不同煞車燈技術對駕駛反應時間影響之分析

目錄

• 1. 引言與概述
• 2. 材料與方法
  • 2.1. 實驗設置
  • 2.2. 測量程序
• 3. 結果與分析
  • 3.1. 反應時間比較
  • 3.2. 後側燈效應
• 4. 技術細節
  • 4.1. 反應時間模型
• 5. 分析框架與案例研究
• 6. 未來應用與方向
• 7. 參考文獻

1. 引言與概述

本文探討汽車安全中一個關鍵卻常被忽略的面向：煞車燈技術對駕駛反應時間的影響。隨著車輛採用LED等新材料與照明系統不斷演進，理解其對後方駕駛行為的影響至關重要。核心假設是：光源類型（傳統燈泡 vs. LED）以及後側燈的開啟狀態，會顯著影響駕駛察覺前車煞車並啟動自身煞車反應所需的時間。這項研究直接針對大部分事故的成因：因反應延遲而未能保持安全距離。

2. 材料與方法

本研究測量了駕駛的反應時間，定義為前車煞車燈亮起到後方駕駛隨後踩下煞車踏板之間的時間間隔。評估重點在於這兩個信號之間的相位差。

2.1. 實驗設置

實驗測量由五位參與者進行。前車配備了兩套可互換的煞車燈系統：一套經典的傳統燈泡設置和一套現代的LED光源。記錄後方車輛駕駛的煞車踏板動作以擷取反應時間。

2.2. 測量程序

測量在受控條件下進行，以隔離感興趣的變數：光源類型以及前車後側燈（尾燈）的開啟狀態（開/關）。這使得我們能夠對四種不同情境下的反應時間進行比較分析。

3. 結果與分析

記錄的數據證實，駕駛反應時間受多種因素影響，其中煞車燈的光源和強度扮演著重要角色。

3.1. 反應時間比較

研究發現，相較於傳統燈泡，LED煞車燈因其更快的上升時間（瞬間點亮 vs. 燈絲預熱時間）以及可能更高的感知強度，有助於縮短駕駛反應時間。這與關於視覺刺激偵測的人因工程基礎研究結果一致。

3.2. 後側燈效應

一個關鍵且反直覺的發現是：前車後側燈（尾燈）的開啟，增加了後方駕駛的反應時間。當側燈開啟時，亮起的煞車燈與其背景之間的對比度降低，使得煞車信號不那麼顯著，從而延遲了感知。這凸顯了信噪比在汽車照明設計中的重要性。

4. 技術細節

駕駛的總反應時間（$RT_{total}$）可以建模為離散的感知與動作元件之和：

$RT_{total} = t_{perception} + t_{processing} + t_{motor}$

其中：

• $t_{perception}$：光刺激被視網膜偵測所需的時間（受光強度、上升時間和對比度影響）。
• $t_{processing}$：將刺激識別為「煞車事件」並決定採取行動的認知時間。
• $t_{motor}$：將腳從油門踏板物理移動到煞車踏板所需的時間。

本研究主要透過改變煞車燈刺激的物理特性，在 $t_{perception}$ 階段進行干預。

4.1. 反應時間模型

光學反應時間是 $t_{perception}$ 的一部分，範圍從 0 到 0.7 秒，取決於刺激偏離駕駛員直視線的角度。心理反應時間（$t_{processing}$）是可變的，取決於情境複雜度和駕駛狀態。

5. 分析框架與案例研究

核心洞見： 這項研究揭示了汽車設計中的一個基本矛盾：追求美觀、常亮的照明設計，與安全所需的高對比度、顯著信號的生理需求直接衝突。這不僅僅是「被看見」，更是要「被瞬間理解」。

邏輯脈絡： 本文正確地指出了問題（追撞事故），並隔離出一個合理、可測量的變數（煞車燈技術）。雖然樣本數有限（n=5）限制了其方法，但作為概念驗證是合理的。測試側燈開/關的步驟是本研究的神來之筆，揭示了大多數製造商忽略的關鍵設計缺陷。

優點與缺陷： 其優點在於實用、以人為本的方法——它測量的是駕駛員的實際行為，而不僅僅是光度規格。明顯的缺陷是樣本數極小，這使得結果具有啟發性而非決定性。亟需進行更大規模、基於模擬器的研究，或許可以結合眼動追蹤，將反應時間與注視模式相關聯，類似於MIT AgeLab等機構引用的先進人機介面（HMI）研究方法。

可行建議： 對監管機構：考慮強制規定煞車燈相對於亮起的尾燈總成的最小對比度。對車廠：這是一項直接指令，要求超越靜態光度測試。動態、有人參與迴路的照明信號測試是不可妥協的。實施自適應後方照明，讓煞車燈的強度或模式能根據環境光線和尾燈狀態進行調整，以保持最佳顯著性。像Ishigami等人關於「無眩光」遠光燈系統的研究，顯示了產業具備情境感知照明能力；這套邏輯必須應用於車尾。

6. 未來應用與方向

研究結果為幾項未來發展鋪平了道路：

• 自適應煞車燈： 能根據尾燈是否開啟、環境光線條件或跟車距離，自動調整煞車燈強度或啟動模式的系統。
• 標準化顯著性指標： 超越發光強度（燭光），為安全燈的「感知顯著性」或「吸引注意力品質」開發標準化指標。
• 與ADAS整合： 將車對車（V2V）通訊與增強照明結合。例如，後方車輛的ADAS可以在燈光亮起前幾毫秒收到電子煞車信號，但燈光本身必須針對人類備援情境進行優化。
• 新技術研究： 研究新興技術如OLED尾燈（可形成複雜形狀）或雷射光源對駕駛感知和反應的影響。

7. 參考文獻

1. Jilek, P., Vrábel, L. (2020). Change of driver’s response time depending on light source and brake light technology used. Scientific Journal of Silesian University of Technology. Series Transport, 109, 45-53.
2. Ishigami, T., et al. (2015). Development of Glare-Free High-Beam System Using LED Array. SAE International Journal of Passenger Cars - Electronic and Electrical Systems, 8(2).
3. National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA). (2019). Traffic Safety Facts 2018.
4. MIT AgeLab. (n.d.). Driver Behavior and Human Factors Research. Retrieved from agelab.mit.edu
5. Green, M. (2000). "How Long Does It Take to Stop?" Methodological Analysis of Driver Perception-Brake Times. Transportation Human Factors, 2(3), 195-216.