Uvumbuzi wa Teknolojia kwa Uonekanaji wa Mchana wa Kikosi cha Taifa: Uchambuzi wa Taa za Mchana (DRL) na Taa za Mbele za Mwanga Mdogo

1. Utangulizi

Makala hii inachambua mageuzi ya kanuni na suluhisho za kiteknolojia zilizolenga kuboresha uonekanaji wa magari mchana nchini Brazili. Majadiliano yanazingatia matumizi ya lazima ya taa za mbele za mwanga mdogo kwenye barabara kuu na katika vituneli, yaliyoanzishwa mwaka 2016, na utekelezaji wa hatua kwa hatua wa Taa Maalum za Mchana (DRL). Ingawa zote mbili zinalenga kuongeza mwangaza wa gari, zina tofauti kubwa katika muundo, kusudi, na ufanisi. Uchambuzi huu unachunguza mfumo wa kisheria, tofauti za kiufundi, majibu ya sekta, na mwelekeo wa baadaye wa teknolojia za uonekanaji mchana kwa kikosi cha kitaifa.

2. Historia ya Hivi Karibuni ya Uonekanaji wa Gari Mchana

Jitihada za kuboresha uonekanaji mchana nchini Brazili zimekuwa mchakato wa miongo kadhaa, ulioangaziwa na hatua muhimu za kisheria zinazoonyesha viwango vinavyobadilika vya usalama na kupitishwa kwa teknolojia.

2.1 Urekebishaji wa Mwaka 2016 wa Kanuni za Trafiki za Brazili (CTB)

Urekebishaji wa Kifungu cha 40 cha Kanuni za Trafiki za Brazili (CTB) mwaka 2016 ulilazimisha matumizi ya taa za mbele za mwanga mdogo mchana kwenye barabara kuu zote na katika vituneli. Hii ilikuwa upanuzi mkubwa kutoka kwa kanuni za zamani, ambazo zilihitaji taa tu katika vituneli. Sababu kuu ilikuwa kuongeza tofauti kati ya magari na mazingira yao, hasa kwa kuongezeka kwa magari yenye rangi zinazochanganyika na mazingira.

2.2 Azimio la CONTRAN Namba 227 (2007)

Azimio hili lilijumuisha DRL kwa mara ya kwanza katika kanuni za Brazili, likianzisha mahitaji ya kiufundi lakini bila kulifanya matumizi yake kuwa ya lazima. Lilionyesha usawa na maendeleo ya kimataifa ya kiteknolojia, likikubali kifaa kilichoundwa mahsusi kwa ajili ya kuashiria mchana.

2.3 Azimio la CONTRAN Namba 667 (2017)

Azimio la 667 lilifanya ujumuishaji wa DRL kuwa wa lazima kwa magari mapya, na wajibu huo ukianza kutumika mwaka 2021. Hii ilitengeneza kipindi cha mpito ambapo magari yasiyo na DRL zilizowekwa kiwandani yalitegemea matumizi ya lazima ya taa za mbele za mwanga mdogo kama suluhisho mbadala la uonekanaji.

3. Ulinganisho wa Kiufundi: DRL dhidi ya Taa za Mbele za Mwanga Mdogo

Uelewa muhimu wa mada hii unahitaji kuchambua tofauti za kiufundi na za kazi kati ya mifumo hii miwili.

3.1 Kazi ya Msingi na Ubunifu

Taa za Mbele za Mwanga Mdogo: Kazi yao ya msingi ni kung'ara barabara mbele ya dereva, kutoa uelekezaji salama usiku au katika hali ya mwanga mdogo. Muundo wa mwanga wao umeundwa ili kuepuka kuwakosesha macho magari yanayokuja. Athari yoyote ya kuashiria mchana ni matokeo ya ziada.
DRL: Kazi yake pekee ni kuashiria uwepo wa gari kwa watumiaji wengine wa barabara. Imeundwa kwa ajili ya uonekanaji wa juu kabisa na mwangaza mdogo, mara nyingi ikitumia teknolojia ya LED kwa ufanisi wa juu wa mwanga na umbo tofauti.

3.2 Matumizi ya Nishati na Ufanisi

DRL kwa kawaida ni za ufanisi zaidi kuliko taa za mbele za mwanga mdogo. Mfumo wa kawaida wa halogen wa mwanga mdogo unaweza kutumia 55W kwa kila upande (jumla 110W), wakati mfumo wa DRL wa LED unaweza kutumia 10-15W tu jumla. Hii ina athari moja kwa moja kwa uchumi wa mafuta na uzalishaji wa CO2 katika magari ya mwako wa ndani, na kwa masafa ya betri katika magari ya umeme.

