Rapport. FoU Indre Romsdal. Feltforsøk på Lånkebanen 2012 Bremsing av lastebil. Forfattere Kine Nilssen Dagfin Gryteselv

Transkript

1 - Åpen Rapport FoU Indre Romsdal Feltforsøk på Lånkebanen 2012 Bremsing av lastebil Forfattere Kine Nilssen Dagfin Gryteselv SINTEF Byggforsk Infrastruktur

2

3 ~SINTEF SINTEF Byggforsk Postadresse: Postboks 4760 Sluppen 7455 Trondheim Sentralbord: Telefaks: / ntef. no/b~ggforsk/ Foretaksregister: NO MVA Rapport FoU Indre Romsdal Feltforsøk på Lånkebanen Bremsing av lastebil EMNEDRD: Samferdsel Trafikksikkerhet Tungtransport Gummihardhet i dekk Bremselengde Friksjon 1.0 FORFATIER(E) Kine Nilssen Dagfin Gryteselv DATO OPPORAGSGIVER(E) Statens vegvesen, Vegdirektoratet OPPDRAGSGIVERS REF. Bård Nonstad 3[0572 ANTALL SIDER OG VEDLEGG: 27 SAMMENDRAG Feltforsøk. på Lånk.ebanen Bremsing av lastebil Målet med feltforsøket var å dokumentere om det kan være en sammenheng mellom tunge kjøretøys bremselengde og dekkenes vinteregenskaper og spesielt gummihardhet (shoreverdi). Rapporten oppsummerer bakgrunnen, gjennomføringen og resultatene av feltforsøket utført på Lånkebanen 31. januar og l. februar l forsøket ble det brukt to lastebiler, en referansebil og en testbil. Testlastebilene ble utstyrt med nye dekk med forskjellige kvaliteter innen mønster og gummihardhet. Intensjonen var at dekkene skulle representerte "'gode vinterdekk'', "middels vinterdekk" og "dårlig vinterdekk". Lastebilene utførte en kraftig ned bremsing fra 50 km/t. Vegbanen bestod av et høvlet is- og snølag på asfalt, der friksjonen lå på rundt 0,25 målt med Statens vegvesens referansemåler for friksjon. Korrekt bremselengde, fart og friksjon ble målt. Førsøket ble gjentatt på blå is såle, med friksjon rundt O, 13. Forskjellen i bremselengde var små. Resultatet indikerte at det "beste" dekket har noe kortere bremselengde enn de to andre. På den andre siden viste det "dårligste"' dekket å ha kortere bremselengde enn det "middels" dekket. Valg av testdekk viste seg og ikke å være helt optimale. Forskjellene i gummi hardheten til dekkene var små. Det er fra dette forsøket vanskelig å konkludere om det er en sammenheng mellom bremselengde og gummihardhet til dekkene. UTARBEIDET AV Kine Nilssen KONTROLLERT AV Dag fin Gryteselv SIGNATUR...-\C~ ~ IGNAT, IJ Js:ef\. GODKJENT AV Svein Willy Danielsen ISBN GRADERING Åpen l il'/ )!

4 Historikk DATO SBESKRIVELSE Endelig versjon Endret etter høring hos oppdragsgiver Høringsutgave av 27

5 Innholdsfortegnelse Sammendrag... 4 Summary Innledning Bakgrunn for feltforsøket Gjennomføring av feltforsøket Forutsetninger Banen Bilene Dekkene Værdata Friksjon GPS-logging Forsøkets prosedyre Resultater Friksjon Korrigering av bremselengde Diskusjon: Konklusjon Oppsummering Referanseliste av 27

6 Sammendrag Tidligere forsøk har vist at det kan være en sammenheng mellom tunge kjøretøys fremkommelighetsegenskaper og dekkenes gummihardhet (shore-verdi) (Gryteselv, 2012). Det er i dette prosjektet ønskelig å dokumentere om det kan være en sammenheng mellom tunge kjøretøys bremselengde, og dermed trafikksikkerheten, og dekkenes gummihardhet. For å dokumentere dette er det utført feltforsøk med tunge kjøretøy utstyrt med forskjellige dekktyper på Lånkebanen 31. januar og 1. februar 2012, og deretter en analyse av resultatene. Rapporten oppsummerer bakgrunnen, gjennomføringen og resultatene av feltforsøket utført på Lånkebanen. I forsøket ble det brukt to lastebiler av typen Volvo FH12, 2005 modeller. En bil ble kjørt som referansebil og en bil som testbil. Referansebilen kjørte med samme dekk hele dagen, mens testbilen kjørte med tre forskjellige typer dekk som i utgangspunktet skulle ha forskjellige vinteregenskaper knyttet til gummihardhet (shoreverdi) og mønster. Dekkene som var helt nye, skulle representerte "gode vinterdekk", "middels vinterdekk" og "dårlig vinterdekk". Referansebilen kjørte rett før testbilen. Hvert dekk ble kjørt 5 ganger. Lastebilene passerte et punkt i 50 km/t og utførte en maksimal nedbremsing til full stopp i det de passerte punktet. Bremselengden ble målt både med målebånd og med GPS. Korrekt fart og friksjon ble også målt. Vegbanen bestod av et høvlet is- og snølag på asfalt, der friksjonen lå rundt 0,25 målt med Statens vegvesens referansemåler for friksjon. Førsøket ble gjentatt på blåissåle, med friksjon rundt 0,13. Forskjellene i bremselengden til de forskjellige dekkene var ikke store. Resultatet indikerte at det "beste" dekket hadde noe kortere bremselengde enn de to andre. På den andre siden viste det "dårligste" dekket å ha kortere bremselengde enn det "middels" dekket. Dekkene som ble brukt var muligens ikke ideelle for dette forsøket. Forskjellene i gummihardheten til dekkene var veldig små, og dekkene var ikke innkjørt. Det er fra dette forsøket vanskelig å konkludere om det er en stor sammenheng mellom bremselengde og gummihardhet til dekkene av 27

