Tab. 1. Zestawienie wartości opóźnienia hamowania na nawierzchni pokrytej lodem według [1] Rodzaj opony ABS Temp. nawierzchni [ o C]

Transkrypt

1 WALUŚ Konrad J. 1 Wpływ zmian temperatury otoczenia na przyspieszanie i hamowanie samochodu osobowego na suchej i czystej nawierzchni bitumicznej w okresie zimowym część druga WPROWADZENIE Parametry ruchu pojazdu zależą nie tylko od intencji kierowcy, ale również od współczynnika przyczepności, który zdeterminowany jest cechami nawierzchni, opon oraz środowiska [-]. W przypadku nawierzchni asfaltowej suchej i czystej (ocena wizualna) głównym czynnikiem wpływającym na wartości przyspieszenia jest temperatura otoczenia, jezdni i opon. Wpływ temperatury na procesy jezdne, w szczególności na proces, jest coraz częściej sygnalizowany w literaturze (tab. 1, ) [1, 5, 7-1]. W wielu pozycjach źródłowych nadal nie spotyka się opisu cech środowiskowych jakim odpowiadają uzyskane wartości współczynnika przyczepności czy osiąganych przyspieszeń (tab. 3, ) [, 15]. W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych intensywnego samochodu osobowego na suchej i czystej nawierzchni asfaltowej w trzech temperaturach otoczenia: -5,1 C, +1, C,, C. Tab. 1. Zestawienie wartości opóźnienia na nawierzchni pokrytej lodem według [1] Rodzaj opony ABS Temp. nawierzchni Temp. otoczenia Opóźnienie [m/s ] zimowa tak -5, -5,9,5-1,7 nie,-1,7 letnia tak -5, -3,1 1,9-1,8 nie 1,57-1,7 wielosezonowa tak -3,, 1,8-1,18 nie 1,57-1,18 zimowa tak -1,9, 1,7-,98 nie,98 Tab.. Zestawienie wartości opóźnienia na nawierzchni pokrytej śniegiem według [1] Rodzaj opony ABS Temp. nawierzchni Temp. otoczenia Opóźnienie [m/s ] zimowa tak, -3,,1, nie,55 zimowa tak -5, -5,9,75,5 nie 3,1,9 zimowa tak -,8-1,,35 nie,8,75 wielosezonowa tak -,8-1, 1,57-1,7 nie,-1,57 1 Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn; -95 Poznań; ul. Piotrowo 3. Tel: , Fax: , konrad.walus@put.poznan.pl 58

2 Tab. 3. Najczęściej występujące zakresy współczynnika przyczepności wg różnych danych literaturowych oraz badań własnych IES [15] Rodzaj i stan nawierzchni Współczynnik przyczepności Przylgowej µ p Ślizgowej µ s Beton suchy,8-1,8,7 -,9 mokry,5 -,75,15 -,5 Asfalt suchy,7-1,8, -,9 mokry, -,,3,5 Kostka kamienna czysta sucha,7,8 mokra,,5 Kostka kamienna zakurzona sucha,,7 mokra,5,35 Klinkier suchy,,7 mokry,,5 gruntowa twarda sucha,5,, -,3 mokra,3,,,3 Żwir,5,5 pokryta śniegiem,1,,1,3 oblodzona,5,15,5, Tab.. Wartości współczynnika przyczepności przylgowej µp (liczby górne) i współczynnika przyczepności poślizgowej µs (liczby dolne) przy v=3 km/h = const, obciążeniu koła siłą Z=3 N i ciśnieniu pompowania p=,1 MPa (opony diagonalne) wzgl., MPa (opony promieniowe). Wymiar opon: 5,9-15 i,-15 i 15R15 [15] Opona beton asfalt Twardy Gładki Promieniowe Opony letnie Diagonalne Promieniowe Opony zimowe Diagonalne Promieniowe Opony zimowe z kolcami Diagonalne Łańcuchy śnieżne (podwójna koleina o drobnym śladzie) suchy mokry suchy mokry * Współczynnik przyczepności poślizgowej = najwyższa wartość 1. METODYKA I MIEJSCE POMIARU śnieg 1,19,95,99,73 1, 1,3 1,1,9,5,3,5,1 1,13,99,8, 1,,8 1,7,88,7,,,18 1,15,77,99,98 -,17 1,,5,8,78 -,15 1,,89,85 1,1 -,,85,,71,8 -, 1, 1,1,,83 1, 1,9 1, 1,1,3,7,,,88 1,,5,1,87,99,77,93,35,5,,1,8 1,,59,7,81,89,78 1,,1,8,9,37,73,9,7,57,7,78,7,8,39,7,9, , *, * Badania doświadczalne intensywnego z zadanej prędkości wykonano w trzech etapach w następujących terminach: 1.1.; ; Wykonano 1 prób intensywnego przyspieszania ze startu zatrzymanego i intensywnego samochodu osobowego. W dniach 1.1. oraz w ramach testów wykonano pięć prób rozpędzania z I biegu i pięć prób rozpędzania z II biegu. Przyspieszanie pojazdu z I biegu odbywało się do chwili odcięcia zapłonu przez komputer pokładowy, co umożliwiało osiągnięcie prędkości do około 5 km/h. Opis warunków środowiskowych, cech nawierzchni oraz opon, jak również charakterystykę pojazdu badawczego i układu pomiarowego przedstawiono w artykule Wpływ zmian temperatury otoczenia na lód 59

