الابتكارات التكنولوجية لتحسين رؤية الأسطول الوطني نهاراً في البرازيل

1. المقدمة والنظرة العامة

يناقش هذا المقال المشهد التنظيمي البرازيلي المتعلق برؤية المركبات نهاراً، والذي بدأ بمراجعة عام 2016 لقانون المرور البرازيلي (CTB). هدفت الإلزامية باستخدام المصابيح الأمامية المنخفضة نهاراً على الطرق السريعة وفي الأنفاق إلى تعزيز رؤية الأسطول. سبق ذلك قرار المجلس الوطني للمرور (CONTRAN) رقم 227 (2007)، الذي قدم، على أساس غير إلزامي، مصباح التشغيل النهاري (DRL) – وهو جهاز إشارة مخصص. ثم جعل القرار رقم 667 (2017) مصابيح التشغيل النهاري إلزامية للمركبات الجديدة اعتباراً من عام 2021. تستكشف هذه الورقة الابتكارات التكنولوجية التي طورتها الصناعة في الفترة الفاصلة لتحديث المركبات غير المجهزة أصلاً بمصابيح التشغيل النهاري، مستفيدةً من القبول القانوني للابتكارات الوظيفية المثبتة.

2. رؤية المركبات نهاراً: التاريخ الحديث

تطور النقاش حول الرؤية النهارية في البرازيل على مدى عقدين من الزمن، تميز بمعالم تنظيمية رئيسية.

3. الرؤية الأساسية ومنظور المحلل

4. التفاصيل التقنية والإطار الرياضي

يمكن صياغة التمييز التقني الأساسي باستخدام نموذج بسيط للكفاءة الضوئية والوظيفة.

شدة الإضاءة والغرض:
لنرمز بـ $I(\theta, \phi)$ لشدة الإضاءة (بالكانديلا، cd) لمصباح أمامي للمركبة كدالة للزوايا الرأسية ($\theta$) والأفقية ($\phi$).

• للمصباح الأمامي المنخفض: تم تصميم الدالة $I_{LB}(\theta, \phi)$ لتعظيم الإنارة ($E$) على سطح الطريق للسائق، مع مراعاة قيود الوهج لحركة المرور القادمة. هدفها الأمثل مرتبط بـ: $\max \int_{\Omega_{road}} E(I_{LB}) dA$ حيث $\Omega_{road}$ هي الزاوية الصلبة التي تغطي الطريق الأمامي، مع قطع حاد فوق قيمة معينة لـ $\theta$ لمنع الوهج.
• لمصباح التشغيل النهاري (DRL): تم تصميم الدالة $I_{DRL}(\theta, \phi)$ لتعظيم الوضوح ($C$) لمستخدمي الطريق الآخرين عبر مجال رؤية أمامي واسع، غالباً بشدة عالية في زاوية صلبة أصغر ومركزة ($\Omega_{signal}$). هدفها هو: $\max \, C(I_{DRL})$ من أجل $\theta, \phi \in \Omega_{signal}$، حيث $C$ هو مقياس يجمع بين الشدة، ونسبة التباين ضد الضوء المحيط، ودرجة حرارة اللون. غالباً ما تعمل مصابيح التشغيل النهاري بشدة تتراوح بين 400-1200 كانديلا، مُحسنة للتباين النهاري، بينما تمتلك المصابيح المنخفضة توزيعات معقدة تصل إلى شدة أعلى في مناطق محددة للإضاءة.

استهلاك الطاقة: قد يستهلك مصباح هالوجين منخفض نموذجي ~55 واط لكل جانب. بينما يستهلك مصباح تشغيل نهاري حديث قائم على LED حوالي ~10-15 واط لكل جانب. توفير الطاقة للتشغيل النهاري كبير: $P_{saved} \approx 2 \times (55W - 12.5W) = 85W$. على مدار عام من القيادة النهارية، يترجم هذا إلى توفير كبير في الوقود/الكهرباء، متوافقاً مع مبادئ تقييم دورة الحياة في تصميم المركبات.

