Ocena przyczepności kół jezdnych pojazdu do podłoża na podstawie próby hamowania z wykorzystaniem zestawu typu Shot marker

XIV Konferencja Naukowa Problemy Rekonstrukcji Wypadków Drogowych Witold Luty Ocena przyczepności kół jezdnych pojazdu do podłoża na podstawie próby hamowania z wykorzystaniem zestawu typu Shot marker Streszczenie W pracy przedstawiono jedną z dostępnych eksperymentalnych metod oceny przyczepności kół jezdnych do nawierzchni drogi na podstawie wyniku testu hamowania pojazdu z wykorzystaniem znacznika początku drogi zatrzymania pojazdu typu Shot marker. Przedstawiono teoretyczne podstawy oraz wyniki analizy zmierzającej do oszacowania wartości podstawowych wielkości fizycznych, które charakteryzują proces hamowania pojazdu, w tym współczynnika przyczepności kół jezdnych do podłoża. Wykazano przydatność znacznika początku drogi hamowania w zastosowaniu do oszacowania wartości współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi na podstawie próby hamowania awaryjnego. Słowa kluczowe Rekonstrukcja wypadku, przyczepność kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi, opis miejsca zdarzenia drogowego, testy hamowania. 1. Wprowadzenie W * * * artość współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi jest kluczowym elementem opisu miejsca zdarzenia drogowego. Znaczna część spraw sądowych toczących się w sprawie o ustalenie udziału w winie spowodowania kolizji drogowej, wymaga przeprowadzenia procesu rekonstrukcji zdarzenia z zastosowaniem ustalonej wartości współczynnika przyczepności kół jezdnych do podłoża. Obecnie funkcjonariusze Policji oraz biegli sądowi mają do dyspozycji wiele metod, które mogą być wykorzystane do oceny przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi. Próbę klasyfikacji tych metod przedstawiono na rysunku 1 [1]. Poszczególne metody wymagają zastosowania zarówno odpowiedniej procedury Dr inż. Witold Luty, Politechnika Warszawska. Zakład Eksploatacji i Utrzymania Pojazdów, Wydział Transportu, 1

Witold Luty badawczej jak i wyposażenia pomiarowego. Wymagają również odpowiedniego poziomu kompetencji technicznych osób wykonujących badanie. Metody oceny przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi Metody bezpośrednie Metody pośrednie (z wykorzystaniem próbki) Z udziałem pojazdu Z udziałem pojedynczego koła ogumionego Próbka toczona (koło testowe) Próbka ślizgowa (wycinek gumy) Testy warunków granicznych Testy hamowania koła Wycinek opony Próba hamowania Testy znoszenia bocznego koła Dedykowana próbka gumowa Próba jazdy po łuku drogi Testy pomiarowe w warunkach hamowania Ryc. 1. Od pojazdu do miernika tarcia - klasyfikacja metod badań umożliwiających oszacowanie przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi [1] Spośród przedstawionych metod, w procesie opisu miejsca zdarzenia drogowego wykonywanego przez funkcjonariuszy Policji lub ekspertów, najczęściej stosowane są metody bezpośrednie z udziałem rzeczywistego pojazdu wymagające realizacji testu hamowania awaryjnego. Wynika to przede wszystkim z dostępu do pojazdu i możliwości jego wykorzystania, jako obiektu badań. Jednocześnie metody te nie wymagają dysponowania drogim i skomplikowanym wyposażeniem pomiarowym. Są to niewątpliwe zalety tych metod. Jednak na wstępie należy stwierdzić, że metody te umożliwiają przede wszystkim określenie wartości opóźnienia hamowania lub wskaźnika skuteczności hamowania pojazdu. Wartości tych wielkości fizycznych, wyznaczone podczas testu awaryjnego hamowania, są przydatne głównie do oceny stanu technicznego układu hamulcowego wraz z ogumieniem pojazdu, który brał udział w zdarzeniu drogowym. Zatem są wystarczające do przeprowadzenia rekonstrukcji procesu hamowania badanego pojazdu nawet, gdy to nie przyczepność jego kół jezdnych do podłoża stanowiła ograniczenie intensywności hamowania awaryjnego. Wartość opóźnienia hamowania albo współczynnika intensywności hamowania wyznaczona podczas realizacji testu hamowania pojazdu może prowadzić również do oszacowania wartości współczynnika przyczepności kół jednych do podłoża. Jednak 2