3 {przyspieszanie tylko na II biegu} {przyspieszanie tylko na II biegu} {przyspieszanie tylko na I biegu} {przyspieszanie tylko na I biegu} przyspieszanie i hamowanie samochodu osobowego na suchej i czystej nawierzchni bitumicznej w okresie zimowym część pierwsza. Rys. 1. Widok pojazdu badawczego oraz nawierzchni podczas badań. WYNIKI POMIARÓW Badania wykonane w dniach 1.1., oraz polegały na intensywnym przyspieszaniu pojazdu, a następnie intensywnym hamowaniu. Zadaniem kierowcy było naciskanie pedału hamulca aż do pełnego zatrzymania bez żadnej korekcji siły nacisku. W każdym dniu badawczym wykonano dziesięć przejazdów testowych. Wszystkie pomiary wykonano z wykorzystaniem tego samego pojazdu, z dwoma osobami obsługi, na tym samym odcinku nawierzchni. Próby przeprowadzono z zachowaniem takiej samej metodyki postępowania. Wyniki pomiarów intensywnego pojazdu w kolejnych dniach przedstawiono w tabelach 5. Tab. 5. Wartości pełnego średniego opóźnienia pojazdu MFDD Numer MFDD (Mean Fully Developed Deceleration) [m/s ] ,1 8, 9,9.,9 8,11 9, ,99 8,3 9,8. 8,9 8,8 9,7 5. 8,5 8,57 9,. 8,71 8,51 9, 7. 9,5 8,79 9, ,33 8,5 9, ,37 8,59 9,5 1. 8,5 8,8 9,31 Średnia z pomiarów 8,3 8,55 9,5 Odchylenie standardowe,,1, Tab.. Wyniki pomiarów całkowitej przebytej przez pojazd badawczy 1.1. Numer Skoda Octavia II Tour Combi trwania zatrzymania zmierzona przymiarem wstęgowym wyznaczona z wartości przyspieszeń wzdłużnych Prędkość początkowa [km/h] 1 1,3 91,58 91, 3,55 9,78 51,17 1,31 91,3 91,5 3,17,,91 57