7 Summary Previous experiments have shown that there may be a correlation between the mobility of trucks and the tire hardness (shore-value) (Gryteselv, 2012). The aim of this project is to document whether there may be a correlation between braking distance and the tire hardness (shore-value). To document this, various types of tires on trucks were tried out in the field on Lånke, which is a closed track, 31 st of January and 1 st February 2012, and then an analysis of the results were made. This report summarizes the background, implementation and results of the field experiment. Two trucks were used, Volvo FH models. One truck was defined as a reference truck and the other as a test truck. The reference truck used the same tires all day, while the test truck used three different types of tires that had different properties in rubber hardness (shore) and tread pattern. The tires which were unused, represented "good winter tires", "medium winter tires" and "bad winter tires". The reference truck drove right before the test truck. Each tire was driven 5 times. The trucks passed a certain point at 50 km/ h and performed complete stop with maximal brake force. The distance was measured both manually and with GPS. The correct speed and friction were also measured. The road pavement was covered with snow and ice. The friction was around The test was repeated on a lane with more ice and with friction around There were just small differences between the braking lengths for the different tires. However, the results indicated that the "best" tire has a shorter braking distance than the other two. On the other hand, the "worst" tire turned out to have a shorter braking distance than the "medium" tire. The tires used in the experiment were probably not ideal because of the small differences in rubber hardness, and that the tires were new. It is from this experiment difficult to conclude whether there is a connection between braking distance and the rubber hardness of the tires av 27

8 1 Innledning FoU Indre Romsdal er et forskning- og utviklingsprosjekt initiert av Statens vegvesen, Avdeling Møre og Romsdal, der fokuset er oppfølging av vinterdrift. I prosjekter har det spesielt vært sett på utfordringer knyttet til tunge bilers framkommelighet under ulike vinterforhold. Problemstillingen i denne deloppgaven er om lastebildekkenes vinteregenskaper og spesielt gummihardhet (shore-verdi) kan ha betydning for bremselengden. Formålet med delprosjektet er å dokumentere om dekk til tunge kjøretøy med ulike vinteregenskaper, blant annet gummihardhet (shore-verdi), har betydning for bremselengden, og dermed trafikksikkerheten. For å dokumentere dette er det utført feltforsøk på Lånkebanen 31. januar og 1. februar 2012, og deretter en analyse av resultatene. Rapporten beskriver bakgrunnen for prosjektet, gjennomføringen av feltforsøket og analysen av resultatene fra feltforsøket. Prosjektet begrenser seg til vurdering av dekkutrustning og gummihardhet. Testen viser resultater under gitte forutsetninger om føreforhold og friksjon. I tillegg er det gjort tester med lavere friksjon og en sammenlikning av forskjellige målemetoder av friksjon. Tilstede på NAF-eide Lånkebanen var representanter fra Statens vegvesen, Havarikommisjonen, Vianor AS, NLF (Norges Lastebileier-Forbund), STRO (Scandinavian Tire & Rim Organization) og SINTEF. Personell fra NAF og Mesta Drift AS utførte preparering av testbane. Det rettes en stor takk til alle disse for deres bidrag for tilrettelegging og gjennomføring av et vellykket forsøk. Prosjektet er finansiert av Statens vegvesen, Avdeling Møre og Romsdal gjennom driftskontrakt 1503 og av Vegdirektoratet, Trafikksikkerhet-, miljø- og teknologiavdelingen i Trondheim. Ivar Hol, Per Brandli og Bård Nonstad har vært ansvarlige for gjennomføringen av denne delen av prosjektet fra Statens vegvesen sin side. 2 Bakgrunn for feltforsøket God friksjon og kortest mulig bremselengde er viktig for å opprettholde trafikksikkerheten. Dekkvalg vil påvirke tunge kjøretøys fremkommelighetsegenskaper. Fra tidligere forøk ser det ut til at dekk med lite mønster og hard gummi har vesentlig dårligere egenskaper til å mobilisere trekkraft gjennom økning av aksellast (Gryteselv, 2012) og (Vaa et al., 2009). Der er derfor også mulig at hardheten til dekkene også påvirker bremselengde til kjøretøyene. Det er per i dag ikke krav om bruk av vinterdekk i Norge, noe det kanskje bør være hvis det er av stor betydning for trafikksikkerheten. Derfor er det viktig å dokumentere i hvilken grad forskjellige kvaliteter på vinterdekk faktisk har innvirkning på bremselengden av 27

