Analiza intensywności hamowania pojazdów wyposażonych w koła letnie

Transkrypt

1 FOKT Krzysztof 1 LEWANDOWSKI Paweł 2 Analiza intensywności hamowania pojazdów wyposażonych w koła letnie WSTĘP Ustalenie prędkości poruszania się pojazdu uczestniczącego w zdarzeniu drogowym jest jednym z podstawowych zadań technicznej rekonstrukcji przebiegu wypadku. Od tego zależy określenie relacji czasowo przestrzennej zachodzącej pomiędzy uczestnikami zdarzenia. Kierujący pojazdami w sytuacjach zagrożenia bezpieczeństwa na drodze podejmują manewry obronne zmierzające do uniknięcia ewentualnej kolizji z innym uczestnikiem ruchu lub przeszkodą. Najczęściej przeprowadzane są manewry intensywnego hamowanie i/lub omijania. W pojazdach niewyposażonych w układ przeciwdziałający zablokowaniu kół podczas intensywnego hamowania, tzw. ABS, gwałtowne hamowanie powoduje zablokowanie kół, a co za tym idzie powstanie śladów na podłożu (pojazdy wyposażone w układ ABS również mogą znaczyć ślady manewru hamowania). Powstawanie śladów hamowania/blokowania kół pojazdów odbywa się podczas kontaktu czoła opony z podłożem w okolicznościach w których prędkość kątowa koła jest mniejsza od prędkości liniowej pojazdu w efekcie czego następuje tzw. przeszczep materiału opony na podłoże. Obecnie większość pojazdów dostępnych na rynku pierwotnym, w ramach podstawowego wyposażenia posiada układ ABS. Jednak na polskich drogach jeszcze bardzo często można spotkać pojazdy ze standardowym układem hamulcowym, tj. bez systemu zapobiegającego blokowaniu kół podczas hamowania. Proces hamowania jest bardzo złożonym zjawiskiem i prawidłowa interpretacja pozostawionych śladów jest nader pożądaną umiejętnością. Przyjmowanie wartości opóźnień bez wnikliwej analizy okoliczności towarzyszących procesowi hamowania w danym przypadku może prowadzić do błędnego określenia prędkości jazdy danego uczestnika wypadku. Przy weryfikacji wartości opóźnienia należy pamiętać, że na jego wielkość mają wpływ np.: rodzaj i stan nawierzchni, po której porusza się pojazd, rodzaj i stan ogumienia, prędkość z jaką porusza się pojazd w chwili zapoczątkowania hamowania. Dość częstym zjawiskiem jest użytkowanie pojazdów z oponami letnimi w zimie i na odwrót zimowymi w lecie. Skład mieszanki gumy opony letniej różni się od zimowej i powstawanie śladów na miejscu zdarzenia w danych warunkach atmosferycznych może być w znacznym stopniu uzależniane od rodzaju ogumienia. W większości przypadków biegły rekonstruując zdarzenie drogowe przyjmuje odpowiednie współczynniki w oparciu o dane literaturowe oraz własne doświadczenie. Niejednokrotnie mogą one znacząco odbiegać od rzeczywistych wartości uzyskanych przez pojazdy uczestniczące w konkretnym zdarzeniu. Tak więc określenie właściwej wartości opóźnienia hamowania pojazdu wymaga ciągłego zaznajamiania się z wynikami najróżniejszych badań poświęconych tej tematyce, na co w szczególny sposób zwrócono uwagę w pierwszej części niniejszego cyklu [1]. W artykule przedstawiono przebieg i wyniki prób drogowych, w których badano proces hamowania z minimalnymi wartościami osiąganych opóźnień, przy których występuje zjawisko znaczenia śladów tego manewru. Tak więc podstawowym kryterium przeprowadzonych badań było ujawnienie śladów na drodze powstałych podczas hamowania pojazdu. Spostrzeżenia oraz wnioski z tychże badań są przydatne do właściwej interpretacji śladów manewru hamowania i nierozerwalnie związane z techniczną rekonstrukcją przebiegu zdarzenia drogowego. 1 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Transportu i Elektrotechniki; Radom; ul. Malczewskiego 29. Tel: , , Fax: , k.fokt@wp.pl 2 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Transportu i Elektrotechniki; Radom; ul. Malczewskiego 29. Tel: , , Fax: , lewandowski.pawel@wp.pl 1787