Tytuł referatu do tego celu wymagane jest zapewnienie odpowiednich warunków badania. Konieczne jest osiągnięcie maksymalnej intensywności hamowania pojazdu ograniczonej przyczepnością kół pojazdu do podłoża. W takich warunkach ruchu koła jezdne pojazdu są w stanie bliskim zablokowaniu lub są w stanie zablokowania, co gwarantuje osiągnięcie stanu wyczerpania zapasu ich przyczepności do podłoża. Zapewnienie takich warunków realizacji testu może być istotnie utrudnione np. na skutek: działania układu przeciwblokującego ABS, niedoskonałości lub wadliwego działania korektora siły hamowania, który często uniemożliwia osiągnięcie maksymalnej siły hamowania w kołach tylnej osi jezdnej, niewłaściwego stanu technicznego układu hamulcowego pojazdu. To znaczy, że wykorzystanie pojazdu do oceny przyczepności kół jezdnych do nawierzchni drogi na podstawie próby hamowania może wymagać jego specjalnego przygotowania do badań. Jednocześnie można stwierdzić, że oszacowana w teście hamowania wartość współczynnika przyczepności kół pojazdu do nawierzchni drogi może być bliska, ale z założenia mniejsza niż wartość rzeczywista współczynnika przyczepności do podłoża każdego koła z osobna. Metody oparte na próbie hamowania awaryjnego pojazdu są opisane w typowym Protokole oględzin pojazdu stosowanym przez Policję. Protokół umożliwia zapisanie informacji uzyskanych na podstawie próby awaryjnego hamowania pojazdu przeprowadzonej w miejscu zdarzenia drogowego [2]. Procedura pomiaru opisana w protokole występuje w trzech odmianach, z których dwie mogą być wykorzystane do oszacowania wartości osiągniętego opóźnienia hamowania: próba hamowania z bezpośrednim albo pośrednim pomiarem opóźnienia hamowania, próba hamowania z pomiarem długości drogi zatrzymania/hamowania. Zastosowanie pierwszej metody, w najprostszej wersji, wymaga zastosowania rejestratora opóźnienia hamowania albo rejestratora drogi lub prędkości. Zaletą metody jest brak konieczności precyzyjnego określenia prędkości początkowej hamowania podczas testu. Obecnie dostępne są opóźnieniomierze dedykowane do wykonywania prób hamowania pojazdem i wyznaczania wartości wielkości fizycznych charakteryzujących ten proces [3]. Jednak w literaturze dostępne są informacje, że nawet najprostsze współczesne urządzenia umożliwiające rejestrację prędkości lub opóźnienia pojazdu podczas próby hamowania dają zadowalające rezultaty w kontekście wyznaczenia wskaźnika średniego w pełni rozwiniętego opóźnienia hamowania (MFDD) lub skuteczności hamowania. Do takich urządzeń należą np. czujniki przyśpieszenia albo rejestratory prędkości wykorzystujące sygnał GPS [4,5,6]. W przypadku zapewnienia właściwych warunków badania, wyznaczone wartości MFDD lub wskaźnika skuteczności hamowania można odnieść do uśrednionej wartości współczynnika przyczepności kół pojazdu do podłoża. Tym samym, w określonych warunkach realizacji próby hamowania, nawet proste i tanie 3

