Vinterdäck, vad säger forskningen? Mattias Hjort

Transkript

1 Vinterdäck, vad säger forskningen? Mattias Hjort

2

3 Tre typer av vinterdäck Dubbdäck Dubbfria vinterdäck för nordiska förhållanden Dubbfria vinterdäck för mellaneuropeiska förhållanden Året-runt-däck är ej ett vinterdäck!

4 Olika vinterdäcks egenskaper enligt STRO Dubb Dubbfri N Dubbfri E Våt is ***** **** ** Rå is ***** ***** *** Hård snö **** **** *** Lös snö **** ***** *** Våt asfalt *** ** ***** Torr asfalt **** *** ***** Stabilitet *** ** ***** Komfort **** ***** **** Ljudnivå *** ***** ***** N=nordiska E=mellaneuropeiska 5 * bäst 1 * sämst

5

6 Nya EU-regler - Märkning av bildäck Från 2012: Krav på märkning av rullmotståndsklass på bildäck Krav på märkning av våtfriktionsklass på bildäck Krav på märkning av bullernivå på bildäck Inga krav på väggrepp på is/snö

7 Vinterdäcksproblematiken Dubbat Ishalka Bra allround Partiklar River is och ruggar asfalt Odubbat Två typer: Nordisk - Europeisk Mer Nischade Snälla mot vägen Polerar is och asfalt Ljudnivå? Bränsleförbrukning? Livslängd? Antisladdsystem?

8 Upplägg Väggrepp Olycksstatistik Vad blir effekten vid minskad dubbdäcksanvändning? Polering: is Polering: afalt Partikelgenerering Buller Rullmotstånd Att köra vinterdäck på sommaren?

9 Poleringseffekt! Underlaget förändras Jämför friktionen på packad snö precis inför en busshållplats! Poleringseffekter blir tydliga när dubbdäck förbjuds! Norska studier: Sintef 2002 Tester på isbana visar att det Japan: är Hokkaido dubbdäcksandelen Totalförbud starkt påverkar av dubbar => ökning av isbanans friktion. påkörningsolyckor vid övergångsställen Tidigare antagande om minst 20% dubbandel för att upprätthålla väggreppet verkar vara för lågt satt Testerna indikerar en dubbdäcksandel > 50% för att isfriktionen ska påverkas väsentligt

10

11

12 Däckens betydelse & Underlagets betydelse Risken för dödlig olycka vidd tappad kontroll pga sladd: Jämfört med dubbade däck: Nordisk odubbad: 50% ökad risk C.Europeisk odubbad: 80% ökad risk

13 Erfarenheter från Norge med minskad dubbdäcksandel i städer Studie 1: Fridström år Undersökning av 4 norska städer där dubbdäckandelen minskat i storleksordning 70%->35 resulterat i en ökning av polisrapporterade olyckor med 2-5%.

14 Studie 2: Elvik år Undersökning av 5 norska städer där dubbdäckandelen mellan 40%- >14% beroende på stad. Resulterat i en ökning av polisrapporterade olyckor med ca 2%. (Långt ifrån statistiskt säkert dock)

15

16 En mer relevant effektbeskrivning

17 VTI uppskattningar av minskad dubbdäcksanvändning: 2008

18 Dubbdäcksrestriktion i Stockholm (gult) Region Stockholm 50% Övriga kommuner 30% Inga beräkningar 20% 69% använder dubbdäck VTI-rapport 648, 2009

19 Dubbdäcksrestriktion i Stockholm Olyckseffekt vid is/snö Område Däck D-N-E Antal personskadeolyckor Is/snöväglag Antal döda persone r Antal svårt skadade personer Antal personskadeolyckor Is Antal döda personer Antal svårt skadade personer IsSnö/Is Innerstad , , /11 Ytterstad ,8 0 1,9 4,1 0 1,2 Antal personskadeolyckor VV- Region Stockhol m ,1 0,05 1,7 4,8 0,04 1,1 161/55 267/132 TOTALT 18,3 <0,1 3,6 10,1 <0,1 2,3 467/198 OBS enbart motorfordonsolyckor VTI-rapport 648, 2009

