Analiza intensywności hamowania pojazdów wyposażonych w koła zimowe

Transkrypt

1 FOKT Krzysztof 1 LEWANDOWSKI Paweł 2 Analiza intensywności hamowania pojazdów wyposażonych w koła zimowe WSTĘP Ostatnia część cyklu artykułów poświęcona jest badaniom opon zimowych w warunkach użytkowania w okresie letnim. Jak już sygnalizowano w części drugiej cyklu jest to zjawisko często spotykane na polskich drogach. Stąd też autorzy uwzględnili potrzebę przeprowadzenia takich badań, gdyż jak dotąd nie napotkano w literaturze poświęconej tej tematyce danych dotyczących zachowania się opony zimowej użytkowanej w okresie letnim. Podobnie jak w opracowaniu dotyczącym badań z zastosowaniem opon letnich [1], w niniejszym artykule przedstawiono przebieg i wyniki prób drogowych, w których badano proces hamowania pojazdu ze znaczeniem śladów w celu ustalenia minimalnych wartości opóźnienia. Jako kryterium zastosowano możliwość ujawnienia śladów na drodze powstałych podczas hamowania pojazdu. Spostrzeżenia oraz wnioski z badań doskonale wpisują się w tematykę poświęconą ciągłemu poznawaniu wizualnych śladów manewru hamowania z praktycznym ich zastosowaniem w technicznej rekonstrukcji przebiegu zdarzenia drogowego. 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 zimowych: a) b) c) Fot. 1. Opony zimowe: a) Matador MP 58; b) Nexen Winguard Sport; c) Goodride model SW601 używanych marki MATADOR model MP 58 M+S wyprodukowanych w trzydziestym dziewiątym tygodniu 2007 roku na Słowacji w fabryce Matador Rubber S.R.O. Marka 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.paweł@wp.pl 1797

2 MATADOR wchodzi w skład koncernu Continental, który zdecydował się na wprowadzenie tańszej opony zimowej do oferty opon przeznaczonych do samochodów osobowych. Producent opon wskazuje, że są one przeznaczone na umiarkowane warunki klimatyczne środkowej Europy. Jak wynika z danych udostępnionych przez producenta, są to opony o nowym, kierunkowym bieżniku, stworzonym dla samochodów klasy średniej i średniej - wyższej. Opony dostępne w szerokiej gamie rozmiarów z indeksami prędkości do 190 km/h, 210km/h i 240km/h. Po dobrze przyjętych oponach MP55 i MP56 Silika postanowiono wprowadzić nową kategorię asymetrycznych opon zimowych, które przewyższą dotychczasowe oczekiwania klientów zarówno pod względem komfortu, jak i parametrów jezdnych.[2] używane marki NEXEN model WINGUARD Sport wyprodukowanych w siedemnastym tygodniu 2010 roku w Południowej Korei w fabryce NEXEN TIRE CORPORATION. Z danych producenta wynika, że opona Nexen Wingurad Sport jest nową oponą UHP zaprojektowaną specjalnie dla europejskich pojazdów sportowych. Asymetryczny wzór bieżnika z czterema szerokimi kanałami gwarantuje odpowiednią przyczepność w każdych warunkach. Dodatek krzemionki w mieszance gumowej zapewnia większą wytrzymałość na uszkodzenia, ścieranie oraz niższy poziom hałasu drogowego.[3] nowe marki Goodride model SW601 wyprodukowanych w trzydziestym pierwszym tygodniu 2011 roku w fabryce HANGZHOU GENERAL RUBBER FACTORY mieszczącej się Chinach. Firma ta jest jednym z największych producentów opon w Azji. SW 601 jest oponą zimową o asymetrycznym wzorze bieżnika. Z danych producenta wynika, że opona Goodride SW601 to opona przeznaczona dla samochodów klasy średniej. Szczególnie polecana jest do aut kompaktowych, hatchbacków, a także rodzinnych kombi i sedanów. Sprawdza się w codziennej eksploatacji w ruchu miejskim i na autostradzie. Opona posiada asymetryczny wzór bieżnika, dlatego należy montować ją zgodnie z zaleceniami producenta. Producent opon wskazuje, że do produkcji opony zastosowano nowoczesne materiały i zaawansowane rozwiązania produkcyjne. Bieżnik został wykonany z nowoczesnej, mrozoodpornej mieszaki gumowej, która zachowuje wytrzymałość i elastyczność w ujemnych temperaturach. Opona Goodride SW601 została wyposażona w asymetryczny wzór, który zapewnia podział opony na strefy. Każda z nich pełni inne funkcje. Wewnętrzna strona opony zapewnia lepszą charakterystykę jazdy na śliskiej nawierzchni. Wyposażono ją w klocki w kształcie rozciągniętych rombów, które ułożono kierunkowo. Powierzchnia klocków została dodatkowo pokryta zygzakowatymi lamelkami, które wbijają się w podłoże. Samochód nie traci przyczepności nawet na śliskiej drodze. Opona zapewnia dynamiczne ruszanie i przyśpieszanie. Zewnętrzna strona opony zapewnia przyczepność i stabilizację toru jazdy przy wyższych prędkościach oraz podczas pokonywania zakrętów. Poprawia również osiągi podczas jazdy na mokrej drodze. Wyposażono ją w proste klocki o ostrych krawędziach oraz dwa szerokie kanały. Rzeźba bieżnika umożliwia skuteczne rozbijanie tafli wody i usuwanie błota pośniegowego na boki oraz chroni przed poślizgiem hydrodynamicznym. Aby zapewnić wysoki komfort jazdy zastosowano lekko zaokrąglone krawędzie. Uzyskano w ten sposób lepsze prowadzenie na nierównej nawierzchni oraz redukcję szumów i drgań powstających podczas toczenia. Opona jest cicha i komfortowa.[3] przy wykorzystaniu opóźnieniomierza CL 170 (szerzej opisany w części pierwszej cyklu); dla jak najmniejszych opóźnień, przy których powstały na jezdni ślady od kół pojazdu; wyłącznie przy wykorzystaniu samochodu osobowego marki Renault, model Megane, rok produkcji 2004, rodzaj nadwozia sedan, z silnikiem benzynowy z wielopunktowym wtryskiem paliwa o pojemności 1,6 litra i mocy 112 KM, wyposażonym w układ ABS, który na czas badań zostanie wyłączony, z zamontowanymi piętnastocalowymi stalowymi kołami tarczowymi (pojazd przedstawiony we wcześniejszym artykule autorów [4]). 1798