Witold Luty wyposażenie pomiarowe daje możliwość oceny przyczepności kół jezdnych do podłoża na wysokim poziomie wiarygodności. Trudniejsza w realizacji jest próba wyznaczenia wartości MFDD lub wskaźnika skuteczności hamowania pojazdu na podstawie pomiaru drogi zatrzymania lub na podstawie długości śladów hamowania. W warunkach awaryjnego hamowania ta wersja metody opisanej w Protokole oględzin pojazdu może być obciążona znaczną niepewnością pomiaru wynikającą z niepewności: pomiaru prędkości początkowej hamowania pojazdu v 0, która jest potrzebna do obliczeń, szczególnie gdy prędkość jest mierzona przy pomocy prędkościomierza pojazdu, określenia położenia pojazdu w chwili rozpoczęcia procesu hamowania, określenia prędkości pojazdu w chwili, gdy jego koła zaczynają wchodzić w stan blokowania i zostawiać ślady hamowania na powierzchni drogi. Wskazane źródła niepewności pomiaru sprawiają, że wynik pomiaru wartości MFDD lub wskaźnika skuteczności hamowania, a także współczynnika przyczepności kół jezdnych do podłoża poprzez pomiar drogi zatrzymania lub długości śladów hamowania jest mało wiarygodny. Zatem wartość tej metody z punktu widzenia wiarygodności procesu rekonstrukcji wypadku drogowego jest stosunkowo niska. Jednak wskazane źródła niepewności można wykluczyć lub istotnie zmniejszyć poprzez zastosowanie stosownego wyposażenia w połączniu z niezbędnym aparatem matematycznym. Na przykład pomiar prędkości początkowej hamowania pojazdu nie musi być wykonywany przy pomocy wskazań prędkościomierza pojazdu. Precyzyjny pomiar prędkości jest możliwy dzięki urządzeniom mobilnym wyposażonym w odbiornik GPS i specjalny program do pomiaru prędkości. Programy do pomiaru prędkości przy pomocy odbiornika GPS są dostępne w wielu wersjach [7]. Przy ustalonej prędkości jazdy, dowolny program zainstalowany na urządzeniu mobilnym daje możliwość jej precyzyjnego pomiaru. Prędkość jazdy może być wyświetlana w postaci cyfrowej na ekranie urządzenia mobilnego albo na szybie samochodu w formie wskaźnika typu HUD (Head-Up Display) (Rys. 2). Dzięki takim rozwiązaniom możliwe jest precyzyjne ustalenie i zarejestrowanie prędkości początkowej hamowania pojazdu podczas realizacji testu hamowania. a) b) Ryc. 2. Widok ekranu urządzenia mobilnego z przykładowym oprogramowaniem do pomiaru prędkości jazdy na podstawie sygnału GPS; a)wskaźnik z dużym i wyraźnym wyświetlaczem cyfrowym, b) wskaźnik z wyświetlaczem cyfrowym, którego wskazanie jest widoczne na szybie przedniej pojazdu w trybie HUD 4

Tytuł referatu Pozostaje więc do rozwiązania problem precyzyjnego ustalenia położenia pojazdu w chwili rozpoczęcia procesu hamowania lub ustalenia prędkości pojazdu w miejscu, w którym występuje początek śladów hamowania kół. W tym przypadku pomocne może być urządzenie znane jako znacznik początku drogi zatrzymania pojazdu typu Shot marker. Zastosowanie tego urządzenia wraz z przygotowanym aparatem matematycznym daje możliwość oszacowania wartości wielu wielkości fizycznych charakteryzujących proces hamowania awaryjnego pojazdu, w tym MFDD oraz uśrednionej wartości współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do podłoża. Celem pracy jest doskonalenie metod oceny przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi w miejscu zdarzenia drogowego. W tym przypadku przedstawiono metodę badania i próbne wyników oceny wartości współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do podłoża na podstawie testu hamowania pojazdu z wykorzystaniem znacznika początku drogi zatrzymania typu Shot marker. 2. Budowa i działanie znacznika początku drogi zatrzymania pojazdu typu Shot marker Zestaw typu Shot marker składa się z elementów przedstawionych na rysunku 3. a) Elementy składowe zestawu 1) lufa pistoletu znacznika; 2) iglica; 3) uchwyt kulowy naciągu zamka; 4) elektromagnetyczny spust zamka; 5) taśma mocująca pistolet w pojeździe; 6) wtyczka łącząca pistolet znakujący ze sterownikiem; 7) sterownik wyzwalający strzał; 8) pneumatyczny czujnik nacisku na pedał hamulca; 9) wtyczka zasilająca zestaw z gniazda zapalniczki samochodowej b) Pistolet znacznika zamontowany na pojeździe, gotowy do strzału Ryc. 3. Widok zestawu typu Shot marker [8,9] 5

