Optimierung von Frontscheinwerferlichtverteilungen anhand wahrnehmungsphysiologischer Kriterien

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung von Kfz-Frontscheinwerferlichtverteilungen anhand wahrnehmungsphysiologischer Kriterien, um sowohl die subjektiv wahrgenommene als auch die objektive Sicherheit im nächtlichen Straßenverkehr zu erhöhen. Hierfür werden innerhalb und außerhalb geschlossener Ortschaften insgesamt vier Feldstudien zur Helligkeitswahrnehmung und Objektdetektion durchgeführt. Die durchgeführten Studien zur Helligkeitswahrnehmung zeigen, dass der hierfür relevante Bereich sich bis zu einer Entfernung von 32 m vor dem Fahrzeug erstreckt. Des Weiteren zeigen die Studien, dass die Helligkeitswahrnehmung von Fahrzeugführern sowohl von der Fahrgeschwindigkeit als auch von dem bereits ohne die Kfz-Beleuchtung vorhandenen Leuchtdichteniveau auf der Fahrbahn abhängt. So werden gleiche Fahrbahnleuchtdichten bei höheren Fahrgeschwindigkeiten dunkler wahrgenommen. Wird das Leuchtdichteniveau der Fahrbahn erhöht, so ist ein exponentieller Anstieg der für das subjektive Sicherheitsgefühl erforderlichen Fahrbahnleuchtdichte aufgrund der relativen und logarithmischen Helligkeitswahrnehmung des Menschen zu beobachten. Insgesamt wird für die Auslegung von Frontscheinwerferlichtverteilungen für die Vorfeldausleuchtung eine durchschnittliche Fahrbahnleuchtdichte von 1,0 cd m^-2 empfohlen, um ein adäquates Sicherheitsgefühl hervorzurufen. Die Studien zur Objektdetektion zeigen, dass außerhalb geschlossener Ortschaften ein Visibility Level VL von 13,35 benötigt wird, um Objekte sicher zu detektieren. Zusätzlich ist das benötigte Visibility Level winkelabhängig. So erreicht das benötigte Visibility Level im fovealen Bereich des Sichtfelds seinen Maximalwert und nimmt in der Peripherie gaußförmig ab. Innerhalb geschlossener Ortschaften sind die Beleuchtungssituationen derart komplex, dass eine statische Optimierung von Frontscheinwerferlichtverteilungen nicht sinnvoll ist. Eine kamerabasierte und dynamisch voll adaptive Lichtverteilungsregelung ist im nächtlichen urbanen Verkehrsraum besser geeignet. Für diese Lichtverteilungsgenerierung ist der Negativkontrast dem Positivkontrast vorzuziehen, da die durchgeführten Studien zeigen, dass der durch die ortsfeste Straßenbeleuchtung erzeugte Negativkontrast auf städtischen Straßen der Beleuchtungsklassen M4 bis M6 bessere Detektionsbedingungen zur Verfügung stellt als der Positivkontrast, welcher durch die Kfz-Frontscheinwerfer erzeugt wird. Die Ergebnisse der durchgeführten Studien werden genutzt, um Berechnungsvorschriften zu modellieren, welche anhand definierbarer Optimierungsparameter wie der Fahrbahnleuchtdichte Lavg, der horizontalen Gleichmäßigkeit Uh oder dem Visibility Level VL Lichtstärkeverteilungen erzeugen. Diese Modelle werden genutzt, um exemplarisch eine optimierte Frontscheinwerferlichtverteilung, bestehend aus einer Grundlichtverteilung und einem segmentierten Fahrlicht, zu generieren

Investigation on Reducing Chromium Quantity in Chromium Containing Wastes of Leather Industry Using Oyster Mushroom (Pleurotus ostreatus)

Content: In the leather industry, the shaved wastes after the wet blue phase, which are exposed by the shaving process, are one of the substances that cause environmental pollution for the leather industry. Most of the time, these wastes can be buried and may cause serious environmental pollution. In this study, wet blue shaved wastes to be mineralized to chromium and so prevented oxidise to Cr (VI) by using oyster mushrooms (Pleurotus ostreatus) .Wet blue shaved wastes were mixed with 0.5%, 1%, 1.5% and 2% doses into the growth medium. After the oyster mushroom growth, the consuming of chromium from the growth media and chromium content that uptaken by the mushroom were investigated with in House method / ICP-MS. Take-Away: -Oyster mushroom degrade the waste -Oyster mushroom can uptake chromium -Oyster mushroom can grow medium where contens chromiu

Lichttechnische Eignungsprüfung von Retrofit-LEDs als Ersatz für Halogenglühlampen in Kfz-Scheinwerfern