20 Dubbdäcksminskning på det statliga vägnätet då is/snö Däckkombinationer Is/snöväglag Is D-N-E Antal personskadeolyckor Antal döda personer Antal svårt skadade personer Antal personskadeolyckor Antal döda personer Antal svårt skadade personer Nedan anges skillnader till ovanstående faktiska utfall vintern 2005/ ,6-2,7-19, ,4-13, ,0 1,8 13,1 37,1 0,9 9, ,2-1,3-9,4-2,8-0,1-0, ,1 4,8 35,7 77,0 1,9 18, ,3 4,4 33,0 93,0 2,3 22, ,6-0,4-3,2 29,1 0,7 7, ,2 9,3 69,1 156,8 3,9 38,0 VTI-rapport 648, 2009 tabell 11

21 Väggrepp: forskning på tre nivåer

22 Ta fram standard metod för bestämning av vinterdäcks väggrepp

23 Däckmätningar i maskin: Vad mäter vi? Fordonets färdriktning x α M z α : vinkel mellan hjulets rullriktning och fordonets färdriktning (kallad slipvinkel) F x : kraften som verkar på däcket i rullriktningen y F y Fx F y : Sidkraften som verkar på däcket M z : Återställningsmomentet Vill mäta dessa krafter och moment under kontrollerade former för olika rullhastigheter, fordonshastigheter, styrvinklar och hjullaster.

24 VTI:s däcksprovningsanläggning Däcksprovningsanläggningen, även kallad Långa banan, är konstruerad för att kunna mäta lastbilsoch personbilsdäcks friktion på is under extremt kontrollerade temperaturförhållanden.

25 BV12 (bromsvagn 12) är vår mobila utrustning för däckfriktionsmätning. Den har en topphastighet på ca 100 km/h och kan mäta alla tre krafterna samt återställningsmomentet med hög precision. BV12 har en vattentank för att kunna göra friktionstester på vått underlag. Friktionen kan mätas under variabel last, slipvinkel, slip (0-100%) och spin (0-100%).

26 Blankis: ökad bromssträcka jämfört med dubbdäck 90 Increased braking distance compared with studded tyre % deg -8 deg Nordic C. European Summer

27 Packad snö 120,0 Snögrepp jämfört med referensdäck 100,0 80,0 % 60,0 40,0 20,0 0,0 N N N N E E E E S S

28 Buller

29 Buller Förr var bulleremissionen från vinterdäck mycket högre än för sommardäck, såväl externt som internt Men, moderna vinterdäck ger i regel lägre bullernivåer än sommardäck (externt) Internt i fordon är förhållandet mer komplicerat beror på interaktionen däck/fordon Vinterdäck för nordiska förhållanden har en optimering av mönster och material som är mer gynnsam för låg bulleralstring än de för mellaneuropeiska förhållanden Bildäcks bulleralstring har starkt samband med hastigheten (gäller alla sommar- och dubbfria vinterdäck)

30 Dubbars ljudalstring har svagt samband med hastigheten Dubbade vinterdäck ökar däckbullret från lätta fordon med 2-5 db(a) jämfört med samma vinterdäck utan dubb Ökningen är störst vid låga hastigheter Dubbdäck bullrar inte mer än sommardäck ( km/h), vanligen t o m mindre (trots dubbljud) Vid låga hastigheter (20-50 km/h) bullrar dock dubbade vinterdäck mer än alla andra däck Vid höga hastigheter hörs dubbarna knappast alls men vid låga hastigheter hörs ett tydligt knattrande