Witold Luty Pistolet znakujący zestawu może być mocowany do nadwozia pojazdu w dowolnym miejscu za pomocą taśmy nośnej tak, aby lufa pistoletu była skierowana w dół, możliwie prostopadle do nawierzchni drogi. Czujnik nacisku na pedał hamulca, w postaci gumowej poduszki, mocuje się bezpośrednio na pedale. Zestaw zasilany jest z instalacji elektrycznej pojazdu poprzez gniazdo zapalniczki. Przed próbą hamowania lufę pistoletu znacznika nabija się porcją kredy od dołu, a od góry, przy odciągniętym zamku, wkłada się nabój inicjujący. W chwili naciśnięcia pedału hamulca przez kierowcę wyzwalany jest sygnał elektryczny uruchamiający elektromagnetyczny spust zamka, a zwolniona iglica uderza w spłonkę naboju. Zainicjowany wystrzał naboju powoduje wystrzelenie kredy z lufy pistoletu w dół. Kreda pozostawia wyraźny ślad na nawierzchni drogi. Ślad ten jest punktem określającym położenie pojazdu na początku drogi zatrzymania. 3. Aparat matematyczny umożliwiający oszacowanie wartości wielkości fizycznych charakteryzujących proces hamowania pojazdu Na rysunku 4 przedstawiono schemat położenia pojazdu wyposażonego w zestaw Shot marker w odniesieniu do zmian wybranych wielkości fizycznych charakteryzujących proces hamowania opisanych w dziedzinie czasu. Ryc. 4. Położenie pojazdu na tle klasycznego, literaturowego przebiegu zmian prędkości v i siły hamowania F H lub opóźnienia a podczas próby hamowania (opis poniżej w tekście)[10] 6

Tytuł referatu Podczas realizacji próby hamowania pojazdu należy zmierzyć lub ustalić wartości następujących wielkości fizycznych: a) przed próbą w stanie unieruchomienia pojazdu S M - odległość przedniej osi pojazdu od punktu, który znacznik pozostawia na podłożu podczas wystrzału (wartość wyznaczana przed badaniem w warunkach statycznych), h - wysokość zamocowania końca lufy pistoletu znakującego nad powierzchnią drogi. b) podczas realizacji próby, tuż przed rozpoczęciem hamowania - v 0 - prędkość początkowa hamowania. c) po zakończeniu hamowania, gdy pojazd jest unieruchomiony w miejscu zatrzymania S L - odległość początku śladu hamowania pozostawionego przez koła osi przedniej do śladu kredy pozostawionego przez znacznik na podłożu podczas próby hamowania, S H - długość śladu hamowania pozostawionego przez koła osi przedniej. Do nieznanych wartości charakteryzujących proces hamowania należą: t k - czas który mija od chwili dotknięcia pedału hamulca przez kierowcę do osiągnięcia kontaktu kredy z podłożem po jej wystrzeleniu (ustalony na podstawie danych producenta w oparciu o wysokość h zamocowania końca lufy znacznika, tk 0.05s), S - droga wystrzelenia tzn. odległość przebyta przez pojazd od chwili dotknięcia pedału hamulca przez kierowcę do osiągnięcia kontaktu kredy z podłożem (najczęściej pomijalnie mała), według wyrażenia S = v 0 t k, S N - droga narastania siły hamowania (odległość przebyta w czasie narastania siły/opóźnienia hamowania), według wyrażenia S N = S L S M + S, t N - czas narastania siły/opóźnienia hamowania, t H - czas hamowania z opóźnieniem a H o wartości, bliskiej MFDD, v 1 - prędkość pojazdu, przy której została osiągnięta uśredniona wartość opóźnienia hamowania a H bliska MFDD (tu przyjęto jako prędkość, przy której koła pojazdu zaczynają zostawiać ślady hamowania), a H - opóźnienie hamowania, uśredniona wartość bliska MFDD. Poszukiwane wartości wielkości fizycznych charakteryzujących proces hamowania samochodu można powiązać układem równań: S N = S N1 + S N2 = V 0 t N 2 + a H( t N 2 )2 S H = a Ht H 2 2 2 (1) (2) a H = V 1 t H (3) V 1 = V 0 a H t N 2 gdzie danymi są ustalone w wyniku przeprowadzenia próby hamowania: S L, S H, v 0, a szukanymi są: t H, a H, t N, v 1. (4) 7