2 1. ZAŁOŻENIA Próby drogowe hamowania przeprowadzano: na jezdni suchej, czystej i gładkiej (bez kolein, przełomów i ubytków); na prostym, płaskim odcinku drogi z nawierzchnią asfaltową (bez nachyleń wzdłużnych i poprzecznych); przy zastosowaniu opon letnich o następującej specyfikacji techniczno-eksploatacyjnej: a) b) c) Fot. 1. Opony letnie: a) Bridgestone B390; b) Nexen Radial SB650; c) Daytona D210 używane marki BRIDGESTONE model B390 wyprodukowane w czterdziestym tygodniu 2004 roku w fabryce Brisa Bridgestone Sabanci w Turcji. Bridgestone B390 jest oponą letnią, przeznaczona do samochodów osobowych wyposażonych w felgi do opon bezdętkowych. Z danych udostępnionych przez producenta wynika, że do produkcji wykorzystano wysokiej jakości mieszankę gumową z dodatkiem krzemionki i opatentowanego przez koncern aktywnego związku węgla (Long Link Carbon). Opony są dzięki temu trwalsze i osiągają wysokie przebiegi. Producent opon wskazuje, że opona podzielona jest na dwie strefy. Wewnętrzna część opony to trzy centralne żebra obwodowe z czterema kanałami wzdłużnymi, które zapewniają precyzyjną kontrolę nad pojazdem, szybszą reakcję na ruchy kierownicą, pewne hamowanie oraz doskonałe odprowadzanie wody. Zewnętrzna krawędź posiada szerokie i solidne klocki barkowe o lekko zaokrąglonym profilu, które zapewniają stabilność i przyczepność samochodu podczas pokonywania zakrętów i jazdy z dużą prędkością. System kanałów i rowków bieżnika zapewnia doskonałe odprowadzanie wody oraz dobrą trakcję na mokrej nawierzchni. Technologia UNI-T zapewnia dużą wytrzymałość, doskonałe prowadzenie oraz zmniejsza poziom hałasu w czasie jazdy. Lekko zaokrąglony profil poprawia stabilność jazdy. Nawet przy wysokich prędkościach opona Bridgestone B390 zapewnia komfortową i bezpieczną jazdę. [2],[3] używane marki NEXEN model Radial SB 650 wyprodukowane w piątym tygodniu 2007 roku w Południowej Korei w fabryce NEXEN TIRE CORPORATION. Nexen SB 650 to opona letnia klasy ekonomicznej, przeznaczona do małych i średnich samochodów. Producent wskazuje, że opona posiada symetryczną budowę bieżnika, co wpływa na wysoki poziom stabilizacji w czasie jazdy, a specjalnie zaprojektowany obwodowy kanał wraz z rowkami skutecznie odprowadza wodę, co zwiększa komfort i bezpieczeństwo w trakcie jazdy na mokrej nawierzchni. Szerokie pasy (żebra) bieżnika gwarantują wysoką przyczepność na suchej nawierzchni.[2] 1788