9 3 Gjennomføring av feltforsøket 3.1 Forutsetninger Banen Feltforsøket ble utført over to dager (31. januar og 1. februar 2012) på Lånkebanen ved fylkesveg 705 i Stjørdal kommune, Nord Trøndelag fylke. Se kart i Figur 1. Trondheim Stjørdal Lånkebanen Figur 1. Lånkebanen. Kartkilde: finn.no Lånkebanen er et lukket område for motorsport eiet av NAF (Norges Automobil Forbund). Et av rettstrekkene på Lånkebanen ble brukt til å utføre feltforsøket. Se Figur 2. Figur 2. Lånkebanen, satellittbilde. Kartkilde: Google maps av 27

10 Rettstrekket hadde "to felt" med forskjellig friksjonsforhold. Se Figur 3. Felt 1 hadde høyest friksjonsforhold og ble hovedsakelig brukt til bremsetesten. I tillegg ble det utført noen tester på felt 2, der friksjonen var betydelig lavere enn i felt 1. Forsøkene i felt 2 betegnes videre i rapporten som forsøkene utført på "blåis". Lastebilene brukte en nedoverbakke for å komme opp i hastighet. Da lastebilen passerte mellom de to røde kjeglene (se pilene), trykket sjåfører bremsepedalen helt i bunn. Lastebilene bremset maksimalt langs rettstrekket til den stoppet. 2 1 Figur 3. Lånkebanen Figur 4. Preparering av bane, felt av 27

11 3.1.2 Bilene I forsøket ble det brukt to lastebiler med boggi av typen Volvo FH12, 2005 modeller. Boggi var hevet under alle forsøkene. Aksellast på styrehjul var ca. 5 tonn. På drivaksel var aksellast ca. 9 tonn. Last besto av en tom stålkonteiner. Belastning var dermed over 50 % av dekkets bæreevne. Se Figur 5. Bilene er utstyrt med ABS-bremser. Figur 5. Lastebilene brukt i feltforsøket Den ene bilen ble definert som referansebil (R) og den andre som testbil (T). Dag to ble rollene byttet om. Lastebil med registreringsnummer: VP Identitet 1 i rapporten. Referansebil første dag (1-R), testbil andre dag (1-T). VP 918 Identitet 2 i rapporten. Testbil første dag (2-T), referansebil andre dag (2-R). Referansebilen kjørte med samme typen dekk hele dagen. Testbilen kjørte med tre forskjellige typer dekk av 27

12 3.1.3 Dekkene Referansebiler kjørte med originaldekk Testbil kjørte med 3 forskjellige typer dekk. I rapporten brukes identitetene O, A, B og C på dekkene for ikke å oppgi fabrikant til dekkene. Dekk O1: Representerer normale vinterdekk som er noe slitt. Drivhjul er regummiert. Dekk O2: Normale vinterdekk. Noe slitt. Drivhjul er regummiert. Dekk A: Representer bra vinterdekk. Shore-verdi 61/61,5. Dekk B: Representerer middels gode vinterdekk. Egenskaper skulle være mellom dekk A og dekk C. Shoreverdi 59/62. Dekk C: Teknisk sett ett sommerdekk, men lovlig i Norge. Brukes lenger sør i Europa. Shore-verdi 63/65,5 er litt høyere enn for dekk A og B. Tabellen under viser dekkdata. Identer Dekkdimensjon Mønsterdybde [mm] Prod.dato Shore Merknader Referansebil Styrehjul RO1 385/65 R22,5 H=8,3 V=8, Seipet Drivhjul RO1 295/80 R22,5 HY=11,6 HI=11,00 VI=13,1, VY= ,5 Regummiert, m+s merket Referansebil Styrehjul RO2 385/65 R22,5 10 (H/V) ,5 Drivhjul RO2 295/80 R22,5 13 (H/V) Regummiert, m+s merket Testbil Styrehjul A TA 315/80 R22,5 16, Nye dekk Drivhjul A TA 315/80 R22,5 21, ,5 Nye dekk Styrehjul B TB 315/80 R22,5 15, Nye dekk Drivhjul B TB 315/80 R22,5 19, Nye dekk Styrehjul C TC 315/80 R22,5 14, Nye dekk Drivhjul C TC 315/80 R22,5 17, ,5 Nye dekk Tabell 1. Dekkdata på dekkene brukt på feltforsøk. Styrehjul: 2 stk. Drivhjul: 4 stk. (tvilling) Dekkene hadde foreskrevet dekktrykk. 120 psi (7 bar) på styrehjul og 100 psi (8,25 bar) på drivhjul. Dekkene ble påmontert lastebilene hos Vinaor AS i Stjørdal. Hvert av dekksettene ble så kjørt minimum km for å få fjernet konserveringsbelegget på gummien og å få økt temperatur i dekkene noe. Det var ikke rom for en lengre innkjøring av dekkene. Dette kan ha påvirket resultatene av 27