Witold Luty Rozwiązanie układu równań 1-4 niesie ze sobą zestaw prostych równań umożliwiających wyznaczenie poszukiwanych wartości wielkości fizycznych charakteryzujących proces hamowania pojazdu: t H = 2S H(2+ 1+ 3SN S H ) 3V 0 (5) a H = 2S H t 2 H (6) V 1 = a H t H (7) t N = 2(V 0 V 1) a H (8) Najważniejszymi wynikami obliczeń są: czas narastania siły hamowania t N, uśredniona wartość opóźnienia hamowania a H. Wyznaczenie wartości tych wielkości fizycznych daje wymierne efekty. Wartość czasu narastania t N niesie ze sobą informację o stanie technicznym układu hamulcowego pojazdu. Natomiast uśredniona wartość opóźnienia hamowania a H jest w przybliżeniu równa wartości MFDD. W przypadku realizacji próby hamowania w stanie wyczerpania zapasu przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi, to porównanie daje możliwość oszacowania wartości współczynnika przyczepności kół pojazdu do podłoża, uśrednionej na długości drogi hamowania, wg zależności: μ MFDD g sin α g cos α gdzie: kąt nachylenia wzdłużnego nawierzchni drogi ( podczas jazdy pod górę, podczas jazdy z góry), - wartość współczynnika przyczepności kół do nawierzchni drogi, uśredniona na długości drogi hamowania S H. Uzyskane wyrażenia algebraiczne umożliwiają ich aplikację np. w arkuszu kalkulacyjnym. Przykład takiego arkusza przedstawiono na rysunku 5. Arkusz został przygotowany w formie protokołu z pomiaru. Arkusz zawiera: obszar wprowadzania danych uzyskanych podczas próby hamowania (punkt 1), schemat ustawienia pojazdu na tle przebiegu zmian prędkości, siły hamowania oraz opóźnienia hamowania pojazdu podczas próby hamowania, pomocny dla bieżącego zobrazowania stosowanych wielkości fizycznych, obszar wyników obliczeń wartości pomocniczych i docelowych wielkości fizycznych, w tym współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do podłoża (punkt 2). (9) 8

Tytuł referatu Protokół z próby hamowania pojazud z uzyciem znacznika początku drogi zatrzymania typu "Shot marker" 1.Dane oraz parametry mierzone podczas próby hamowania 58 [km/h] prędkość początkowa hamowania V0= 16.11 [m/s] SM= 3.35 [m] odległość przedniej osi pojazdu od osi lufy pistoletu znacznika SL= 5.85 [m] odległość śladu pozostawionego przez znacznik do początku śladu hamowania SH= 13.10 [m] długość śladu hamowania h= 0.25 [m] wysokość wylotu lufy pistoletu znacznika nad powierzchnią drogi α= 2.00 [ ] kąt nachylenia 0.03 [rad] wzdłużnego drogi (wartość dodatnia przy pokonywaniu wzniesienia; ujemna przy spadku) 2. Wyniki testu - parametry charakteryzujące proces hamowania samochodu S= 0.84 [m] droga wystrzelenia SN= 3.34 [m] droga narastania siły/opóźnienia hamowania th= 1.80 [s] czas hamowania (ze średnim skutecznym opóźnieniem hamowania MFDD) tn= 0.39 [s] czas narastania opóźnienia hamowania V1= MFDD= µ= Wykonał: 52.28 [km/h] prędkość pojazdu, przy której zostało osiągnięte MFDD 14.52 [m/s] 2 8.05 [m/s ] średnie skuteczne opóźnienie hamowania 0.7864 współczynnik przyczepności kół do nawierzchni drogi Data wykonania próby: Ryc. 5. Widok arkusza kalkulacyjnego przygotowanego w formie protokołu z oceny przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi z wykorzystaniem znacznika początku drogi zatrzymania typu Shot marker (wyniki uzyskane podczas próby hamowania samochodu osobowego z prędkością początkową v0 58km/h)[9] 9

