiện chiếu sáng đó

- Các kết quả thí nghiệm và kết quả tính toán lý thuyết là cơ sở khoa học để kiến nghị và đề xuất với các cơ quan quản lý trong việc nâng cao chất lượng đèn chiếu sáng phía trước ô tô và khuyến cáo vận tốc an toàn của ô tô phù hợp với điều kiện chiếu sáng đường

Giới hạn của đề tài:

- Trong khuôn khổ luận án chỉ xem xét đánh giá an toàn chuyển động của ô

tô trong mô hình chuyển động thẳng, chưa xét đến các trường hợp mất an toàn khi ô

tô bị lệch khỏi hành lang phanh

- Đối với ô tô thí nghiệm, chỉ tiến hành với loại xe được trang bị hệ thống đèn chiếu sáng phù hợp với quy chuẩn quốc gia

- Các thí nghiệm đánh giá an toàn chuyển động được thực hiện trong điều kiện hạn chế một số thông số ảnh hưởng như các nguồn gây chói cho người lái, trời mưa hoặc có sương mù, đường thử trơn, ướt, không bằng phẳng, vật quan sát di động

1.6 Kết luận Chương I

Trên cơ sở các nghiên cứu tổng quan có thể rút ra một số kết luận sau:

- Với mục tiêu là nghiên cứu về an toàn chuyển động của ô tô, vận tốc an toàn của ô tô trong đêm, trên cơ sở đó đề xuất một số giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông trong đêm, nội dung của đề tài đã đi thẳng vào vấn đề đang có tính cấp thiết và được xã hội quan tâm

- Chưa có nghiên cứu trong nước nào về an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước Các nghiên cứu về đèn chiếu sáng phía trước lắp trên ô tô và các nghiên cứu về vận tốc an toàn, quỹ đạo chuyển động của ô

tô cũng chưa nhiều và thiếu hệ thống

- Việc nghiên cứu đánh giá an toàn chuyển động của ô tô cần phải được thực hiện trong những điều kiện môi trường cụ thể, lựa chọn các tình huống giao thông tiêu biểu, phù hợp với thực tế, bảo đảm tính khả thi và độ tin cậy khi tiến hành thí nghiệm

- Nghiên cứu mối quan hệ Người lái - Phương tiện - Môi trường dưới góc độ

an toàn chuyển động của ô tô sẽ làm rõ thêm các thông số, yếu tố ảnh hưởng tới tính an toàn chuyển động của ô tô trong điều kiện sử dụng đèn chiếu sáng phía trước

- Tầm nhìn của người lái ô tô khi vận hành ô tô trong đêm phụ thuộc rất nhiều vào khả năng chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước Yếu tố này là thông

số ảnh hưởng trực tiếp tới an toàn chuyển động của ô tô Do vậy, rất cần có các nghiên cứu sâu về mối quan hệ giữa tầm nhìn của người lái với khả năng chiếu sáng của đèn chiếu sáng phía trước

- Có thể tham khảo các công thức lý thuyết từ một số nghiên cứu của nước ngoài về đánh giá an toàn chuyển động của ô tô, trên cơ sở đó nghiên cứu, thí nghiệm đánh giá trong điều kiện thực tế ở Việt Nam

CHƯƠNG II CƠ SỞ KHOA HỌC XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ AN TOÀN CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRONG ĐÊM KHI SỬ DỤNG ĐÈN CHIẾU SÁNG PHÍA TRƯỚC

2.1 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước có thể phân thành 3 nhóm như sau:

- Nhóm các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng quan sát, điều khiển phương tiện gồm: Thị lực của người lái, chiếu sáng phía trước, mầu sắc ánh sáng, mầu sắc và kích thước của vật quan sát, kính chắn gió, tình trạng chiếu sáng đường phố, hiện tượng chói lóa, thời gian lái xe, kỹ năng lái xe, tuổi của người lái

- Nhóm các yếu tố ảnh hưởng do kết cấu của phương tiện gồm: Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phanh của ô tô, hệ thống lái, hệ thống đèn chiếu sáng phía trước thông minh, các tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật đối với phương tiện

- Nhóm các yếu tố môi trường bao gồm: Kết cấu mặt đường, điều kiện thời tiết, các phương tiện cùng tham gia giao thông, hệ thống các biển báo, tín hiệu giao thông

Việc nghiên cứu quá trình hình thành, mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố tới

an toàn chuyển động của ô tô sẽ giúp lựa chọn chính xác các thông số phù hợp và

có ý nghĩa nhất cho quá trình đánh giá an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi

sử dụng đèn chiếu sáng phía trước Đồng thời, qua việc nghiên cứu này sẽ loại bỏ

và hạn chế một số thông số có ảnh hưởng tới an toàn chuyển động nhưng nằm ngoài phạm vi nghiên cứu