3.3 Tofauti ya Kuona na Mtazamo

Ingawa zote mbili huunda ulinganifu wa mbele, DRL zimeundwa kwa ajili ya tofauti bora dhidi ya mandhari mbalimbali ya mchana. Utafiti, kama ule uliotajwa na Idara ya Usalama wa Trafiki Barabarani ya Kitaifa (NHTSA), unaonyesha kwamba DRL maalum zinaweza kuwa na ufanisi zaidi kuliko taa za mbele za mwanga mdogo katika pembe fulani na katika hali maalum ya hali ya hewa kutokana na pometria yao iliyoboreshwa.

4. Mipango ya Sekta na Mbadala za Kiteknolojia

Kati ya Azimio la 227 na 667, sekta ya magari ilibuni na kukuza suluhisho za baada ya mauzo ili kutoa utendakazi kama wa DRL kwa magari ambayo haikuwa na vifaa hivyo awali. Hizi zilijumuisha vipande maalum vya mwanga vya LED, taa badala za ukungu zilizo na hali za DRL, na suluhisho zilizojumuishwa ambazo ziliunganishwa na mfumo wa umeme wa gari. Msingi wa kisheria wa hizi ulikuwa ukubali, chini ya azimio hilo, wa uvumbuzi wa kiteknolojia wenye utendakazi uliothibitishwa.

5. Maelezo ya Kiufundi na Miundo ya Hisabati

Ufanisi wa chanzo cha mwanga kwa ajili ya uonekanaji mchana unaweza kuonyeshwa kwa kutumia uwiano wa tofauti. Tofauti ya mwangaza $C$ kati ya lengo (mwanga wa gari) na mandhari yake inatolewa na: $$C = \frac{|L_t - L_b|}{L_b}$$ ambapo $L_t$ ni mwangaza wa lengo (k.m., DRL) na $L_b$ ni mwangaza wa mandhari (k.m., anga, barabara). Thamani ya juu ya $C$ inaonyesha uonekanaji bora. DRL zimeundwa kuongeza $L_t$ ndani ya mipaka ya kanuni ya mwangaza, wakati usambazaji wa nguvu ya wigo mara nyingi umepangwa kwa uwiano wa juu wa scotopic/photopic (S/P), ukiboresha mwangaza unaoonwa. Mwangaza $E$ kwa umbali $d$ kutoka kwa chanzo cha mwanga cha nguvu $I$ hufuata makadirio ya sheria ya kinyume ya mraba: $E \approx \frac{I}{d^2}$. Viwango vya pometria vya DRL vinabainisha thamani za chini na za juu za $I$ ndani ya maeneo maalum ya pembe ili kuhakikisha uonekanaji bila mwangaza mwingi.

6. Matokeo ya Majaribio na Uchambuzi wa Chati

Kielelezo 1 katika PDF kinaonyesha tofauti ya kuona kati ya muundo wa taa ya mbele ya mwanga mdogo (uliosambaa, unaong'ara barabara) na muundo wa DRL (uliolenga, unaoelekeza mbele kwa ajili ya uonekanaji). Data ya majaribio kutoka kwa mashirika kama Taasisi ya Utafiti wa Usafiri wa Chuo Kikuu cha Michigan (UMTRI) inasaidia faida ya usalama ya DRL. Uchambuzi wa jumla wa utafiti unaonyesha kupungua kwa ajali za mchana za wahusika wengi kwa kawaida kati ya 5% hadi 10% kwa magari yaliyo na DRL. Chati za kulinganisha mara nyingi zinaonyesha kwamba DRL za LED hufikia nguvu ya juu ya mwanga kwa matumizi ya nguvu ya chini na maisha marefu zaidi ikilinganishwa na mwanga mdogo wa halogen uliotumika kwa kusudi lile lile, ikionyesha hoja ya ufanisi.