13 3.1.4 Værdata Værdata er hentet fra og inneholder informasjon om temperatur og nedbærsmengde for værstasjonen på Værnes like vest for Lånkebanen. Værdataene viser at det var stabilt kaldt disse to dagene, med temperaturer rundt -11 C. Det var ikke nedbør på disse to dagene. Temperaturen ble også målt manuelt på Lånkebanen under feltforsøket. Målinger gjort med manuelt IR-instrument viste stabil vegtemperatur rundt -14 C, og lufttemperatur rundt - 13 C begge dager. Målinger gjort med RoAR5 viste snitt vegtemperatur: 11,3 C dag 1 og 11,3 dag 2. Det var i tillegg lite variasjoner i vegbanetemperaturen i løpet av dagen. Lufttemperaturer: 13,5 C på det kaldeste og 9 C på det varmeste dag C på det kaldeste og 10,3 på det varmeste dag 2. Data fra værstasjon og fra RoAR5 samstemmer bra, og viser stabilt kaldt vær disse to dagene av 27

14 3.1.5 Friksjon Friksjon ble målt med etterhengene friksjonsmåler, typer RoAR5. Se Figur 6. Friksjonen ble målt like før lastebilene kjørte, mellom hvert bilskifte og dekkskifte. I tillegg ble den målt sporadisk utover dagen. Figur 6. Friksjonsmåleren RoAR5. Underlaget på rettstrekket som ble benyttet til bremsetesten (felt 1 i Figur 3) var et tykt snø- og isdekke som var høvlet. Se Figur 7. Snitt-friksjonen målt med RoAR5: Felt 1: Dag 1: 0,23 0,30 med snitt på 0,27 Dag 2: 0,20 0,26 med snitt på 0,23 Felt 2/Blåis: Dag 2: 0,11 0,15 med snitt på 0,13 Figur 7. Høvlet snø- og isdekke av 27

15 3.1.6 GPS-logging I bilene ble det montert en GPS av typen Racelogic VBOX3i. Se Figur 8. GPSen har 100 Hz registreringsfrekvens, dvs. den beregner posisjon 100 ganger i sekundet, noe som gjør at den har høy nøyaktighet og er pålitelig. GPSen registrer nøyaktig kjørehastighet, distanse og tid. Den gir informasjon om hvor kjøretøyet startet nedbremsingen og nøyaktig hvilken hastighet kjøretøyet hadde da, og dermed nøyaktig bremselengde. Det er ikke mulig for en sjåfør å bremse akkurat på samme punktet på alle målingene, eller å holde nøyaktig lik hastighet når de starter nedbremsingen. Disse parameterne er avgjørende for bremselengden, og forsøkets pålitelighet forsterkes dermed av GPSen. Parameterne blir nøyaktige, og dermed kan bremselengdene mellom de forskjellige kjøringene sammenliknes med hverandre. Figur 8. GPS-logger Figur 9 viser eksempel på en graf som GPSen gir. Her ser man hastigheten (km/t) på y-aksen og distanse (meter) på x-aksen. I dette eksempelet begynner bilen å bremse etter omtrent 6,5 meter, da har den en hastighet på 48 km/t. Bremselengden i dette tilfellet er 35 meter. Figur 9. Eksempel på graf som GPSen gir av 27