Die Licht-emittierende Diode (LED) gewinnt sowohl in der Haushalts- als auch in der Kfz-Beleuchtung stetig an Bedeutung. Der Umstieg von konventionellen Glühlampen zu LED-Leuchtmitteln erfolgt bereits seit einigen Jahren durch die Verwendung von sogenannten Retrofit-LEDs im Haushalt. Auch in der Kfz-Frontbeleuchtung wäre solch ein Wechsel technisch möglich. In Deutschland und Europa fehlen derzeit jedoch die rechtlichen Rahmenbedingungen für die Zulassung von Retrofit-LEDs. Dabei könnten sich durch die Verwendung von Retrofit-LEDs sowohl Vor- als auch Nachteile bezüglich der Sicherheit im nächtlichen Straßenverkehr ergeben. So könnte der mögliche höhere Lichtstrom und die kältere Lichtfarbe der Retrofit-LEDs zu einer höheren Leuchtweite und somit einer größeren Sichtbarkeitsweite führen. Diese Eigenschaften könnten jedoch ebenfalls für ein erhöhtes Blendpotential sorgen. Mit der durchgeführten Untersuchung wird eine Aussage bezüglich der Sicherheitserhöhung im nächtlichen Straßenverkehr durch die Verwendung von aktuell verfügbaren Retrofit-LEDs getroffen. Hierfür werden sowohl photometrische Messungen im Labor als auch ein Feldtest durchgeführt und ausgewertet

A Novel Way of Optimizing Headlight Distributions Based on Real-Life Traffic and Eye Tracking Data Part 3: Driver Gaze Behaviour on Real Roads and Optimized Light Distribution

In order to find optimized headlight distributions based on real traffic data, a three-step approach has been chosen. The complete investigations are too extensive to fit into a single paper; this paper is the last of a three part series. Over the three papers, a novel way to optimize automotive headlight distributions based on real-life traffic and eye tracking data is presented. Across all three papers, a total of 119 test subjects participated in the studies with over 15,000 km of driving, including recordings of gaze behaviour, light data, detection distances, and other objects in traffic. In this third paper, driver gaze behaviour is recorded while driving a 128 km round course, covering urban roads, country roads, and motorways. This gaze behaviour is then analysed and compared to prior work covering driver gaze behaviour. Comparing the gaze distributions with roadway object distributions from part two of this series, Analysis of Real-World Traffic Data in Germany and combining them with the idealized baseline headlight distribution from part one, different optimized headlight distributions can be generated. These headlight distributions can be optimized for different driving requirements based on the data that is used and weighting the different road types differently. The resulting headlight distribution is then compared to a standard light distribution in terms of the required luminous flux, angular distribution, and overall shape. Nonetheless, it is the overall approach that has been taken that we see as the primary novel outcome of this investigation, even more than the actual distribution resulting from this effort

Determination of Speed-Dependent Roadway Luminance for an Adequate Feeling of Safety at Nighttime Driving

The purpose of this work is to determine as a function of velocity the minimal roadway luminance that is required to be judged as being bright enough for a driver to perform a nighttime driving task with an adequate feeling of safety. In this context, it shall also be evaluated which areas of the vehicle forefield are most crucial for the driver’s general brightness perception. A field study with 23 subjects and dimmable LED headlights was conducted, in which the subjects were given the task to assess their perceived brightness for different luminance levels caused by the headlights’ low-beam distribution in the vehicle’s forefield on a 5-step rating scale. The experiments were repeated for three different driving velocities of 0kmh⁻¹ (static case), 30kmh⁻¹, and 60kmh⁻¹, respectively. Results for the static case indicate that, for the roadway to be perceived as bright enough by 50% of the subjects, an average roadway luminance of 0.88 cdm⁻² is required in an area up to 32m in front of the vehicle. Furthermore, a significant effect of driving speed is observed. For example, at 60kmh⁻¹, the luminance must be increased to 1.54 cdm⁻² to be still perceived as sufficiently bright by 50% of the subjects

Blendungsvermeidung bei nächtlichen Fahrten durch adaptive Steuerung der Heckleuchten an Fahrzeugen

Neue technologische Möglichkeiten, die durch die Einführung von LEDs in Fahrzeugheckleuchten entstehen, haben das Design von Heckleuchten revolutioniert und ermöglichen deutlich kleinere Heckleuchten als früher. Die gesetzlichen Anforderungen berücksichtigen diese Möglichkeiten bislang nur bedingt. Insbesondere zur Einführung der LEDs beklagten viele Autofahrer1 gegenüber dem ADAC, dass sie sich durch die Heckleuchten mit LED-Technologie des vorausfahrenden Verkehrs geblendet fühlen, obwohl diese normgerecht ausgelegt sind. Studien mit Probanden zeigen, dass gerade im nächtlichen Straßenverkehr für das Bremslicht geringere Lichtstärken erforderlich sein können als in den ECE-Richtlinien aktuell vorgesehen ist. Dabei gibt es Unterschiede zwischen statischen und dynamischen Untersuchungen. Bei Letzteren kann sich der Schwellwert der optimal empfundenen Lichtstärke erhöhen. In dieser Arbeit werden vier Studien zur Helligkeits- und Blendbewertung von Heckleuchten analysiert und miteinander verglichen