4 3 11,8 91,1 91,1 3,5 1,83 9,35 1,8 91,98 91,1 3,7, 5,8 5 1,15 9,95 93, 3,7 9,7 8,11 1,7 91,98 91,51 3,3 1,7 3, ,1 9,98 9,1 3,93 1, 3, 8 13, 9,53 9,9 3,57 1,91 59,3 9 13,7 11,8 11,1, 15,31,9 1 1,1 11,78 11, 3,9 13,5 1,7 Tab. 7. Wyniki pomiarów całkowitej przebytej przez pojazd badawczy Numer Skoda Octavia II Tour Combi trwania zatrzymania zmierzona przymiarem wstęgowym wyznaczona z wartości przyspieszeń wzdłużnych Prędkość początkowa [km/h] 1 13,18 11,1 1,81 3,7 1,,75 13, 95,7 95, 3,35,7 39, 3 1,5 95,55 95,39 3, 1,1 5,55 1,31 93,5 93,79 3,7 8,79 3,5 5 11,35 93, 9,9,3 9,39 8, 1,3 18,75 18,89 3,9 17,57 59,89 7 1,75 1,9 1,95,98 18,9 58,5 8 13,9 15,9 1,1 3,8 8,55 59, ,81 11, 11,3 3,7 1,8 5, 1 1, 11, 11,8 3,5 17,87 58,7 Tab. 8. Wyniki pomiarów całkowitej przebytej przez pojazd badawczy Numer Skoda Octavia II Tour Combi trwania zatrzymania zmierzona przymiarem wstęgowym wyznaczona z wartości przyspieszeń wzdłużnych Prędkość początkowa [km/h] 1 11,89 9,8 9,59 3,5 1,79, 11,7 95,3 95,79,31 18,77,7 3 11,1 9, 9,77 3,79 1,3, 1,9 97, 97,55 3,38 18,35,5 5 11,79 95, 9,99,35 1,8 7,3 1,9 95,7 9,11 3,51 8,,9 7 11,75 95,9 9,1 3,78 13,95, , 97, 97,9 3,5 13,3 3, 9 1, 11,35 11,1, 1,91 1,77 1 1,39 1,5 1,98 3,83 1,71 3,7 571

5 3. ANALIZA WYNIKÓW POMIARÓW We wszystkich trzech etapach badań intensywnego wykonane zostały w podobnych warunkach środowiskowych. Wizualnie nawierzchnia badawcza była sucha i czysta. Cechy środowiskowe różniły się między sobą wartością temperatury otoczenia i nawierzchni, wilgotnością oraz temperaturą punktu rosy. Graficzny obraz przyspieszania pojazdu w danych warunkach środowiskowych przedstawiono na rysunkach na I biegu} na II biegu} Rys.. Graficzne przedstawienie wyników pomiarów przyspieszania i, na I biegu} na II biegu} Rys. 3. Graficzne przedstawienie wyników pomiarów przyspieszania i, {przyspieszanie na I i II biegu} {przyspieszanie na I, II i III biegu} Rys.. Graficzne przedstawienie wyników pomiarów przyspieszania i, Wartości pełnego średniego opóźnienia MFDD uzyskane w dniu 1.1. oraz różnią się nieznacznie (tab. 5), a obliczone odchylenia standardowe pomiarów powodują zachodzenie 57

6 obszarów niepewności MFDD ,3, m i MFDD ,55, 1m. Wyniki s s z dnia wyraźnie odbiegają od poprzednich. Pojazd hamował z większą intensywnością MFDD ,5, m. Wilgotność w dniu była najniższa i wynosiła 5,8%, s w dwóch poprzednich dniach badawczych była podobna i wynosiła 8,1% oraz 81,%. Dodatkowym parametrem działającym na niekorzyść uzyskiwanych przyspieszeń wzdłużnych było wystąpienie sytuacji (13.1.5), w której temperatura nawierzchni była niższa aniżeli temperatura punktu rosy. W dwóch pozostałych dniach badawczych (1.1. i 13..9) taka sytuacja nie miała miejsca. Temperatury otoczenia, nawierzchni i punktu rosy, a także wilgotność mogły wpłynąć na uzyskane 5-go stycznia 13r. wartości przyspieszeń wzdłużnych pomimo najwyższej temperatury otoczenia +, C. PODSUMOWANIE Wszystkie uzyskane wartości pełnego średniego opóźnienia MFDD (tab. 5) przeliczone na współczynnik przyczepności znajdują się w zakresie zdefiniowanym dla nawierzchni asfaltowej suchej (tab. 3). Duży rozrzut współczynnika przyczepności mieści w sobie zmienne warunki środowiskowe. Jednakże dokładniejsze oszacowanie cech kinematycznych ruchu pojazdu z uwzględnieniem wariacji cech środowiskowych i nawierzchni może być warunkiem zwiększenia wiarygodności metod obliczeniowych, szczególnie podczas rekonstrukcji zdarzeń drogowych. "Projekt nr N N59 55 został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki" Streszczenie Badania doświadczalne cech kinematycznych ruchu pojazdu umożliwiają ocenę działających w obszarze interakcji opona-nawierzchnia sił i momentów. Determinantem przyspieszania, a w szczególności jest współczynnik przyczepności. Wartość współczynnika jest zależna od wariacji cech środowiskowych, nawierzchni oraz opon. W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych intensywnego w zmiennych warunkach temperatury otoczenia na jednorodnym podłożu asfaltowym. Influence of ambient temperature and dew point changes on acceleration and breaking on dry and clean bituminous pavement in winter time part two Abstract Experimental studies of vehicles motion kinematic characteristics allow evaluation of interaction forces and moments operating in the tire-pavement system. Determinant of acceleration, and braking process in particular is the coefficient of friction. Coefficient of friction variations are dependent on the surfaces and tires environmental features. Paper presents results of experimental studies of the intense braking process in varying ambient temperatures on a homogeneous asphalt surface. BIBLIOGRAFIA 1. Eddie R.: Ice, ABS, and Temperature. SAE Technical Paper Series. 97, (199). Dudziak M., Lewandowski A., Warszczyński J., Anioła M., Kędziora K, Waluś K. J., Wpływ cech nawierzchni i otoczenia na parametry ruchu pojazdu w warunkach zimowych (badania pilotażowe), materiały XX FRANCUSKO POLSKIEGO SEMINARIUM MECHANIKI oraz VII MIEDZYNARODOWEJ KONFERENCJI n.t.: Modelowanie I Symulacja Zjawisk Tarciowych W Układach Fizycznych Strukturach Technicznych "TARCIE 1", s. 9, Warszawa 1, ISBN , 3. Kędziora K., Waluś K. J.; Experimental and simulation research on car acceleration and braking on snow-covered roads; Activities of Transport Telematics : 13th International Conference on 573