16 3.2 Forsøkets prosedyre Lastebilene passerer kjeglene i ca. 50 km/t, og sjåfør bremser alt han klarer. Bremselengde blir målt med både målebånd og GPS. Hvert testdekk ble kjørt fem ganger. Se Figur 10 - Figur 14. Dag 1: VP 919 kjører som referansebil VP 918 kjører som testbil Rekkefølge på kjøring: Friksjon måles Referansebil kjører med originaldekk (1-RO) Friksjon måles Testbil kjører med dekk A (2-TA) Friksjon måles Referansebil kjører med originaldekk (1-RO) Friksjon måles Testbil kjører med dekk B (2-TB) Friksjon måles Referansebil kjører med originaldekk (1-RO) Friksjon måles Testbil kjører med dekk C (2-TC) Friksjon måles Dag 2: Bytte mellom referansebil og testbil. VP 918 kjører som referansebil VP 919 kjører som testbil Rekkefølge på kjøring felt 1: Friksjon måles Referansebil kjører med originaldekk (2-RO) Friksjon måles Testbil kjører med dekk A (1-TA) Friksjon måles Referansebil kjører med originaldekk (2-RO) Friksjon måles Testbil kjører med dekk C (1-TC) Friksjon måles Rekkefølge på kjøring felt 2: Friksjon måles i bane 2 (blåis) Testbil kjører med dekk A i bane 2 (1-TA) Friksjon måles i bane 2 Referansebil kjører med originaldekk i bane 2 (2-RO) Friksjon måles i bane 2 Testbil kjører med dekk C i bane 2 (1-TC) Friksjon måles i bane 2 Referansebil kjører med originaldekk i bane 2 (2-RO) Friksjon måles i bane av 27

17 Bildene under viser eksempel på en test. Figur 10. Friksjon måles. Figur 11. Lastebil oppnår 50 km/t. Figur 12. Lastebil passerer de røde kjeglene, sjåfør tråkker bremsen helt i bunn av 27

18 Figur 13. Lastebilen bremser maksimalt. Figur 14. Når lastebilen stanser måles bremselengde. Manuell avlesing av målebånd brukes som supplement til GPS-målingene av 27

19 4 Resultater Friksjonen varierer utover dagen og fra dag til dag. Bremselengden må korrigeres for denne friksjonsendringen slik at bremselengdene til de forskjellige dekkene kan sammenliknes mot hverandre. 4.1 Friksjon Ved hjelp av GPS målingene er dekkenes opplevde friksjon beregnet. Friksjonen er også målt ved hjelp av RoAR5. Det er kjørt fem ganger med hvert dekk, høyeste og laveste verdi på opplevd friksjon er ikke tatt med i beregningene, slik at dekkenes opplevde friksjon er snittet av tre kjøringer. Det er ikke direkte samsvar mellom friksjonen RoAR5 måler og friksjonen dekkene til lastebilene opplever. Den opplevde friksjonen til lastebilene er gjennomgående lavere enn det RoAR5 måler. Figurene under viser utviklingen av friksjonen utover dagen slik RoAR5 måler, og slik referansebilen og testbilen opplever det. Se Figur 15 - Figur 17. Figur 15. Utvikling av friksjon utover dag 1. Figur 16. Utvikling av friksjon utover dag av 27

20 Figur 17. Utvikling av friksjon utover dag 2 på blåis-feltet. Det er spesielt første dagen den opplevde friksjonen skiller seg fra RoAR5 sine målinger. Jo lavere friksjonen blir, jo større blir også forskjellene. Se Figur 15. Men alle dagene er den opplevde friksjonen gjennomgående lavere enn RoAR5 sine målinger. Dette er noe oppsiktsvekkende da forsøk i et tidligere FoU Indre Romsdal prosjekt ble dokumentert at den opplevde friksjonen til personbildekk er gjennomgående høyere enn det RoAR5 måler, dvs. TWO-måler kalibrert mot RoAR5 (Gryteselv and Gjæver, 2011) Siden RoAR5 ikke måler lik friksjon, eller forholdsvis lik friksjon som det dekkene opplever, vil det bli mere riktig å bruke friksjonen til referansebilene som utgangspunkt for å korrigere for friksjonsendringer. Testdekkenes bremselengde korrigeres derfor opp mot forholdene til referansebilen, for å kunne sammenlikne bremselengdene av 27

21 4.2 Korrigering av bremselengde Tabell 2, Tabell 3 og Tabell 4 nedenfor viser hvordan bremselengdene er korrigert. Tabellen inneholder informasjon om: - Tidspunkt Klokkeslett for første kjøring av de 5 kjøringer med hvert dekk. - Bil- og dekkident Produsent er anonymisert. Se kapittel for utdypende informasjon om dekkene. - Beregnet friksjon fra GPS-målinger Beregnet friksjon er dekkenes opplevde friksjon, og er beregnet med formelen (bremsing til full stopp): 2 v µ = 254,3* L Der µ = friksjonskoeffisienten v = kjøretøyets hastighet før oppbremsing [km/t] L = bremselengde [meter] L og v er direkte avlest fra GPS-måling. Beregnet friksjon fra GPS-målinger er snittverdi av de 5 kjøringene med hvert dekk, der minste og største verdi er fjernet. Hvis vi tar første dag som eksempel blir opplevd friksjon (beregnet friksjon fra GPS-målinger): kl. 11: 1-RO1 er 0,279 og for 2-TA 0,310 kl. 13: 1-RO1 er 0,243 og for 2-TA 0,246 kl. 15: 1-RO1 er 0,195 og for 2-TA 0,211 - Korreksjonsfaktor c Siden kjøringene er utført under forskjellige friksjonsforhold, må bremselengdene korrigeres for denne forskjellen slik at de blir sammenliknbare. Bremselengdene er derfor korrigert med en korreksjonsfaktor c. Korreksjonsfaktoren c tar utgangspunkt i en referanse-friksjon (µ-ref). µ-ref er snittet av referansedekkenes opplevde friksjon gjennom hele dagen. Korreksjonsfaktoren c blir: Korreksjonsfaktoren c = µ ref µ R (referansebilens opplevde friksjon) Fortsetter talleksempel fra første dag: Snittet av 1-RO1 kl. 11, 13 og 15 blir (0, , ,195)/3 = 0,24, og dette er µ-referanse for denne dagen. Videre finner vi korreksjonsfaktoren c ved å dividere referansebilens opplevde friksjon på µ-referanse. kl. 11: 0,279/0,24 = 0,86 kl. 13: 0,243/0,24 = 0,98 kl. 15: 0,195/0,24 = 1, av 27