Effizienzsteigerungsmöglichkeiten für Kfz-Beleuchtungssysteme durch Analyse der Verkehrssituation

Ziel dieser Arbeit ist es, durch die Analyse von Verkehrsstatistiken nächtliche Verkehrssituationen zu identifizieren, die das Potenzial zur Effizienzsteigerung haben. Dazu können Staus, der Berufsverkehr oder der nächtliche Verkehr in beleuchteten Gebieten gehören. Eine solche Anpassung könnte zum Beispiel das Umschalten von Abblendlicht auf Tagfahrlicht im Stau sein. Die Analyse zeigt, dass vor allem der Berufsverkehr in der Dämmerung und der städtische Nachtverkehr für weitere Untersuchungen in Betracht gezogen werden sollten, da diese das meiste Einsparpotential darbieten

Determination of Speed-Dependent Roadway Luminance for an Adequate Feeling of Safety at Nighttime Driving

The purpose of this work is to determine as a function of velocity the minimal roadway luminance that is required to be judged as being bright enough for a driver to perform a nighttime driving task with an adequate feeling of safety. In this context, it shall also be evaluated which areas of the vehicle forefield are most crucial for the driver’s general brightness perception. A field study with 23 subjects and dimmable LED headlights was conducted, in which the subjects were given the task to assess their perceived brightness for different luminance levels caused by the headlights’ low-beam distribution in the vehicle’s forefield on a 5-step rating scale. The experiments were repeated for three different driving velocities of 0 km h−1 (static case), 30 km h−1, and 60 km h−1, respectively. Results for the static case indicate that, for the roadway to be perceived as bright enough by 50% of the subjects, an average roadway luminance of 0.88 cd m−2 is required in an area up to 32 m in front of the vehicle. Furthermore, a significant effect of driving speed is observed. For example, at 60 km h−1, the luminance must be increased to 1.54 cd m−2 to be still perceived as sufficiently bright by 50% of the subjects

Feldtest und Überprüfung des Scheinwerfereinstellprozesses

Durch die Problematik, dass viele Fahrzeuge nicht korrekt eingestellte Scheinwerfer aufweisen und somit entweder eine zu geringe Leuchtweite besitzen oder den Gegenverkehr blenden, entstand diese Bachelorarbeit. Zudem stellt der Gesetzgeber Anforderungen an Scheinwerfereinstellplätze, deren Einhaltung unter Werkstattbedingungen problematisch ist. Ziel dieser Arbeit ist es die Einhaltung und Einflüsse der Vorschriften auf den Scheinwerfereinstellprozess zu untersuchen. Außerdem soll untersucht werden, welche Problematiken bei der Einstellung von Scheinwerfern auftreten und wie beziehungsweise ob diese in den Werkstätten gelöst werden. Bevor Untersuchungen angestellt werden können, ist es notwendig den HV-Punkt der Lichtverteilung eines Frontscheinwerfers reproduzierbar bestimmen zu können. Deshalb wurde auf der Basis des Messschirmverfahrens während dieser Bachelorarbeit ein messtechnisches System entwickelt, das reproduzierbar und zuverlässig den HV-Punkt der Lichtverteilungen von verschiedenen Scheinwerfertypen bestimmen kann. Das System besteht aus einer mechanischen Konstruktion, einer Kamera und einer Software, die in Matlab programmiert wurde. Die Software bestimmt die Abweichung des HV-Punktes von seiner Solllage und gibt diese in Grad aus. Die mechanische Konstruktion dient der Bereitstellung der Informationen, die für die Bestimmung der Solllage des HV-Punktes mit dem Messschirmverfahren wichtig sind. Die Konstruktion stellt aber nicht nur die für die Scheinwerfereinstellung wichtigen Informationen bereit sondern das System bezieht auch Bedingungen in die Solllagenbestimmung ein, die bei den beiden bekannten Scheinwerfereinstellverfahren für Probleme sorgen. Während dieser Arbeit wurde auch die visuelle Bestimmung des HV-Punktes untersucht. Der Test wurde durchgeführt, um den Einfluss der visuellen HV-Bestimmung auf die Einhaltung der gegebenen Toleranzen und damit verbunden auf die korrekte Scheinwerfereinstellung zu untersuchen. Gegen Ende der Arbeit konnten sowohl Rahmenbedingungen auf ihre Relevanz anhand eines Fahrzeuges untersucht werden und das entwickelte System konnte an einem Fahrzeug charakterisiert werden. Dabei ist hervorgegangen, dass das entwickelte messtechnische System maximale Abweichungen von 0,0284° vertikal und 0,132° horizontal aufweist. Somit kann das entwickelte System innerhalb der Toleranzen die Abweichung des HV-Punktes bestimmen