Witold Luty 4. Przykładowe wyniki pomiaru współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi na podstawie próby hamowania z wykorzystaniem znacznika początku drogi zatrzymania typu Shot marker W celu sprawdzenia poprawności przyjętej metodyki obliczeń wykonano próby hamowania awaryjnego samochodu osobowego z jednoczesnym wykorzystaniem dwóch typów wyposażenia: opóźnieniomierza elektronicznego z rejestratorem, znacznika początku drogi zatrzymania typu Shot marker. Wykonano 4 próby hamowania na drodze o jednorodnej nawierzchni asfaltowej, po dwie próby przy prędkościach początkowych hamowania bliskich około: 56 km/h, 35km/h. Do badań wykorzystano samochód osobowy, który nie był wyposażony w układ ABS. Prędkość początkowa pojazdu była ustalona na podstawie wskazań prędkościomierza. Podczas badań uzyskano możliwie wysoką intensywność hamowania ograniczoną przyczepnością kół do podłoża. Na podstawie zarejestrowanych przebiegów zmian wartości opóźnienia samochodu podczas hamowania wyznaczono wartości MFDD zgodnie z metodą określoną w regulaminie EKG ONZ Nr 13 [11]. W tym samym teście zmierzono wartości niezbędnych wielkości fizycznych i określono MFDD metodą opisaną wcześniej dla znacznika początku drogi zatrzymania. Dzięki oszacowanym wartościom MFDD, dla obu metod wyznaczono wartości współczynnika przyczepności kół pojazdu do podłoża na podstawie wyrażenia (9). Uzyskane wyniki pomiarów i obliczeń zestawiono na rysunku 6. 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 v 0 =55 km/h v 0 =58 km/h v 0 =35 km/h v 0 =34 km/h 0.74 0.77 0.79 0.73 0.76 0.78 0.7 0.64 próba 1 próba 2 próba 3 próba 4 opóźnieniomierz shot marker Ryc. 6. Zestawienie wyników pomiaru wartości współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi typu uzyskanych z wykorzystaniem znacznika początku drogi zatrzymania typu Shot marker oraz opóźnieniomierza elektronicznego [9] 10

Tytuł referatu Różnice pomiędzy wartościami współczynnika przyczepności kół pojazdu do nawierzchni drogi uzyskanymi dwoma metodami w poszczególnych próbach zawierają się w granicach od około 3 do 10%. Takie różnice są nieznaczne i można je uznać za zadowalające z dwóch powodów: są nie większe niż różnice pomiędzy wartościami współczynnika przyczepności wyznaczonymi w kolejnych próbach hamowania (w różnych miejscach i przy różnej prędkości), a więc w zasadzie mieszczą się w granicach rozrzutu wyników obu zastosowanych metod pomiaru, nawet 10-cio procentowe różnice pomiędzy wartościami współczynnika przyczepności skutkują tylko około 3 procentowymi różnicami w wartościach szacowanej prędkości początkowej hamowania v 0, która jest najczęściej celem prowadzonych analiz w procesie rekonstrukcji wypadku drogowego. Jednak rozważenia wymagają obserwowane stałe relacje pomiędzy wartościami współczynnika przyczepności wyznaczonymi różnymi metodami. W każdej próbie hamowania wartości współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do podłoża, wyznaczone poprzez użycie znacznika początku drogi zatrzymania, są wyższe niż wartości współczynnika przyczepności wyznaczone poprzez zastosowanie opóźnieniomierza. W tym miejscu trzeba stwierdzić, że w przeciwieństwie do wyniku pomiaru na podstawie opóźnieniomierza, wynik pomiaru z wykorzystaniem znacznika początku drogi zatrzymania jest obarczony błędem pomiaru długości śladów hamowania S H oraz błędem prędkości początkowej hamowania v 0. Niepewności pomiaru