客车车身设计经验与灯具

1.客车外部灯具的种类和特点

1）客车外部灯具可分为照明灯具和信号灯具两种。

照明灯具的作用是保证夜间或视线不好的情况下，驾驶员能识别路况，提高行车安全，如远光灯和近光灯。

信号灯具的作用是指示本车的行车状态以提醒其他车辆注意，提高相互间的行车安全性，如转向灯、制动灯等。

现将GB 4785—2007《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》标准中对各灯具的定义列举如下：

①远光灯：照明车辆前方远距离道路的灯具。

②近光灯：照明车辆前方道路，对来车驾驶员和其他使用道路者不造成眩目或产生不舒适感的灯具。

③转向信号灯：用于向其他使用道路者表明车辆将向左或向右转向的灯具。

④制动灯：向车辆后方其他使用道路者表明车辆正在制动的灯具。

⑤后牌照照明装置：即牌照灯，用于照明后牌照板空间的装置，该装置可由几个光学元件组成。

⑥前位灯：从车辆前方观察，表明车辆存在和宽度的灯具。

⑦后位灯：从车辆后方观察，表明车辆存在和宽度的灯具。

⑧回复反射器：通过外来光源照射后的反射光，向位于光源附近的观察者表明车辆存在的装置。但回复反射牌照板、有关危险物品运输中的回复反射信号和按国家规定用于某些类型车辆或操纵方法上的其他回复反射板和信号均不属于回复反射器。

⑨危险警告信号：同时打开车辆上的所有转向信号灯，向其他使用道路者表明车辆暂时有某种特殊危险。

⑩前雾灯：用于改善在雾、雪、雨或尘埃情况下道路照明的灯具。

⑾后雾灯：在大雾情况下，从车辆后方观察，使得车辆更为易见的灯具。

⑿倒车灯：照明车辆后方道路和警告其他使用道路者，车辆正在或即将倒车的灯具。

⒀驻车灯：用于引起人们的注意，在某区域内有一静止车辆存在的灯具。此时驻车灯代替前位灯和后位灯。

⒁示廓灯：安装在车辆最外缘和尽可能靠近车顶，用来表明车宽的灯具。对于某些车辆和挂车，用来补充前、后位灯，以引起对其整体的特别关注。

⒂侧标志灯：从车辆侧面观察，表明车辆存在的灯具。

⒃昼间行驶灯：昼间行驶时，使得车辆更为易见的一种面向前方的灯具。

2）对于各灯具的配光性能和安装要求，国家标准有着详细规定，我们将汽车外部灯具的国家标准汇总如下：

GB 18408—2001《汽车及挂车后牌照板照明装置配光性能》；GB 18099—2000《汽车及挂车侧标志灯配光性能》；GB 23255—2009《汽车昼间行驶灯配光性能》；GB 21260—2007《汽车用前照灯清洗器》；GB 21259—2007《汽车用气体放电光源前照灯》；GB 17509—2008《汽车及挂车转向信号灯配光性能》；GB 15766.1—2008《道路机动车辆灯泡 尺寸、光电性能要求》；GB 15235—2007《汽车及挂车倒车灯配光性能》；GB 11564—2008《机动车回复反射器》；GB 11554—2008《机动车和挂车用后雾灯配光性能》；GB 4785—2007《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》；GB 4660—2007《汽车用灯丝灯泡前雾灯》；GB4599—2007《汽车用灯丝灯泡前照灯》；GB 5920—2008《汽车及挂车前位灯、后位灯、示廓灯和制动灯配光性能》。

3）标准GB 4785—2007还详细规定了各种汽车外部灯具的光色、数量、采用性质、色度特性等。表10-21是客车外部灯具的光色、数量和采用性质汇总表，表10-22是汽车外部灯具的光色与色度特性规定表。

汽车的照明灯和信号灯的光色和色度在国际上有统一规定。它们以CIE1931色度图中的白色光源为标准光源，以红、白、黄及琥珀色光作为外部照明和信号灯的基本光色。以红色表示危险，黄色和琥珀色表示注意和指示，以绿色表示安全或工作正常。

