Analýza a porovnání reakčních časů signálních světel automobilů s luminiscenčními diodami LED a žárovkami

Analýza a porovnání reakčních časů signálních světel automobilů s luminiscenčními diodami LED a žárovkami

Vladimír Kuběna, Autopal Nový Jičín

Především v poslední době se mnozí výrobci automobilů snaží zaujmout zákazníka různými netradičními vzhledovými prvky (např. osvětlovací technikou, celkovým designem automobilu atd.). S nástupem nových světelných zdrojů v osvětlovací technice, zejména LED, xenonových výbojek HID, svíticích trubic atd., se zároveň zvyšuje bezpečnost silničního provozu.

V poslední době patří do standardní výbavy automobilů třetí brzdové světlo – HMSL – High Mounted Stop Lamp (od roku 1994 v ČR u všech nově homologovaných automobilů povinně). S luminiscenčními diodami LED, jejichž reakční čas je kratší než u klasických žárovek, může teoreticky řidič, který zpozoruje světelný signál v rychlosti 100 km/h, „ušetřit“ až pět metrů. Podle statistik by tento systém mohl vést ke snížení počtu dopravních nehod až o 4 %.

Cílem našeho úkolu bylo ověřit tuto teorii v praxi a ukázat také přínos diod LED umístěných v brzdovém světle i ve třetím brzdovém světle.

Popis experimentu

Testy byly uskutečňovány ve dvou etapách:

1. Statické testy. Staticky jsme ve dne i v noci měřili reakční čas (tj. dobu mezi vznikem signálu a jeho registrací tlačítkem) člověka na světelné signály na vozovce se simulovaným silničním provozem. K testům byla použita dvě vozidla, přičemž jedno bylo vybaveno speciálním zařízením k současnému uchycení dvou párů zadních sdružených svítilen R/L – rear lamp (jeden pár s LED a druhý s žárovkami) a dvou třetích brzdových svítilen HMSL (opět LED a žárovky; obr. 1) a ve druhém bylo nainstalováno měřicí zařízení (obr. 2). Testující osoby měly stisknout dané tlačítko v okamžiku, kdy příslušný světelný signál zpozorovali.

2. Dynamické testy. Měřili jsme také reakční čas testujících osob v reálném silničním provozu. Tato část testů se uskutečnila pouze v nočních podmínkách. Pro zachování bezpečnosti silničního provozu nebylo možné použít zařízení uvedená v bodě 1, a proto byly v průběhu testů sdružené signální svítilny i třetí brzdové svítilny postupně zaměňovány.

Testující osoby

Statických i dynamických testů se zúčastnilo 21 mužů a žen ve věkovém rozpětí 25 až 55 let. Ženy a muži v denní i noční části testů byli zastoupeni přibližně v padesátiprocentním poměru.

Tab. 1. Statické testy - naměřené hodnoty reakční doby

Vybavení

Pro samotné testy byla použita dvě osobní vozidla vybavená bezdrátovou komunikační soupravou, která umožňuje předávat binární informace při konstantním přenosovém zpoždění 64 ms pro jeden směr. V prvním vozidle byl instalován „přepínač“ pro spínání jednotlivých kombinací statického testu a ve druhém vozidle bylo umístěno tlačítko pro samotné zaznamenání reakčního času, připojené k přenosnému počítači se softwarem LabView. Výstupem byl textový soubor s hodnotami reakčních časů a průměrnou hodnotou pro každou z kombinací.

Popis testu

Statické testy se konaly v denních nebo nočních hodinách na rovném suchém úseku vozovky. Vzdálenost mezi testovacími vozidly byla 50 m. První vozidlo bylo přímo viditelné z druhého vozidla. Pro zajištění co nejobjektivnějších výsledků byl na vozovce simulován provoz (chodci a automobily). Dynamické testy se uskutečnily na okruhu tvořeném z 50 % dálnicemi a z 50 % vozovkami uvnitř města. Celková délka okruhu činila asi 4,5 km. Vzdálenost mezi testovacími vozidly se měnila v rozmezí 10 až 150  m v závislosti na rychlosti. Každý testovaný subjekt byl v průběhu patnáctiminutové jízdy nucen reagovat v průměru 30krát.

Metodika a průběh měření

Všechny testy se uskutečnily podle tohoto schématu:

1. Příprava testující osoby a vysvětlení průběhu testu.
2. Zapsání jména a spuštění programu v počítači.
3. Stisknutí tlačítka READY – připraven.
4. Rozsvícení dané kombinace signálních svítilen.
5. Stisknutí tlačítka pro měření reakčních časů a zápis hodnoty do programu.
6. Opakování přibližně 30krát.
7. Konec testu, uložení všech naměřených hodnot do textového souboru.
8. Zpracování výsledků.

Výsledky – statické testy

V průběhu denních testů vykázaly sdružené svítilny vybavené LED o 40 % kratší reakční časy v porovnání s klasickými žárovkami. V průběhu nočních testů byl tento zisk 36  %. Všeobecně lze říci, že v porovnání s nocí jsou reakční časy ve dne vždy delší. Také reakční časy mužů byly v průměru kratší než reakční časy u žen. Je možné konstatovat, že používání sdružených svítilen a třetích brzdových svítilen vybavených LED vede ke zrychlení reakce řidiče motorového vozidla.

Výsledky – dynamické testy (tab. 2, obr. 4)

Dynamické testy navíc prokázaly ještě větší prohloubení rozdílů v rychlosti reakce řidiče na svítilny se žárovkou na rozdíl od svítilny s LED. Tyto rozdíly jsou při použití LED zvlášť patrné, a to jak ve městě, tak i na dálnici. Rozdíly se projevují také mezi ženami a muži, což je možné zdůvodnit většími zkušenostmi mužů jako řidičů. Zkrácení reakčních časů se pro jednotlivé kombinace a situace pohybuje od 65 ms do 93 ms, průměrná hodnota dosahuje 88 ms. Kupodivu nebyly danými testy prokázány velké rozdíly mezi jednotlivými sdruženými svítilnami při jízdě na dálnici a ve městě.

Tab. 2. Dynamické testy – reakční doba při různých zadních signálních světlech

Závěr

Účelem dynamických testů v reálném silničním provozu bylo potvrdit, popř. vyvrátit dříve publikované výsledky teoretických testů a také testů vykonaných v praxi. Výsledky testů popsaných v tomto příspěvku ukázaly, že použití LED v automobilových sdružených svítilnách je přínosem v bezpečnosti silničního provozu. Rovněž je zřejmé, že potenciální úspora v brzdné dráze může za určitých podmínek dosáhnout až 2,5 m, tzn. řidič jedoucí za vozidlem s luminiscenčními diodami LED začne brzdit při rychlosti 100 km/h o 2,5 m dříve než řidič vozidla jedoucí za automobilem se sdruženými svítilnami se žárovkami. Navíc jsou-li použity luminiscenční diody LED ve všech brzdových světlech (levé i pravé brzdové světlo a HMSL), je tento efekt velmi zvýrazněn. Tato skutečnost byla prokázána při denních i nočních testech. Bylo také zjištěno, že reakční čas byl obecně kratší u mužů než u žen, což může být výsledkem různých zkušeností a počtu hodin celkem strávených řízením motorového vozidla. Používání luminiscenčních diod LED v automobilovém osvětlení je pro koncového zákazníka výhodou, nejen z hlediska vzhledu, ale také bezpečnosti. Vzhledem k velkému pokroku ve vývoji luminiscenčních diod lze předpokládat rostoucí počet jejich aplikací v následujících letech.