tych wielkości są podstawowymi składnikami niepewności pomiaru wyznaczanego współczynnika przyczepności. Na podstawie zestawu wyników przedstawionych na przykładowym protokole z pomiaru (rys. 5) przeprowadzono badanie wrażliwości wartości wyznaczanego współczynnika przyczepności na zmiany długości śladów hamowania S H oraz prędkości początkowej hamowania v 0. Wyniki przeprowadzonych badań wrażliwości przedstawiono na rysunku 7. a) b) D / 4% 2% 0% DS H /S H -20% -15% -10% -5% 0% 5% 10% 15% 20% -2% -4% -6% D / 20% 15% 10% 5% 0% DV 0 /V 0-10% -5% -5% 0% -10% 5% 10% -15% -20% -25% Ryc. 7. Wpływ względnych zmian pomiaru długości drogi hamowania S H oraz prędkości początkowej hamowania v 0 na względne zmiany wartości współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi wyznaczonych z wykorzystaniem znacznika początku drogi zatrzymania typu Shot marker 11

Witold Luty Okazuje się, że nawet znaczne zmiany zmierzonej wartości drogi hamowania powodują nieznaczne zmiany wartości wyznaczanego współczynnika przyczepności (rys. 7a. Jednak jak widać na rysunku 7a zaniżanie długości śladów hamowania S H może być przyczyną zwiększenia wyznaczanej wartości współczynnika przyczepności. Taki przypadek jest możliwy podczas wykonywania pomiarów. Jest wysoce prawdopodobne, że podczas awaryjnego hamowania opony zaczynają przenosić maksymalną siłę hamowania zanim zaczną pozostawiać widoczny ślad na nawierzchni drogi. W związku z tym przyjęcie długości widocznych śladów hamowania S H, jako drogi przebytej w warunkach maksymalnej intensywności hamowania, z założenia zaniża rzeczywistą długość drogi hamowania. To może prowadzić do systematycznego zawyżenia wyznaczanej wartości współczynnika przyczepności kół pojazdu do podłoża. Wykazano również, że wartość wyznaczanego współczynnika przyczepności kół jezdnych pojazdu do podłoża jest bardzo wrażliwa na zmiany wartości prędkości początkowej hamowania v 0. Obarczenie mierzonej prędkości początkowej v 0 niepewnością względną o wartości około 7% (typowym dla prędkościomierzy współczesnych pojazdów osobowych) może doprowadzić nawet do 12 procentowych zmian wyznaczanej wartości współczynnika przyczepności (rys. 7b). Błąd oszacowania wartości prędkości początkowej hamowania na podstawie wskazań prędkościomierza pojazdu składa się z dwóch składowych: niewielkiej składowej przypadkowej, wynikającej głównie z błędów szybkiego odczytu z analogowego wskaźnika prędkości na tablicy wskaźników podczas próby hamowania, stałej składowej względnej, jako typowy błąd skalowania prędkościomierza. W efekcie błąd pomiaru prędkości początkowej hamowania v 0 skutkuje głównie stałą składową błędu pomiaru wartości współczynnika przyczepności z nieznaczną składową o charakterze przypadkowym. Zatem może powodować trwałe, systematyczne zawyżenie albo zaniżenie wartości mierzonego współczynnika przyczepności co widać na przykładzie wyników przedstawionych na rysunku 7. 4. Wnioski końcowe Na podstawie przeprowadzonej analizy można sformułować następujące wnioski: metoda oceny przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi na podstawie próby hamowania w miejscu zdarzenia drogowego może zapewnić wiarygodny wynik pomiaru pod warunkiem zapewnienia wymaganych warunków realizacji testu granicznego hamowania, a także zastosowania odpowiedniego wyposażenia pomiarowego i procedury obliczeń, metoda oceny przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi na podstawie próby hamowania poprzez pomiar długości śladów hamowania oraz prędkości początkowej jest z założenia mniej precyzyjna niż metoda z wykorzystaniem opóźnieniomierza, zastosowanie znacznika początku drogi zatrzymania typu Shot marker wraz z przygotowanym aparatem matematycznym znacznie zwiększa precyzję metody, 12