Các yếu tố ảnh hưởng đến an toàn chuyển động của ô tô được nghiên cứu ở đây thuộc phạm vi an toàn chủ động Không xét đến các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình và sau khi xảy ra tai nạn

Hình 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới an toàn chuyển động của ô tô trong đêm khi sử dụng đèn chiếu sáng phía trước

2.2 Mắt người và thị giác

Mắt là cơ quan cảm thụ ánh sáng, có cấu trúc vô cùng tinh vi Mắt người có dạng hình cầu, đường kính khoảng 2,4 cm, nặng khoảng 7 gam Sơ đồ bổ dọc của mắt, từ ngoài vào trong được mô tả trong hình 2.2 [10], gồm có: Ngoài cùng là lớp

Các yếu tố

từ cơ cấu, thiết bị an

phương tiện

Các yếu tố

trường giao thông

- Mắt người và thị giác;

- Đèn chiếu sáng phía trước;

- Chiếu sáng đường phố;

- Sức khỏe của người lái;

- Kỹ năng lái xe;

- Thói quen lái xe;

- Kính chắn gió phía trước

- Kết cấu, mầu sắc của mặt đường

và các đối tượng tham gia giao thông;

- Hệ thống biển báo, tín hiệu giao thông;

- Các quy định về vận tốc, khoảng cách;

- Điều kiện thời tiết khi tham gia giao thông

- Hệ thống phanh;

- Hệ thống lái;

- Hệ thống đèn chiếu sáng phía trước thông minh;

- Các tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật

giác mạc mềm và trong suốt (1), rồi đến một lớp màng mống mắt hay còn gọi là lòng đen (2), có tác dụng chắn sáng Chính giữa lòng đen có lỗ nhỏ, hình tròn, gọi

là con ngươi (4) Phía sau con ngươi là thuỷ tinh thể (3) tác dụng như một thấu kính hội tụ Thuỷ tinh thể được đặt trong một chất lỏng trong suốt chiết suất n = 1,336 gọi là thuỷ tinh dịch (5) Đáy mắt phía trong được phủ một màng gọi là võng mạc (6) vừa là màn ảnh vừa là bộ phận thu nhận ánh sáng Chính giữa võng mạc có một vòng tròn nhỏ, đường kính chừng 1 mm, gọi là điểm vàng (7), đây là nơi nhạy sáng nhất của võng mạc Võng mạc được bao phủ bằng các tế bào thần kinh dạng prôtêin, thực chất đây là các tế bào quang điện liên hệ với não bộ bằng các dây thần kinh thị giác (8) biến đổi tín hiệu sáng thành tín hiệu điện phù hợp với ánh sáng kích thích vào nó Các cơ (9) giúp mắt có thể xoay trong hốc mắt để định hướng trục nhìn

Hình 2.2: Cấu tạo của mắt người

2.2.1 Hệ thống quang học của mắt

Ta có thể hình dung mắt giống một camera như hình 2.3 [10], trong đó: Con ngươi tương tự cơ cấu điều chỉnh độ mở ống kính, thuỷ tinh thể là một thấu kính hai mặt lồi bằng chất trong suốt, đàn hồi và có thể thay đổi độ cong để điều tiết hình ảnh hội tụ đúng võng mạc Hoạt động điều tiết của thuỷ tinh thể tương

tự bộ phận điều chỉnh tiêu cự, còn võng mạc tương tự lớp nhạy ánh sáng hay màn

ảnh camera Sự điều tiết của mắt nhằm mục đích làm cho các hình ảnh xa, gần rơi đúng trên võng mạc với độ sáng thích hợp giúp ta nhìn rõ các vật

Hình 2.3: Cơ chế nhìn của mắt

Có hai loại tế bào thị giác:

- Tế bào hình nón có số lượng khoảng 7 triệu, chúng được phân bố chủ yếu ở vùng giữa võng mạc và được kích thích bằng mức chiếu sáng cao, còn gọi là thị giác ngày (photopic vision), các tế bào hình nón bảo đảm chức năng nhận biết mầu

- Tế bào hình que nhiều hơn tế bào hình nón (khoảng 130 triệu) và bao phủ vùng còn lại của võng mạc, tuy nhiên vùng này vẫn có lẫn một số tế bào hình nón Các tế bào hình que được kích thích bằng mức chiếu sáng thấp, còn gọi là thị giác đêm (stocopic vision) và chỉ tạo ra nhận biết mầu đen trắng Vì vậy, khi chiếu sáng

ở mức độ quá thấp, ta không thể phân biệt được mầu của các vật Không có một ranh giới rõ rệt đối với hai loại tế bào này, chúng hoạt động nhiều hay ít còn phụ thuộc vào mức độ chiếu sáng, nhất là trong miền trung gian giữa thị giác ngày và thị giác đêm