3 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 po kilkanaście prób (około 12). 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 zimowych Próby hamowania z zastosowaniem opon zimowych marki Matador. Podczas przeprowadzania pomiarów opóźnienia z zastosowaniem używanych opon zimowych marki Matador wykonywano próby hamowania, których wyniki zapisano w pamięci urządzenia oraz wykonano zdjęcia ujawnionych śladów lub docinka jezdni, na którym przeprowadzano próbę [5]. Wyniki prób przedstawiono w formie liczbowej w tabeli nr 1 oraz w postaci wykresów (opóźnienie w funkcji czasu) na rysunku 1. Tab. 1 Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Matador MP 58 Zmierzona długość ujawnionych Uzyskane opóźnienia w [m/s 2 ] Numer próby śladów w [m] Maksymalne Średnie Lewy Prawy 1 4,7 4,5 13,6 12,8 2 4,6 4,3 16,7 16,3 3 3,7 3,3 4,7 Brak 4 4,7 4,5 12,5 11,9 5 2,9 2,6 4,6 6,8 6 4,3 4,2 18,7 12,8 Rys. 1. Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Matador MP

4 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. 1 i 2. Ujawnione ślady hamowania próba 1 i 2 Fot. 3 i 4. Jak fot. nr 1 i 2 - próba 3 i 4 Fot. 5 i 6. Jak fot. nr 1 i 2 - próba 5 i 6 Spostrzeżenia ujawnianie śladów nie sprawiało trudności nawet przy minimalnym uzyskanym jednorazowo opóźnieniu rzędu 2,6 m/s 2 ; cykliczne powstawanie śladów wymagało hamowania z opóźnieniem ponad 4 m/s

5 3.2. Próby hamowania z zastosowaniem opon zimowych marki Nexen. Algorytm postępowania jest taki sam jak przy badaniach opon Matador MP 58 [5]. Wyniki prób przedstawiono w formie liczbowej w tabeli nr 2 oraz w postaci wykresów (opóźnienie w funkcji czasu) na rysunku 2. Tab. 2 Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Nexen Winguard Sport Zmierzona długość ujawnionych śladów Uzyskane opóźnienia w [m/s 2 ] Numer próby w [m] Maksymalne Średnie Lewy Prawy 1 3,6 3,2 19,0 18,4 2 4,0 3,8 16,9 15,2 3 3,2 2,8 25,5 24,4 4 4,1 3,9 15,4 14,3 5 3,9 3,8 12,4 9,8 6 3,2 2,9 10,1 5,8 Rys. 2. Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Nexen Winguard Sport 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. 1801