表10-21 客车外部灯具的光色、数量和采用性质

表10-22 汽车外部灯具的光色、数量和采用性质

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4）远光灯、近光灯统称为前照灯，汽车的前照灯一般有白炽、卤素、氙气等类型。GB4599—2007和GB 21259—2007分别规范了白炽灯（SB）、卤钨灯（HSB）和气体放电光源三种前照灯。

白炽灯和卤钨灯是属于有灯丝结构的前照灯，卤钨灯也叫卤素灯。气体放电光源是属于无灯丝结构的前照灯，最常见的是氙气灯（HID）。

随着汽车技术的不断发展，过去那种白炽真空灯已先后被淘汰。现在汽车的前照灯以卤素灯、氙气灯为主。

白炽灯将灯丝通电加热到白炽状态，利用热辐射发出可见光的电光源，其缺点是能耗高，现在已很少使用了。

卤素灯，就是在灯泡内渗入少量的惰性气体和碘，从灯丝蒸发出来的钨原子与碘原子相遇反应，生成碘化钨化合物，当碘化钨化合物一接触白热化的灯丝（温度超过1450℃），又会分解还原为钨和碘，钨又重新回到灯丝中去，碘则重新进入气体中。如此循环不已，灯丝几乎不会烧断，灯泡也不会发黑，所以它要比传统的白炽前照灯寿命更长，亮度更大。现在的汽车普遍采用的都是这种前照灯。

卤素灯有其独特的配光结构，每支灯光内有两组灯丝，一组是主光束灯丝，发出的灯光经灯罩反射镜反射后径直向前射去，这种光源就是我们平时所说的“远光”。另一种是偏光束灯丝，发出的光被遮光板挡到灯罩反射镜子的上半部分，其反射出去的光线都是朝下漫射向地面，不会给对面来车的驾驶员造成眩目，这种光源就是我们平常所说的“近光”。

氙气灯是一种含有氙气的新型前照灯，又称高强度放电式气体灯，英文简称HID（High Intensity Discharge）。氙气灯打破了爱迪生发明的钨丝发光原理，在石英灯管内填充高压惰性气体——Xenon（氙气），取代传统的灯丝，在两段电极上有水银和碳素化合物，通过安定器以23000V高压电流刺激氙气发光，在两极间形成完美的白色电弧，发出的光接近非常完美的太阳光。

与普通灯泡相比，氙气灯泡有两个显著的优点：一方面，氙气灯泡拥有比普通卤素灯泡高3倍的光照强度，耗能却比其少1/3；另一方面，氙气灯泡采用与日光近乎相同的光色，为驾驶员创造出更佳的视觉条件。氙气灯具使光照范围更广，光照强度更大，大大地改善了驾驶的安全性和舒适性。

但氙气灯也有如下缺点：

①在雨、雪、雾等天气情况下穿透力不及卤素灯。

②由于亮度过高，很容易晃到对面驾驶员，也存在一定安全隐患。

氙气灯泡在一只灯管中只能设计一只发光球，所以单独在灯泡上无法实现同时具备远近光的功能。

目前氙气灯只用在前照灯或前雾灯上。

2.关于光的几种度量

（1）光通量 单位时间内某截面内所通过的光能为光通量。人眼对波长为555nm的黄绿光感觉最亮，国际上把此时的感觉定为1，其他波长的感觉都小于1。人们把人眼对不同波长平均灵敏度的量称为相对视敏函数K（λ），把波长为λ的光辐射通量记为P（λ），单位是W，那么光通量ϕ定义为辐射量与相对视敏函数的乘积：

ϕ=K（λ）P（λ）

光通量的计量单位是流明（lm）。对于黄绿色光，1lm=0.00155W。

（2）发光强度 单位立体角内的光通量为发光强度，符号为I，单位是坎德拉（cd）：

I=ϕ/Ω，式中Ω为立体角，单位是Sr。(https://www.xing528.com)