Trong thực tế việc sử dụng thị giác ngày hoặc đêm để đánh giá đặc tính thị giác trong miền trung gian giữa ngày và đêm là không chính xác và cho đến nay vẫn chưa có các định nghĩa cũng như tiêu chuẩn đối với đặc tính thị giác trong vùng này Trong một vài năm gần đây, các nhà khoa học đã phát triển một khái niệm mới tạm gọi là thị giác chiều (mesopic vision) Tuỳ thuộc vào mức độ chiếu sáng mà ta

sử dụng các khái niệm thị giác tương ứng để nghiên cứu: Thị giác ngày được áp

nhỏ hơn 0,01 cd/m2, thị giác chiều được xét đến khi độ sáng nằm trong khoảng từ

0,01 đến 10 cd/m2

Độ nhạy của mắt đối với ánh sáng phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng Bảng 2.1: Liệt kê các đặc tính thị giác của mắt người.[10]

Đặc tính thị giác Thị giác ngày Thị giác đêm

Tế bào cảm quang Hình nón, đáy 0,005 mm,

cao 0,07 mm

Hình que, dài 0,07 mm đường kính 0,002 mm

Phân bố tế bào 150000/mm2, giữa võng

phản

Kém, ít nhạy với độ tương phản

Với các bước sóng khác nhau thì tiêu cự của thuỷ tinh thể ứng với chúng

cũng khác nhau Ánh sáng vàng đạt hiệu quả lớn nhất vì chúng hội tụ đúng trên

võng mạc Tia sáng mầu xanh da trời hội tụ trước võng mạc một chút, trong khi đó

tia mầu đỏ lại hội tụ sau võng mạc một chút Các tế bào hình nón chỉ cảm nhận

được các tia sáng có bước sóng nằm giữa 380 nm (ở đó chúng bắt đầu cảm nhận

được) đến bước sóng 780 nm (ở đó chúng mất nhạy cảm) Đường cong đánh giá

hiệu quả cảm nhận ánh sáng của mắt theo bước sóng ánh sáng được cho ở hình 2.4

Trong ánh sáng ban ngày, mắt nhạy cảm nhất với ánh sáng vàng lục có bước

sóng 555 nm, còn trong đêm, mắt nhạy cảm với mầu lục có bước sóng 510 nm

Đường cong hiệu quả cảm nhận ánh sáng đối với thị giác đêm V’(λ) lệch về phía trái

của đường hiệu quả cảm nhận ánh sáng ngày V(λ) khoảng 50 nm Bảng 2.2 trình bầy

độ nhạy của mắt đối với các bước sóng ánh sáng trong vùng nhìn thấy trong điều kiện nhìn ban ngày và ban đêm [10]

Bảng 2.2 Độ nhạy của mắt người

(V(λ) Hệ số hiệu quả cảm nhận ánh sáng ban ngày của mắt

V’(λ) Hệ số hiệu quả cảm nhận ánh sáng ban đêm của mắt)

Hình 2.4 mô tả đường V’(λ) và V(λ) của mắt người [10]

Hình 2.4: Đường V(λ) ban ngày và V’(λ) ban đêm của mắt người

2.2.2 Một số tính năng thị giác

Khả năng phân biệt

Khả năng phân biệt (thị lực) được xác định bằng góc mà người quan sát có thể phân biệt được hai điểm hoặc hai vạch đặt gần nhau Hai điểm trong không gian được người quan sát nhìn và phân biệt một cách rõ ràng nếu hình ảnh do nó tạo nên cảm giác của hai tế bào thần kinh thị giác khác nhau, tương ứng với góc nhìn cỡ 17.10-3 độ, đó là khả năng phân biệt của mắt

Sự nhìn thấy là bình thường nếu góc phân biệt là 1 phút Để đọc sách cần góc phân biệt từ 3-5 phút Khả năng phân biệt được xem xét khi xác định tiêu chuẩn

độ rọi cho các công việc khác nhau Trên hình 2.5 bên trái, mắt chỉ phân biệt được một điểm sáng do ảnh của hai điểm sáng rơi vào cùng một tế bào cảm quang còn trên hình bên phải mắt có thể phân biệt được hai điểm [10]

Nói chung vật có kích thước càng lớn thì càng dễ phân biệt, giữa kích thước

d của vật và khoảng cách nhìn D có quan hệ với nhau và có liên quan đến độ rọi

Hình 2.5: Khả năng phân biệt của mắt

Sự thích ứng thị giác

Mắt phải hoạt động trong những điều kiện chiếu sáng hết sức khác nhau, từ nơi có độ rọi cao hàng vạn lux như ngoài trời nắng đến những nơi có độ rọi thấp vài