22 - µ-korrigert Friksjon til dekkene korrigert med faktor c. Talleksempel fra første dag: kl. 11: 1-RO1 er 0,279*0,86=0,239 og for 2-TA 0,310*0,86=0,266 kl. 13: 1-RO1 er 0,243*0,98=0,239 og for 2-TA 0,246*0,98=0,242 kl. 15: 1-RO1 er 0,195*1,23=0,239 og for 2-TA 0,211*1,23=0,259 - Bremselengde i felt 50 km/t og 80 km/t Bremselengde i felt er den bremselengden lastebilen ville hatt hvis den kjørte i nøyaktig 50 km/t. Det er da tatt utgangspunkt i dekkets opplevde friksjon beregnet fra GPS-målinger (μ). Eksempel første dag. 1-RO1: (50*50)/(254,3*0,279) = 35,7 m 2-TA: (50*50)/(254,3*0,310) = 31,7 m Bremselengden er deretter skalert opp til hvor lang den hadde blitt hvis lastebilen hadde kjørt i 80 km/t. Dette for at forskjellen i bremselengde mellom dekkene kommer tydeligere frem. Den prosentvise forskjellen mellom dekkene blir det samme selv om bremselengden er skalert opp. - Bremselengde ved µ-korrigert Bremselengden etter den har blitt korrigert for endring i friksjonsforhold under forsøket. Resultatet viser hvilket dekk som har lengst bremselengde. Eksempel første dag. 1-RO1: (50*50)/(254,3*0,239) = 41,2 m 2-TA: (50*50)/(254,3*0,266) = 37 m Da er bremselengde til 2-TA sammenliknbar med bremselengden til 1-RO1, og resultatet er en differanse på 41,2-37 = 4,2 m, som utgjør 10 %. Altså viser resultatet at 2-TA har 10 % kortere bremselengde enn 1-RO av 27

23 Figur 18 - Figur 23 viser resultatet fra kjøringene med sammenliknbare bremselengder for de forskjellige dekkene i testen. Figurene viser resultatene fra henholdsvis , og "blå-is"-testen Friksjon Bremselengde Bremselengde Tidspkt Bilident Beregnet fra GPS-målinger Korreksjonsfaktor c µ-korrigert I felt (50 km/t) Ved µ-korrigert Δ (snitt-dekk) I felt (80 km/t) Ved µ-korrigert Δ (snitt-dekk) 11: RO1 0,279 0,86 0,239 35,3 41,2 0 % 90,3 105,5 0 % 11: TA 0,310 0,266 31,7 37,0 10 % 81,1 94,6 10 % 13: RO1 0,243 0,98 0,239 40,5 41,2 0 % 103,7 105,5 0 % 13: TB 0,246 0,242 40,0 40,7 1 % 102,4 104,2 1 % 14: RO1 0,195 1,23 0,239 50,5 41,2 0 % 129,3 105,5 0 % 15: TC 0,211 0,259 46,5 37,9 8 % 119,1 97,1 8 % Tabell 2. Korrigering av bremselengder, dag 1. Figur 18. Korrigerte bremselengder fra 50 km/t, dag 1. Dekk A har kortest bremselengde, dekk C har litt lenger bremselengde enn dekk A (ca. 2,5 %). Dekk B er det dekket som skiller seg ut med lengst bremselengde (ca. 10 % lenger bremselengde enn dekk A). Figur 19. Korrigerte bremselengder fra 80 km/t, dag 1. Forholdet blir det samme som ved 50 km/t. Dekk A har kortest bremselengde, dekk C har litt lenger bremselengde, og dekk B har lengst bremselengde. Dekk B har 3,7 meter lenger bremselengde enn dekk A ved 50 km/t og 9,6 meter lenger enn dekk A ved 80 km/t, altså ca. 10 % forskjell av 27