Tytuł referatu dając zadowalające rezultaty, przy nieznacznym koszcie zakupu i eksploatacji samego urządzenia, zastosowanie znacznika początku drogi zatrzymania typu Shot marker wraz z przygotowanym aparatem matematycznym umożliwia określenie wartości również innych wielkości fizycznych charakteryzujących proces hamowania pojazdu, w tym czasu narastania siły hamowania t N parametru charakteryzującego stan techniczny układu hamulcowego, widoczne ślady hamowania kół pozostawione na nawierzchni drogi są z reguły krótsze niż rzeczywista droga hamowania z maksymalną intensywnością, co prowadzi do zawyżania wyznaczanej wartości współczynnika przyczepności kół pojazdu do nawierzchni drogi, wiarygodność pomiaru współczynnika przyczepności kół jezdnych do podłoża z wykorzystaniem znacznika typu Shot marker można poprawić przede wszystkim poprzez korzystanie z prędkościomierza z cyfrowym odczytem bazującego na wskazaniach odbiornika sygnału GPS. Literatura [1] Luty W., Przenośny system oceny przyczepności kół jezdnych pojazdu do nawierzchni drogi w procesie opisu miejsca zdarzenia i rekonstrukcji wypadków drogowych. Warszawa. Wydział Transportu Politechniki Warszawskiej, 2012. [2] Luty W. Prawno-techniczne aspekty oceny przyczepności nawierzchni drogi w miejscu zdarzenia drogowego. Logistyka. 4/2010. [3] http://www.inventure.hu/performance_testing [4] Gajek A., Szczypiński-Sala W. i Strzępek P., Ocena metod pomiarów opóźnienia hamowania pojazdu w warunkach drogowych. Kraków : Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, 2010. [5] Ispas, N., Dima, D. S.; Dogariu, M.: Using Windows Mobile GPS and Accelerometer - Based Applications in Traffic Accident Reconstruction. 19. EVU Conference, Prague, 2010. [6] Pokorski J., Sar H., Fundowicz P., Reński A.: Badania porównawcze skuteczności hamowania z wykorzystaniem odbiornika nawigacji satelitarnej GPS i czujnika korelacyjnego Correvit-L. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów 5(96)/2013. [7] https://play.google.com [8] Braker Box, Collision Reconstruction Tools. [Online] http://www.brakerbox.com. [9] Skoczek S. P.: Analiza metod oceny przyczepności kół jezdnych do nawierzchni drogi na podstawie testu hamowania pojazdu. Praca Dyplomowa Magisterska, Wydział Transportu, Politechnika Warszawska, 2013. [10] Arczyński S.: Teoria ruchu samochodu. Warszawa : Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, 1984. [11] Regulamin nr 13 Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ). * * * 13

Witold Luty The assessment of the friction coefficient between the vehicle wheels and the road surface based on the vehicle braking test results using the "Shot marker" Abstract The paper presents one of the available experimental methods to assess the friction coefficient between the vehicle wheels and the road surface based on vehicle braking test result using the Shot marker". There have been presented the theory and the results of the analysis intended to assess the values of basic physical quantities that characterize the process of vehicle braking, including the friction coefficient between the vehicle wheels and the road surface. There have been shown high utility of the Shot marker in the describing process carried out at the traffic accident scene. Keywords Traffic accident reconstruction, friction coefficient between the vehicle wheels and the road surface, describing process of the traffic accident scene, vehicle braking tests. 14