（3）照度 单位面积上的光通量为照度，单位是勒克斯（lx）。

若记照度为E，被照平面面积为S，则E=ϕ/S。

（4）亮度 单位面积的物体表面向视线方向发出的光或反射的光的强度为亮度，其单位是坎德拉每平方米（cd/m²），也叫尼特（Nit）。

照度和亮度是照明常用的计量单位，表10-23列举了几种环境条件下的照度值和几种物体表面的亮度值。

表10-23 几种环境条件下的照度值和几种物体表面的亮度值

3.近光灯的配光要求

前照灯对于保证驾驶员的视野极其重要，所以标准要求远光灯和近光灯都必须是可调节的，而且对其配光性能有着严格而详细的要求。现按GB 4599—2007标准来介绍白炽灯和卤素灯的配光性能，氙气灯请参阅GB 21259—2007标准。

1）配光性能是在距离近光灯基准中心前25m的配光屏上测量，配光屏见图10-62，图中单位是mm。而在实际的客车生产检测线上，为了提高生产效率，采用汽车前照灯校准仪来检测前照灯装车状态的配光性能，如图10-63所示。

图10-62 前照灯配光屏

图10-63 采用前照灯校准仪检测配光性能

2）在配光屏上，近光灯应产生明显的明暗截止线，其水平部分位于v-v线的左侧，右侧为图10-64中的HV-H₂-H₃线或为图10-65中的HV-H₁-H₂-H₄线。图中单位均为mm。

图10-64 近光灯的明暗截止线（一）

图10-65 近光灯的明暗截止线（二）

关于前照灯配光性能的几个概念解释如下：

①明暗截止线：光束投射到屏幕上，目视感觉到的明暗显著变化的分界线。

②基准轴线：在配光和灯具安装时，作为角视场的基准方向，H=0°，V=0°。可理解为光线的投射中心线，取为通过反光面的焦点的水平线，也是灯具的安装定位基准。

③基准中心：基准轴线与外部透光面的交点。

④HV点：通过灯具基准中心的水平线到配光屏幕上的垂足。

⑤h-h线：在配光屏幕上通过HV点的水平线。

⑥v-v线：在配光屏幕上通过HV点的铅垂线。

3）近光灯的照度限值。首先要清楚什么是封闭式前照灯，什么是半封闭式前照灯。简单的理解就是灯丝灯泡可拆卸更换的是半封闭式前照灯，其他的是封闭式前照灯。客车上采用的绝大多数是半封闭式前照灯。

近光灯在配光屏幕上的照度限值，应符合表10-24的规定。

对于半封闭式前照灯，在配光屏幕上A、B区域中，测试点1～8的照度限值要符合以下规定：

①测试点1+2+3≥0.3lx；②测试点4+5+6≥0.6lx；③0.7lx≥测试点7≥0.1lx；④0.7lx≥测试点8≥0.2lx。

表10-24 近光灯的照度限值 （单位：lx）

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显然，明暗截止线以下的照度值要比截止线以上的高得多，其目的就是保证近光光束既不使对面来车的驾驶员眩目，又能清晰照射到行驶方向的右侧前方的行人或障碍物。

因此，左舵车辆与右舵车辆的灯光区别在于其近光灯的明暗截止线是相反的。

4.远光灯的配光要求

远光灯在配光屏幕上的照度限值，应符合表10-25的规定。

表10-25 远光灯的照度限值 （单位：lx）

关于远光灯的数量，最少数量是2只，最多可以再多选装2只。因此我们通常称有2只远光灯的情形为二灯制前照灯，有4只远光灯的情形为四灯制前照灯。

5.客车外部灯具的安装要求

表10-26是客车外部灯具的安装位置汇总表，在车身总布置设计中必须用它来安排灯具的安装位置，尤其是全新造型时的前后围布置，必须要注意法规对于灯具的安装位置要求。

表10-26 客车外部灯具的安装位置汇总表 （单位：mm）

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图10-66是一款客车的外部灯具布置图，这是车身总布置设计工作中必须做的一项工作。此图中的侧标志灯和侧回复反射器有四处是两个复合在一起的，有五处是与侧行李舱门的锁三个复合为一体的。