6 Fot. 7 i 8. Nie ujawniono śladów hamowania próba 1 i 2 Fot. 9 i 10. Ujawnione ślady hamowania próba 3 i 4 Fot. 11 i 12.Jak fot. nr 9 i 10 - próba 5 i 6 Spostrzeżenia każdorazowo ślady powstawały przy hamowaniu z opóźnieniem co najmniej 3,8 m/s 2 ; zauważalne było zjawisko tzw. klejenia się opony do nawierzchni jezdni. 1802

7 3.3. Próby hamowania z zastosowaniem opon letnich marki Goodride. Algorytm postępowania jest taki sam jak przy badaniach opon Matador MP 58 i Nexen Winguard Sport [5]. 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 Goodride SW601 Zmierzona długość ujawnionych Uzyskane opóźnienie w [m/s 2 ] Numer próby śladów w [m] Maksymalne Średnie Lewy Prawy 1 4,1 3,6 15,0 11,6 2 3,4 3,0 6,4 6,0 3 3,5 3,1 17,6 15,6 4 3,0 2,8 15,5 14,3 5 3,8 3,6 19,2 19,0 6 3,6 3,5 11,1 11,0 Rys. 3. Wyniki pomiarów opóźnienia hamowania dla opon Goodride SW601 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. 1803

8 Fot. 13 i 14. Ujawnione ślady hamowania próba 1 i 2 Fot. 15 i 16. Jak fot. nr 13 i 14 próba 3 i 4 Fot. 17 i 18. Nie ujawniono śladów hamowania próba 5 i 6 Spostrzeżenia do regularnego powstawania śladów wystarczało hamowanie z opóźnieniem około 3,5 m/s 2 najmniejszym spośród badanych opon (dotyczy regularnego powstania śladów); bardzo wyraźne było zjawisko tzw. klejenia się opony do nawierzchni jezdni; bardzo łatwo zauważalne ślady nawet przy hamowani z opóźnieniem poniżej 3 m/s

9 WNIOSKI Przeprowadzone badania pozwoliły na określenie minimalnych wartości opóźnień uzyskiwanych podczas hamowania dla konkretnych marek i modeli opon. Niewątpliwie wpływ na wartość opóźnienia, przy którym powstają ślady hamowania na jezdni, ma skład mieszanki opony warunkujący m.in. jej twardość. W przypadku opon zimowych bardziej plastyczna mieszanka gumowa skutkowała zjawiskiem tzw. klejenia się opony do nawierzchni jezdni. Stąd też znaczenie śladów następowało przy hamowaniu z mniejszymi wartościami opóźnienia (zdecydowanie poniżej 4 m/s 2, natomiast średnie minimalne wartości opóźnień hamowania przy których występowało znaczenie śladów hamowania wynosiły 2,6 2,8 m/s 2 ) niż w przypadku opon letnich. Podobnie jak w przypadku opon letnich (badania opisane w części drugiej cyklu) należy dojść do wniosku, iż 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. Jednocześnie w ślad za badaniami opon letnich, w przypadku opon zimowych powtórzyć należy iż 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 zimowe 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 winter tyres Abstract The article discusses the issue of the proper interpretation of tracks left on the road in the summer by Pneumatic wheels with winter tires of a motor vehicle, a method of research (road tests) and the method of preparation for their proper conduct, presents the results with observations and conclusions were that successfully enrich knowledge in the selection of appropriate values of traffic delays during braking with the meaning of the wheel tracks. BIBLIOGRAFIA 1. Fokt K., Lewandowski P. Analiza intensywności hamowania pojazdów wyposażonych w opony letnie artykuł zgłoszony na konferencję LogiTrans portal internetowy: sierpień portal internetowy: sierpień Lewandowski P., Fokt K. Rekonstrukcja przebiegu zdarzenia drogowego na podstawie śladów intensywności hamowania artykuł zgłoszony na konferencję LogiTrans opracowanie własne autorów 1805