31 Viktigaste effekten av dubbar på bulleremissionen är de krav på vägbeläggning som de leder till Dubbdäcksslitaget kräver beläggningar med större sten ger högre buller Dubbdäcksslitaget ger mer slitage och smutsgenerering täpper igen lågbullerbeläggningars porer orsakar snabb försämring av deras bullerreduktion

32 Bussolyckor vintertid - däckens betydelse Comparison bus tyres and SUV tyres 250 Total ice grip value Bus: unstudded winter (4) Bus: studded (2) Bus: superstudded (1) Bus: summer (3) SUV: unstudded winter (10) SUV: studded (7) SUV: off road (6) SUV: summer (1)

33 Frågeställning: 1. Hur väl fungerar ett antisladdsystem på halt underlag med bra och dåliga däck? Olycksstatistik med och utan antisladd är gjord på nya bilar med nya däck. Ny statistik från Trafikverkets djupstudier inte helt utredd 2. Kan ett antisladdsystem kompensera för sämre däck vid en kritisk undanmanöver?

34 Hur fungerar ett antisladdsystem? Överstyrning Understyrning

35 Metodik Studie 1: Fälttest med förare Testa flera olika fordons prestanda vid en undanmanöver där för hög hastighet leder till en sladd. Ett antisladdsystem är konstruerat för att kunna hjälpa föraren att återfå kontrollen. Testa med och utan antisladdsystem påslaget, och med flera olika däck med varierande prestanda. Studie 2: Fälttest med styrrobot Ta fram en styrmanöver med robot för att se hur mycket överstyrning det är möjligt att åstadkomma med en bakhjulsdriven bil med antisladdsystem aktiverat Testa flera olika däck, nya och slitna, för att se hur stor skillnad det är

36 Modifierad ISO testmanöver för att få tillräcklig överstyrning! 4 m

37

38

39

40 Resultat Bromstester

41 Resultat Genomsnittshastigheter för däcken utan antisladdsystem Hastighet (km/h) Däck 1: Nordisk friktion Däck 2: Europeisk friktion Däck 3: Europeisk friktion Däck 4: Europeisk friktion

42 Resultat Genomsnittshastigheter för däcken med och utan antisladdsystem Hastighet (km/h) Antisladd av Antisladd på Däck 1: Nordisk friktion Däck 2: Europeisk friktion Däck 3: Europeisk friktion Däck 4: Europeisk friktion

43 Studie 2: överstyrning med styrrobot Ger reproducerbara resultat Kan åstadkomma maximalt med överstyrning

44 Neutralstyrd bil

45 Understyrd bil

46 Överstyrd bil

47 Partiklar Inandningsbara partiklar påverkar människors hälsa (ökad dödlighet och sjuklighet) Halterna har gränsvärden Inom EU finns direktiv, som i Sverige omsatts i miljökvalitetsnormer MKN infördes 2005 och har uppdaterats 2010 Partiklar övervakas vanligast med mätning av PM10 och/eller PM2,5

48 En viktig orsak till debatten Dubbdäck sliter ner vägbeläggningar Slitaget har ökat under 2000-talet pga Ökad trafik Lägre krav på ballaststen i beläggningar sedan 2003 (EU) Standarden kommer att höjas i år pga detta Kostar ca mnkr per år En del av slitaget blir inandningsbara partiklar (PM 10 ) Viktig orsak till att miljökvalitetsnormen för PM 10 inte klaras i ett flertal väg- och gatumiljöer.

