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