24 Friksjon Bremselengde Bremselengde Beregnet fra Tidspkt Bilident GPS-målinger Korreksjonsfaktor c µ-korrigert I felt (50 km/t) Ved µ-korrigert Δ (snitt-dekk) I felt (80 km/t) Ved µ-korrigert Δ (snitt-dekk) 11: RO2 0,225 0,96 0,216 43,7 45,6 0 % 111,9 116,7 0 % 11: TA 0,210 0,201 46,8 48,8-7 % 119,8 124,9-7 % 13: RO2 0,207 1,04 0,216 47,6 45,6 0 % 121,9 116,7 0 % 13: TC 0,193 0,201 51,0 48,8-7 % 130,5 124,9-7 % µ-ref: 0,216 Tabell 3. Korrigering av bremselengder, dag 2. Figur 20. Korrigerte bremselengder fra 50 km/t, dag 2. Figur 21. Korrigerte bremselengder fra 80 km/t, dag 2. Ved 50 km/t og 80 km/t viser dekk A og C helt lik bremselengde. Det ble ikke utført test med dekk B denne dagen av 27

25 Blåis-test: Tidspkt Friksjon Bremselengde Beregnet fra GPSmålinger Korreksjonsfaktor c µ-korrigert I felt (50 km/t) Ved µ-korrigert Tabell 4. Korrigering av bremselengder, dag 2. "Blåis". Δ (snittdekk) Bremselengde Bilident I felt (80 km/t) Ved µ-korrigert Δ (snitt-dekk) 12: RO2 0,123 0,98 0,121 80,2 81,5 0 % 205,2 208,5 0 % 10: TA 0,131 0,129 75,0 76,2 6 % 191,9 195,0 6 % 14: RO2 0,119 1,02 0,121 82,8 81,5 0 % 212,0 208,5 0 % 13: TC 0,120 0,122 81,7 80,4 1 % 209,1 205,7 1 % Figur 22. Korrigerte bremselengder fra 50 km/t, dag 2. "Blåis" Dekk C har 4,2 meter lenger bremselengde enn dekk A ved 50 km/t (ca. 5,5 %). Figur 23. Korrigerte bremselengder fra 80 km/t, dag 2. "Blåis" Dekk C har omtrent 11 meter lenge bremselengde enn dekk A ved 80 km/t av 27

26 5 Diskusjon: Det er ikke store forskjeller i bremselengden mellom de tre dekkene. I følge testen har dekk A kortest bremselengde, dekk C har nest lengst bremselengde og dekk B har lengst bremselengde. Det er dessverre kun én test med dekk B, som gjør det noe usikkert å konkludere med at dekket faktisk har lengst bremselengde av de tre. I litteraturen er det beskrevet fire komponenter som har betydning for vinterdekkets trekkraft og bremsekraft på snø. (Nakajima, 2003). Se Figur F B Bremsende kraft pga. komprimering av snø i forkant av dekket 2. F S Skjærkraft i snøen i dekkenes hulrom (mønster) 3. F µ Friksjonskraft mellom gummi i dekkoverflate og snø 4. F D Graveeffekt ved at kantene på knaster og seiper graver seg ned i snøen Figur 24. Komponenter som beskriver trekkraft på snø. (Nakajima, 2003) Bremsekraft kan ut fra dette uttrykkes som: Bremsing (uten blokkering) = ( F B + F S + F µ + F D ) Ut fra Figur 24 ser vi at forskjellige typer snø vil ha innvirkning på oppnådd bremsekraft. Brems på blåis vil ha lite bidrag av F B, F S og F D i forhold til bremsing på snødekke. Dette kan være, i tillegg til betraktelig lavere friksjonskoeffisient, F µ, en av grunnene til at testen ga utslag på mye lenger bremselengde på blåis. Det er altså flere komponenter enn friksjon som virker mellom dekket og vegoverflaten (F µ ) som bidrar til bremsekraft, men F µ gir et betydelig bidrag. I friksjonsteori omtales friksjon mellom dekk og vegoverflate som tre mekanismer (Joralf Aurstad, 2011): - Deformasjon. Når gummi griper rundt ujevnheter i vegoverflaten, overføres det krefter. - Slitasje. Dekket kan slites hvis biter av gummi rives av på ruheten til vegoverflaten. Vegbanen og snø/is slites også. Dette koster energi. - Adhesjon. Interaksjon mellom molekylene i gummien og materialet på vegoverflaten. Bindinger mellom molekylene kan knekkes og dette koster energi. Hvis man klarer å genere deformasjon, slitasje og/eller adhesjon vil man oppnå friksjon. Jo mindre som generes av hver mekanisme, jo lavere blir friksjonen. Gummihardheten til dekket har innvirkning på hvor mye dekket klarer å deformere seg og gripe rundt ujevnhetene i asfalten, og på hvor mye gummi som slites av. En myk gummiblanding vil kunne deformere seg enklere og vil bli fortere slitt. Derfor er det grunn til å tro at hardheten på gummiblandingen har betydning for hvor mye friksjon som genereres og dermed bremselengde til bilen. Adhesjon kan ha mindre effekt på snødekke enn på tørr asfalt av 27