3 nowe firmy Dayton model D210, które zostały wyprodukowane w siódmym tygodniu 2013 roku w Hiszpanii w fabryce GENERAL FABRICA ESPANOIA DEL CAUCHO S.A. należącej do koncernu BRIDGESTONE, który jest jedną z największych firm zajmujących się produkcją opon na świecie. Z danych producenta wynika, że opony Dayton D210 wyposażono w symetryczny bieżnik, który równie dobrze zachowuje się na suchej, jak i na mokrej nawierzchni. Centralną część opony stanowi proste, ciągłe centralne żebro oraz dwie sekcje klocków ustawione kierunkowo. Taka rzeźba zapewnia precyzyjne sterowanie oraz płynną jazdę. Lekko kierunkowy wzór zapewnia odpowiednie rozprowadzenie wody na boki, dzięki czemu opona zapewnia większą ochronę przed zjawiskiem aquaplaningu. Dodatkowo specjalna mieszanka gumy zastosowana do produkcji polepsza przeciwdeszczowe właściwości opony. Aby zapewnić optymalną trakcję na suchej drodze opona posiada mocną sekcję barków. Wyposażone w nacięcia bloki stabilizują tor jazdy, dzięki czemu możliwa jest płynna jazda nawet przy bardzo dużej prędkości. Zapewniają również przyczepność boczną podczas pokonywania zakrętów. Opona jest również bardzo cicha. Rowki na barkach redukują powstawanie hałasu, dzięki czemu opona gwarantuje wysoki komfort akustyczny. Dayton D210 to letnia opona klasy HP (High Performance) przeznaczona dla samochodów osobowych segmentu średniego i wysokiego [2] przy wykorzystaniu opóźnieniomierza CL 170 (szerzej opisany w pierwszej części cyklu); dla jak najmniejszych opóźnień, przy których powstały na jezdni ślady od kół pojazdu; wyłącznie przy wykorzystaniu samochodu osobowego marki Renault, model Megane, rodzaj nadwozia sedan, z silnikiem benzynowym z wielopunktowym wtryskiem paliwa o pojemności 1,6 litra i mocy 112 KM, wyposażonym w układ ABS, który na czas badań został wyłączony, z zamontowanymi piętnastocalowymi stalowymi kołami tarczowymi (pojazd służbowy Laboratorium Kryminalistycznego KWP z s. w Radomiu - przedstawiony w pierwszej części cyklu). 2. CEL BADAŃ Celem badań było określenie minimalnej wartości opóźnienia hamowania, przy której na nawierzchni asfaltowej możliwe będzie ujawnienie śladów tego manewru znaczonych przez ogumione koła pojazdu. Analiza wyników pomiarów może okazać się pomocna przy określaniu możliwych do osiągnięcia w konkretnych warunkach drogowych opóźnień ruchu pojazdów, tj. parametrów ruchu niezbędnych dla technicznej rekonstrukcji przebiegu zdarzenia drogowego i tym samym niezbędnych dla formalno-prawnej oceny zachowania jego uczestników. 3. PRZEBIEG BADAŃ Podczas badań na kołach pojazdu montowano opisane wyżej opony i dla każdego rodzaju ogumienia przeprowadzano próby, które były zapisywane w pamięci opóźnieniomierza. Po wykonaniu próby hamowania i odczytaniu wartości opóźnienia zapisywano wynik w pamięci urządzenia, a następnie sprawdzano, czy na asfalcie widoczne są ślady hamowania oraz wykonywano zdjęcia odcinka drogi, na którym przeprowadzono próbę. Dla każdej marki opon wykonano kilkanaście prób (około 15). Podczas każdej kolejnej próby starano się uzyskać jak najmniejsze opóźnienie poprzez zmniejszenie nacisku na pedał hamulca. W niniejszym artykule przedstawiono najbardziej reprezentatywne (powtarzające się) wyniki badań z wykorzystaniem opon letnich Próby hamowania z zastosowaniem opon letnich Dayton D210. Podczas przeprowadzania pomiarów opóźnienia z zastosowaniem nowych opon letnich firmy Dayton wykonywano próby hamowania, których wyniki zapisano w pamięci urządzenia oraz wykonano zdjęcia ujawnionych śladów lub docinka jezdni, na którym przeprowadzano próbę. [4] Wyniki prób przedstawiono w formie liczbowej w tabeli nr 1 oraz w postaci wykresów (opóźnienie w funkcji czasu) na rysunku