7 Transport Systems Telematics, TST 13 : selected papers, Katowice-Ustroń, Poland, October 3-, 13 / ed. Jerzy Mikulski: Springer Berlin Heidelberg, Communications in Computer and Information Science; 13; Vol. 395; s. 33-; ISSN , ISBN Lewandowski A., Warszczyński J., Dudziak M., Waluś K. J., Analysis of the passenger car breaking process on an inclined road under winter conditions, p , rozdział w monografii pod red. M. Dudziak, I. Malujda, K. J. Waluś p.t.: Machine Modeling and Simulations, Rokosowo 1, ISBN Martin D.P., Schaefer G.F.: Tire-Road Friction in Winter Conditions for Accident Reconstruction. SAE Technical Paper Series. 957, (199). Navin F., Macnabb M., Nicolletti C.: Vehicle Traction Experiments on Snow and Ice. SAE Technical Paper Series. 95, (199) 7. Prochowski L., Przyczepność ogumienia do nawierzchni oblodzonych, Auto Technika Motoryzacyjna 88 dodatek naukowy, 1988, 8. Unarski J., Wach W., Zębala J., Przyjmowanie wartości współczynnika tarcia w różnych szczególnych okolicznościach, Instytut ekspertyz sądowych, Kraków 9. Waluś K. J., Olszewski Z., Analysis of Tire-road contact under Winter conditions, Lecture Notes in Engineering and Computer Science, Volume 19, proceedings World Congress on Engineering 11, Volume III, London, U.K. July, 11, p , ISBN , ISSN , 1. Waluś K. J., Badania doświadczalne intensywnego ciągnika siodłowego w ujemnych temperaturach otoczenia (badania rozpoznawcze), Autobusy 3/13, s. 971, CD-ROM, ISSN Waluś K. J., Comparing the intensity of the braking car equipped with summer and winter tires in sub-zero road surface temperatures, Technológ. - 13, nr, s. 57, ISSN Waluś K. J., Comparison of the maximum acceleration of a passenger car on selected pavements in wintertime, Visnik. - 1, no. 77, s. 3-38, ISSN Waluś K. J.; Experimental study on comparison of kinematic traffic characteristics of a road tractor and a passenger car at sub-zero temperatures; Archives of Transport System Telematics; 13; vol., iss. ; s. 3-; ISSN 18998; 1. Waluś K. J., Kędziora K.; Intensywność przyspieszania i samochodu osobowego wyposażonego w opony zimowe na nawierzchni pokrytej warstwą ubitego śniegu - badania doświadczalne; Technika Transportu Szynowego; 13; nr 1; s ; ISSN ; 15. Wypadki drogowe. Vademecum biegłego sądowego, praca zbiorowa, Wydawnictwo Instytutu Ekspertyz Sądowych, Kraków. 57