27 Det var veldig liten forskjell i gummihardheten mellom dekktypene som ble brukt i testen. Valg av testdekk var muligens ikke optimale for dette forsøket. Testen indikerte forskjeller i bremselengde mellom de ulike dekktypene, men der er vanskelig å konkludere med at dette skyldes forskjell i gummihardhet. Testdekkene var i tillegg helt nye, og burde muligens vært innkjørt noe mer før forsøket. Det er også knyttet usikkerhet til lastebilene som var av eldre dato. Bilene hadde gått nesten 1 million kilometer på småkjøring, og bremsene var derfor muligens ikke helt optimale. 6 Konklusjon Forsøket indikerer at det "beste" vinterdekket har kortest bremselengde. Som nevnt i diskusjonskapittelet er det vanskelig å konkludere ut fra denne testen at gummihardheten har stor betydning for bremselengden, men resultatene samt teori indikerer at det har noe betydning. Forsøket burde vært gjentatt med nyere biler og dekk med større forskjeller i gummihardhet. Det burde gjerne vært kjørt flere serier med det "middels" gode dekker. Da er det mulig at forskjellen i gummihardhet ville vært tydeligere. Det burde vært brukt innkjørte dekk (brukte dekk), i stedet for nye dekk under testen. Dekkenes egenskapet endres med slitasje og vil kunne gi andre og større forskjeller mellom de ulik dekkene. Kjøring med halvslitte dekk bør tilstrebes ved et nytt forsøk. 7 Oppsummering Målet med feltforsøket var å dokumentere om det kan være en sammenheng mellom tunge kjøretøys bremselengde og dekkenes vinteregenskaper og spesielt gummihardhet. Det ble utført feltforsøk med tungekjøretøy og forskjellige dekktyper på Lånkebanen 31. januar og 1. februar I forsøket ble det brukt to lastebiler av typen Volvo FH12, 2005 modeller. En bil ble kjørt som referansebil og en bil som testbil. Referansebilen kjørte med samme dekk hele dagen, mens testbilen kjørte med tre forskjellige type dekk som hadde forskjellige vinteregenskaper i gummihardhet (shore-verdi) og mønster. Dekkene som var helt nye, skulle i utgangspunktet representerte "gode vinterdekk", "middels vinterdekk" og "dårlig vinterdekk". Referansebilen kjørte rett før testbilen. Hvert testdekk ble kjørt 5 ganger. Lastebilene passerte et punkt i 50 km/t og utførte en maksimal nedbremsing til full stopp i det de passerte punktet. Bremselengden ble målt både med målebånd og med GPS. Korrekt fart og friksjon ble også målt. Vegbanen bestod av et høvlet is- og snølag på asfalt, der friksjonen lå rundt 0,25. Førsøket ble gjentatt på blåis-såle, med friksjon rundt 0,13. Forskjellen i bremselengde mellom dekkene var ikke store. Resultatet indikerte at det "beste" dekket har noe kortere bremselengde enn de to andre. På den andre siden viste det "dårligste" dekket å ha kortere bremselengde enn det "middels" dekket. Dekkene som ble brukt var muligens ikke ideelle for dette forsøket. Forskjellene i gummihardheten til dekkene var veldig små, og dekkene var kanskje ikke tilstrekkelig innkjørt av 27

28 Det er ut fra dette forsøket vanskelig å konkludere om det er en klar sammenheng mellom bremselengde og gummihardhet til dekkene, men forsøket indikerer at mykere gummiblanding faktisk har kortere bremselengde. Ved en ny test bør det tilstrebes kjøring med halvslitte dekk av 27

29 8 Referanseliste GRYTESELV & GJÆVER FoU Indre Romsdal. Feltforsøk på Hjerkinn sidefriksjon. In: BYGGFORSK, S. (ed.) Rapport SINTEF SBF AN A I Trondheim. GRYTESELV, D FoU Indre Romsdal - Forsøk med tunge kjøretøyer - testing av lastebildekk - måling av trekkraft. SBF 2012 A0130. In: BYGGFORSK, S. (ed.). Trondheim: SINTEF Byggforsk. JORALF AURSTAD, M. F Lærebok Drift og vedlikehold. In: VEGVESEN, S. (ed.) VD rapport. Trondheim: Trafikksikkerhet, miljø- og teknologiavdelingen. NAKAJIMA, Y Analytical model longitudinal tire traction in snow. Journal of Terramechanics, 40, VAA, GJÆVER & LEVIN FoU Indre Romsdal. Forsøk med tunge kjøretøy i stigninger. In: SINTEF TEKNOLOGI OG SAMFUNN, T. (ed.) Rapport A11476 Trondheim av 27

30

31

32 Teknologi for et bedre samfunn