5. النتائج التجريبية ووصف المخطط البياني

بينما لا يتضمن ملف PDF المقدم بيانات تجريبية أصلية، فإن اللوائح المشار إليها (مثل ECE R87 و R48 التي ألهمت قرارات المجلس الوطني للمرور CONTRAN) تستند إلى أبحاث ضوئية وسلوكية بشرية واسعة النطاق. تشمل النتائج الرئيسية المثبتة:

• تعزيز الوضوح: تشير الدراسات، مثل تلك التي لخصتها الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA)، إلى أن مصابيح التشغيل النهاري يمكنها تقليل حوادث التصادم النهارية متعددة الأطراف بنحو 5-10%. الآلية هي زيادة التباين، خاصة في ظروف الفجر، الغسق، أو الأيام الملبدة بالغيوم.
• التخفيف من الوهج: مصابيح التشغيل النهاري المصممة بشكل صحيح، على عكس المصابيح العالية أو المصابيح المنخفضة غير الموجهة بشكل صحيح المستخدمة نهاراً، تقلل من إزعاج وإعاقة الوهج للسائقين الآخرين. يتم تحقيق ذلك من خلال التحكم في التوجيه الرأسي وتوزيع الشدة، كما هو محدد في دالة $I_{DRL}(\theta, \phi)$.
• فعالية التحديث: يمكن لمجموعات مصابيح التشغيل النهاري الخاصة بسوق ما بعد البيع، عند امتثالها للوائح الشدة والموضع، أن توفر فوائد وضوح مماثلة للأنظمة المثبتة في المصنع للمركبات القديمة، مما يسد فجوة السلامة خلال الفترة الانتقالية التنظيمية.

6. إطار التحليل: مثال دراسة حالة

السيناريو: تحليل العائد على التكلفة لمشغل أسطول يمتلك 100 وحدة من مركبة موديل 2015 (بدون مصابيح تشغيل نهاري أصلية) تعمل في البرازيل.

تطبيق الإطار (بدون كود):

1. فحص الامتثال التنظيمي: بعد عام 2016، يجب على المركبات استخدام المصابيح المنخفضة على الطرق السريعة. الأسطول متوافق ولكنه يستخدم نظاماً دون المستوى الأمثل.
2. التقييم التقني:
   • الحالة الحالية (المصابيح المنخفضة): استهلاك طاقة مرتفع (~110 واط/مركبة)، زيادة وتيرة استبدال اللمبات (مثلاً، كل 1.5 سنة مقابل 2.5 سنة)، احتمال تسريع تآكل البطارية/الدينامو.
   • الحالة المقترحة (تحديث مصابيح التشغيل النهاري + إيقاف المصابيح المنخفضة): استهلاك طاقة أقل (~25 واط/مركبة لمصابيح التشغيل النهاري)، مصابيح تشغيل نهاري LED مخصصة طويلة العمر (مثلاً، 10,000+ ساعة)، وظيفة إشارة مخصصة.
3. تحليل التكلفة والعائد:
   • التكلفة: مجموعة تحديث مصابيح التشغيل النهاري + التركيب: 150 ريال برازيلي لكل مركبة (الإجمالي: 15,000 ريال برازيلي).
   • العائد (تقدير سنوي):
     • توفير الوقود (85 واط موفرة): تحسن في كفاءة الوقود بنحو ~1.5% أثناء التشغيل النهاري. لأسطول يستهلك 500,000 ريال برازيلي/سنة في الوقود، التوفير ~7,500 ريال برازيلي.
     • توفير الصيانة: تقليل استبدال اللمبات: ~2,000 ريال برازيلي/سنة.
     • فائدة السلامة: بافتراض انخفاض متحفظ بنسبة 3% في التصادمات الطفيفة ذات الصلة (تجنب توقف العمل، تكاليف الإصلاح). القيمة المقدرة: ~10,000 ريال برازيلي/سنة.
   • فترة الاسترداد: إجمالي العائد السنوي ~19,500 ريال برازيلي. يتم استرداد استثمار بقيمة 15,000 ريال برازيلي في ~9 أشهر.
4. الخلاصة: بالنسبة لهذا الأسطول، فإن تحديث مصابيح التشغيل النهاري ليس مجرد ترقية للسلامة، بل هو استثمار مقنع في الكفاءة التشغيلية مع فترة استرداد قصيرة.