4 Tab. 1 Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Dayton D210 Zmierzona długość ujawnionych Numer próby Uzyskane opóźnienia w [m/s 2 ] śladów w [m] Maksymalne Średnie Lewy Prawy 1 4,2 3,9 21,2 20,1 2 4,6 4,5 17,6 17,3 3 4,0 3,8 25,1 24,0 4 3,6 3,3 27,2 26,5 5 4,9 4,4 18,8 18,9 6 3,5 3,2 20,7 18,7 Rys. 1. Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Dayton D210 Poniżej przedstawiono fotografie stanowiące wizualizację przeprowadzonych prób drogowych, umożliwiające odniesienie osiąganych wartości opóźnień hamowania do charakteru (wysycenia) znaczonych śladów. W celu dostrzeżenia tychże śladów, na fotografiach zaznaczono je na czerwono. Fot. 1 i 2. Ujawnione ślady hamowania - próba 1 i

5 Fot. 3 i 4. Jak fot. 1 i 2 - próba 3 i 4 Fot. Jak fot. 1 i 2 - próba 5 i 6 Spostrzeżenia ujawnianie śladów hamowania na nawierzchni asfaltowej jezdni nie sprawiało trudności nawet przy minimalnym uzyskanym jednostkowo opóźnieniu, tj. o wartości 2,8 m/s 2 ; do regularnego powstawania śladów wymagane było hamowanie z opóźnieniem niespełna 4 m/s 2 ; w większości ujawnionych śladów hamowania są one lepiej widoczne w końcowej fazie ich znaczenia; długość śladów hamowania nie stanowi wyznacznika do określenia wartości opóźnienia; uzyskiwano zbliżone długości śladów około 15 m dla opóźnienia 6,2 m/s 2 i 4,9 m/s 2 ; uzyskiwano rozbieżne długości śladów około 20 i 27 m dla zbliżonych opóźnień 3,2 i 3,3 m/s Próby hamowania z zastosowaniem opon letnich marki Bridgestone. Algorytm postępowania analogiczny jak przy badaniach opon Dayton D210 [4]. Wyniki prób przedstawiono w formie liczbowej w tabeli nr 2 oraz w postaci wykresów (opóźnienie w funkcji czasu) na rysunku

6 Tab. 2 Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Bridgestone Zmierzona długość ujawnionych Numer próby Uzyskane opóźnienia w [m/s 2 ] śladów w [m] maksymalne średnie Lewy Prawy 1 4,5 3,6 Brak Brak 2 4,6 4,5 Brak Brak 3 4,7 4,6 10,2 9,4 4 4,6 4,5 13,9 13,6 5 4,7 4,6 13,6 13,2 6 4,8 4,6 13,2 13,2 Rys. 2. Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Bridgestone Poniżej przedstawiono fotografie stanowiące wizualizację przeprowadzonych prób drogowych, umożliwiające odniesienie osiąganych wartości opóźnień hamowania do charakteru (wysycenia) śladów. Dla łatwiejszego zauważenia ujawnionych śladów, na fotografiach zaznaczono je na czerwono. Fot. 7 i 8. Nie ujawniono śladów hamowania - próba 1 i

7 Fot. 9 i 10. Ujawnione ślady hamowania - próba 3 i 4 Fot. 11 i 12. Jak rycina 9 i 10 - próba 5 i 6 Spostrzeżenia do powstawania śladów wymagane było hamowanie z opóźnieniem co najmniej 4,5 m/s 2 ; ślady hamowania łatwiej jest ujawnić organoleptycznie, patrząc na jezdnię zgodnie z kierunkiem ruchu pojazdu który je znaczył Próby hamowania z zastosowaniem opon letnich marki Nexen. Algorytm postępowania analogiczny jak przy badaniach opon Dayton D210 i Bridgestone [4]. Wyniki prób przedstawiono w formie liczbowej w tabeli nr 3 oraz w postaci wykresów (opóźnienie w funkcji czasu) na rysunku 3. Tab. 3 Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Nexen Numer próby Uzyskane opóźnienia w [m/s 2 ] Zmierzona długość ujawnionych śladów w [m] Maksymalne Średnie Lewy Prawy 1 4,9 4,8 12,4 19,6 2 4,5 4,5 14,5 16,6 3 3,9 3,7 7,9 8,3 4 4,5 4,4 15,5 15,4 5 4,4 4,2 Brak Brak 6 4,1 3,9 Brak Brak 1793