49 Vad är speciellt med PM10 i Sverige (Norden)? Flera städer överskrider kraven för normen pga vägdamm Höga halter på senvinter och vår Mycket stor andel mineralpartiklar Mineralpartiklar förhållandevis grova bidrar kraftigt till massbaserade PM-mått Partiklarna kommer från dubbdäcksslitage av vägbanor och, i viss mån, från vintersandning

50 Vet vi att dubbdäck är en viktig källa?

51 Kort om slitagepartiklar i vägmiljön Består till stor del av mineralfragment, men även bidrag från däck, bromsar, bitumen De partiklar som bidrar till PM10 är förhållandevis grova (0,5 10 µm) Bidrar främst till luftvägsrelaterade sjukdomar, men möjligen också till akut dödlighet. Verkar inte vara kopplade till hjärt-kärlsjukdom och för tidig död, till skillnad från mycket små partiklar (< 100 nm) från t.ex. avgaser. Liten brasklapp: i lab verkar dubbdäck orsaka även en fraktion nanopartiklar (20-50 nm) av okänt ursprung. Möjligen kan även odubbade vinterdäck skapa en annan fraktion nanopartiklar. Ej styrkt i verklig trafikmiljö, men kan komma att påverka den hälsomässiga bedömningen.

52 Läget Vägdamm har negativa hälsoeffekter och är den viktigaste orsaken till att vi överskrider MKN. Dubbdäcksanvändning den viktigaste faktorn för höga halter PM10

53 Grund till debatten Juridiskt: Sverige har att efterleva Miljökvalitetsnormen (EUdirektiv), där åtgärder mot grövre PM10-fraktioner är effektivast. (PM10 är ett massbaserat mått). Även den nya normen för PM2,5 åtgärdas bäst genom att minska partiklar i den grövre delen av PM2,5. Alltså juridiskt oantastligt med dubbdäcksförbud. Men: Två centrala frågor: Är slitagepartiklarna tillräckligt farliga för att motivera minskad dubbdäcksanvändning? Hur viktiga är dubbdäcken för trafiksäkerheten?

54 Partikelgenerering Dubbdäck i laboratorium

55 Inverkan av olika däcktyper på partikelhalten vid provvägsmaskinen km/h 50 km/h 70 km/h WearEm 4000 PM 10 [µg/ /m 3 ] 2000 Summer tyre Sommardäc k 0 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00

56 Inverkan av olika däcktyper på partikelhalten vid provvägsmaskinen km/h 50 km/h 70 km/h WearEm 4000 PM 10 [µg/ /m 3 ] 2000 Friktionsdäc k Friction tyre Summer Sommardäc tyre k 0 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00

57 Inverkan av olika däcktyper på partikelhalten vid provvägsmaskinen km/h 50 km/h 70 km/h Dubbdäck Studded tyre WearEm 4000 PM 10 [µg/ /m 3 ] 2000 Friktionsdäc k Friction tyre Summer Sommardäc tyre tyre k 0 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00

58 Inverkan av olika andel dubbdäck på partikelhalten vid provvägsmaskinen 5 100% studded 75% studded 4 50% studded 25% studded 0% studded PM [mg m ] :00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00

59 Dubbdäck i verkligheten - Slitaget ökar drastiskt både på torr och våt väg

60 Slutsatser från konferensen om vägdamm Toxikologiska studier mineralsammansättning i beläggningen och ytreaktiviteten hos stenmineralerna endotoxin (från jordbakterier) Effekter av korttidsexponering på sjuklighet hos befolkningen I Stockholm finns observerade effekter på luftvägssjukdomar Effekter på både luftvägs- och hjärtkärlsjukdom har noterats i studier i andra länder Effekter av korttidsexponering på förtida dödlighet hos befolkningen korttidsexponering för vägdamm (dagar) medför ökad förtida dödlighet (nytt 2011)* Partiklar som transporteras med vindar från Sahara medför ökad dödlighet Grova partiklar påverkar dödlighet i torra områden i amerikanska studier Effekter av långtidsexponering på förtida dödligheten Studier i Stockholm visat att vägtrafikens utsläpp påverkar den förtida dödligheten, men det går ej avgöra vilka ämnen eller vilken partikelfraktion som detta beror på vägdamm kan spela en roll för förtida dödlighet p g a långtidsexponering men detta har ej visats. * Visades ej på konferensen, eftersom studien ej var klar då