7. آفاق التطبيق والاتجاهات المستقبلية

• التكامل مع أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS) والمركبة للكل (V2X): لن تكون مصابيح التشغيل النهاري المستقبلية أضواء سلبية. يمكن أن تصبح عناصر إشارة ديناميكية داخل أنظمة مساعدة السائق المتقدمة (ADAS). على سبيل المثال، يمكن أن تتغير شدة أو نمط مصابيح التشغيل النهاري بالتزامن مع تفعيل فرامل الطوارئ الذاتية (AEB) لتوفير تحذير أوضح لحركة المرور التالية، وهو مفهوم تم استكشافه في مشاريع بحثية أوروبية مثل "interACT".
• الإضاءة التكيفية والتواصلية: مع أنظمة LED المجزأة أو المصفوفات الليزرية، يمكن أن تصبح "تواقيع" مصابيح التشغيل النهاري معرفات فريدة أو تنقل حالة المركبة (مثل وضع القيادة الذاتية، حالة شحن البطارية للمركبات الكهربائية).
• التوحيد القياسي للتنقل الجزئي: يمتد مبدأ الرؤية إلى الدراجات البخارية والدراجات الكهربائية. قد تحدد اللوائح المستقبلية متطلبات شبيهة بمصابيح التشغيل النهاري لهذه المركبات الأصغر حجماً، مما يخلق سوقاً جديداً لحلول الإضاءة المدمجة والفعالة.
• تطبيع أسطول ما بعد 2021: مع نمو الأسطول الإلزامي لمصابيح التشغيل النهاري بعد عام 2021، يجب إعادة تقييم الحاجة إلى تفويض المصابيح المنخفضة النهاري. يمكن أن تلغي لائحة مستقبلية هذا التفويض للمركبات المجهزة بمصابيح التشغيل النهاري، مما يحقق إمكانات توفير الطاقة الكاملة.
• مجموعات التحديث الذكية: ستتطور حلول ما بعد البيع من مجموعات أسلاك بسيطة إلى وحدات "ذكية" تتكامل مع ناقل الشبكة المحلي للمركبة (CAN bus)، مما يسمح بتفعيل/إلغاء تفعيل مصابيح التشغيل النهاري تلقائياً بناءً على التشغيل، ومدخلات مستشعر الضوء، والتعتيم المناسب عند تشغيل المصابيح الأمامية.

8. المراجع

1. المجلس الوطني للمرور البرازيلي (CONTRAN). القرار رقم 18، فبراير 1998.
2. المجلس الوطني للمرور البرازيلي (CONTRAN). القرار رقم 227، نوفمبر 2007.
3. لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا (UNECE). اللائحة رقم 87 - الأحكام الموحدة المتعلقة بالموافقة على مصابيح التشغيل النهاري للمركبات ذات المحرك. 2007.
4. المجلس الوطني للمرور البرازيلي (CONTRAN). القرار رقم 667، ديسمبر 2017.
5. قانون المرور البرازيلي (CTB). القانون رقم 9,503، سبتمبر 1997، محدثاً بالقانون رقم 13,281، مايو 2016 (المادة 40).
6. معهد تأمين السلامة على الطرق السريعة (IIHS). "مصابيح التشغيل النهاري." تقرير الحالة، المجلد 50، العدد 6، 2015.
7. الإدارة الوطنية لسلامة المرور على الطرق السريعة (NHTSA). "التقرير النهائي لمصابيح التشغيل النهاري (DRL)." DOT HS 809 789، فبراير 2005.
8. إلفيك، ر.، وآخرون. دليل إجراءات السلامة على الطرق. إميرالد جروب للنشر، 2009.
9. الوكالة الدولية للطاقة (IEA). "اقتصاد الوقود في أسواق السيارات الرئيسية: محركات التكنولوجيا والسياسة 2005-2017." 2019.
10. اتحاد interACT. "تصميم التفاعل التعاوني للمركبات الآلية مع مستخدمي الطريق الآخرين." التسليم D4.3، 2020.