7. Mfumo wa Uchambuzi: Mfano wa Kesi Isiyo ya Kanuni

Kesi: Tathmini ya Suluhisho za Urekebishaji kwa Kikosi cha Kabla ya 2021.
Mfumo: Matriki ya uamuzi kwa waendeshaji wa kikosi kulingana na vigezo muhimu.
Vigezo: 1. Kufuata Kanuni: Je, suluhisho linakidhi viwango vya kiufundi vya CONTRAN? 2. Gharama: Gharama ya awali ya ununuzi na ufungaji kwa kila gari. 3. Athari ya Nishati: Makadirio ya ongezeko la matumizi ya mafuta au mzigo wa umeme. 4. Faida Inayotarajiwa ya Usalama: Kulingana na takwimu za kupunguza ajali za aina ya mwanga wa DRL. 5. Uimara & Matengenezo: Urefu wa maisha ya bidhaa na viwango vya kushindwa.
Utumiaji: Mwendeshaji anapima kila chaguo la urekebishaji (k.m., vipande vya msingi vya LED, mchanganyiko wa taa za ukungu/DRL zilizojumuishwa, vifurushi vya hali ya juu vya OEM) dhidi ya vigezo hivi kwa uzito wa umuhimu. Uchambuzi unaweza kuonyesha kwamba kwa makundi makubwa, akiba ya muda mrefu ya mafuta na faida zinazowezekana za bima za DRL za LED zenye ufanisi zinaweza kufidia gharama za juu za awali ikilinganishwa na kuendelea kutumia mwanga mdogo, na kutoa kesi ya biashara inayoweza kupimika kwa urekebishaji.

8. Matumizi ya Baadaye na Mwelekeo wa Maendeleo

Mustakabali wa uonekanaji mchana uko katika ushirikiano na akili. DRL zinabadilika kutoka kwa taa zisizobadilika kuwa vipengele vya mawasiliano ya gari. Mwelekeo wa baadaye unajumuisha:
1. DRL Zinazobadilika: Mifumo inayorekebisha nguvu kulingana na mwanga wa mazingira (k.m., mkali zaidi siku zenye mawingu, dhaifu zaidi jioni) kwa kutumia vipima vya mwanga wa mazingira, ikiboresha ufanisi na starehe ya mtumiaji.
2. DRL za Mawasiliano: Kujumuishwa na mifumo ya Gari-kwa-Kila-Kitu (V2X), ambapo muundo wa DRL unaweza kuashiria nia ya gari la kujitegemea (k.m., kukubali, kuongeza kasi) kwa watembea kwa miguu na madereva wengine, kama ilivyochunguzwa katika utafiti katika taasisi kama Kituo cha Utafiti wa Magari cha Stanford.
3. Makundi ya Mwanga wa Mbele Uliojumuishwa: Mifumo ya hali ya juu ya LED au laser ambapo safu moja, inayobadilika ya saizi ndogo inafanya kazi kama DRL, taa ya nafasi, ishara ya kugeuka, na taa ya mbele ya mwanga mdogo/mkubwa, ikipunguza utata na kuwezesha aina mpya za kuashiria.
4. Mifumo ya Kibayometri na Yenye Ufahamu wa Mazingira: Utafiti katika mifumo inayogundua uchovu wa dereva au usumbufu na kutumia mabadiliko madogo ya muundo wa DRL kama onyo kwa magari yanayokaribia.

9. Marejeo

1. Baraza la Kitaifa la Trafiki la Brazili (CONTRAN). Azimio Namba 18, 1998.
2. Baraza la Kitaifa la Trafiki la Brazili (CONTRAN). Azimio Namba 227, 2007.
3. Baraza la Kitaifa la Trafiki la Brazili (CONTRAN). Azimio Namba 667, 2017.
4. Kanuni za Trafiki za Brazili (CTB), Kifungu cha 40, kilichorekebishwa 2016.
5. Idara ya Usalama wa Trafiki Barabarani ya Kitaifa (NHTSA). "Ripoti ya Mwisho ya Taa za Mchana (DRL)." DOT HS 811 091, 2008.
6. Taasisi ya Utafiti wa Usafiri wa Chuo Kikuu cha Michigan (UMTRI). "Ufanisi wa Taa za Mchana nchini Marekani." UMTRI-2009-34, 2009.
7. Isola, P., Zhu, J., Zhou, T., & Efros, A. A. (2017). "Tafsiri ya Picha-hadi-Picha na Mitandao ya Kupingana ya Masharti." Matukio ya Mkutano wa IEEE wa Mtazamo wa Kompyuta na Utambuzi wa Muundo (CVPR). (Imetajwa kama mfano wa miundo ya hali ya juu ya kuzalisha inayohusiana na kuiga hali za mwanga).
8. Jumuiya ya Wahandisi wa Magari (SAE). SAE J2089: Taa za Mchana za Matumizi kwenye Magari.