8 Rys. 3. Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Nexen Poniżej przedstawiono fotografie stanowiące wizualizację przeprowadzonych prób drogowych, umożliwiające odniesienie osiąganych wartości opóźnień hamowania do charakteru (wysycenia) śladów. Dla łatwiejszego zauważenia ujawnionych śladów, na fotografiach zaznaczono je na czerwono. Fot. 13 i 14. Ujawnione ślady hamowania - próba 1 i 2 Fot. 15 i 16. Ujawnione ślady hamowania - próba 3 i

9 Fot. 17 i 18. Nie ujawniono śladów hamowania - próba 5 i 6. Spostrzeżenia jednorazowo przy hamowaniu z opóźnieniem 3,7 m/s 2 ujawniono bardzo słabo widoczne ślady o długości około 8 m; podczas kolejnych prób nie zdołano uzyskać takiego wyniku; do regularnego powstawania śladów wymagane było hamowanie z opóźnieniem co najmniej 4,4 m/s 2. WNIOSKI Przeprowadzone badania pozwoliły na określenie minimalnych wartości opóźnień uzyskiwanych podczas hamowania dla konkretnych marek i modeli opon (średnie minimalne wartości opóźnienia około 3,2 3,7). Niewątpliwie wpływ na wartość opóźnienia przy którym powstają ślady hamowania na jezdni, ma skład mieszanki opony warunkujący m.in. jej twardość (na wartość opóźnienia, przy którym występuje znacznie śladów hamowania ma również rodzaj nawierzchni bitumicznej, co nie było przedmiotem niniejszych badań). Od sposobu współpracy powierzchni kontaktowych opon z podłożem uzależniona jest możliwość znaczenia przez nie śladów hamowania. Stosowanie podstawowej fizycznej zależności dla oszacowania wartości opóźnienia ruchu pojazdu opartej tylko na długości znaczonych przez jego koła śladów hamowania, może doprowadzić do błędnego przyjęcia dla konkretnych warunków drogowych wartości opóźnienia hamowania pojazdu. Taki schematyczny sposób postępowania podczas badań związanych z techniczną rekonstrukcją przebiegu zdarzenia drogowego może skutkować nieprawidłowymi wnioskami z tychże badań i tym samym błędną formalnoprawną oceną zachowania uczestników zdarzenia. Analiza śladów hamowania znaczonych przez ogumione koła samochodu dla potrzeb technicznej rekonstrukcji przebiegu zdarzenia drogowego wymaga każdorazowo indywidualnej oceny nawierzchni podłoża, parametrów jakościowo technicznych opon oraz charakteru znaczonych przez nie śladów. Streszczenie W artykule omówiono problem właściwej interpretacji śladów pozostawionych na jezdni w okresie letnim przez ogumione w opony letnie koła pojazdu samochodowego, przedstawiono sposób badań (prób drogowych) oraz metodologię przygotowań do ich prawidłowego przeprowadzenia, zaprezentowano wyniki wraz ze spostrzeżeniami i sformułowano wnioski, które z powodzeniem wzbogacą wiedzę w zakresie doboru odpowiednich wartości opóźnień ruchu pojazdów podczas hamowania ze znaczeniem śladów kół. The breaking intensity analysis of cars with summer tyres Abstract The article discusses the issue of the proper interpretation of the marks left on the road in the summer by pneumatic tires tires wheels of a motor vehicle, a method of research (road tests) and the method of preparation for their proper conduct, presents the results with the observations and conclusions were that 1795

10 successfully enrich knowledge in the selection of appropriate values of traffic delays during braking with the meaning of the wheel tracks. BIBLIOGRAFIA 1. Lewandowski P., Fokt K. Rekonstrukcja przebiegu zdarzenia drogowego na podstawie śladów intensywności hamowania artykuł zgłoszony na konferencję LogiTrans portal internetowy: sierpień portal internetowy: sierpień opracowanie własne autorów 1796