VTI utlåtande rörande information om vinterdäcks trafiksäkerhetsegenskaper

Transkript

1 Mattias Hjort Olle Nordström 1(6) VTI utlåtande rörande information om vinterdäcks trafiksäkerhetsegenskaper Inledning Vägverket har gett VTI i uppdrag att besvara följande frågeställningar beträffande vinterdäck: 1. Ett vinterdäck är ju en kompromiss mellan olika egenskaper. Vilka är viktigast ur TS-synpunkt när det gäller däckens olika egenskaper? Är det stabilitet, våtegenskaper, bromssträcka eller vad? Vad är det för skillnad t ex mellan dubbdäck och friktionsdäck när det gäller dessa viktigaste egenskaper? 2. Vad ska man ge för råd när det gäller mönsterdjupet? Vid vilket mönsterdjup bör man byta sina dubbfria vinterdäck? 3. Vad betyder introduktionen av ESP, antisladdsystem i sammanhanget? Hur stor är säkerhetsvinsten av ESP i förhållande till dubbdäcksanvändning? I det följande besvaras dessa frågeställningar. Dessutom har ett antal relevanta litteraturreferenser bifogats. Swedish National Road and Transport Research Institute Postadress/ Besöksadress/ Telefon/ Telefax/ E-post/ Postgiro/ Postal address Visiting address Telephone Telefax Postal giro account Statens väg- och transport- Olaus Magnus väg vti@vti.se forskningsinstitut Linköping int int SE Linköping

2 2(6) 1. Ett vinterdäck är ju en kompromiss mellan olika egenskaper. Vilka är viktigast ur TS-synpunkt när det gäller däckens olika egenskaper? Är det stabilitet, våtegenskaper, bromssträcka eller vad? Vad är det för skillnad t ex mellan dubbdäck och friktionsdäck när det gäller dessa viktigaste egenskaper? Viktigaste egenskaper 1 Styrfriktion 2 Styrfriktionsstabilitet ( Max styrfriktion/styrfriktion vid 20 graders avdriftsvinkel (sladd)) 3 Bromsfriktion 4 Bromsfriktionsstabilitet (Max bromsfriktion/friktion vid låst hjul) Friktionen får inte på något underlag understiga värden som möjliggör praktisk manövrering av fordonet vid försiktig körning. Stabiliseringssystemen (ESP) fungerar bättre ju högre friktionen är, såväl i längsled som sidled. Vid manövrer som medför att däckens maximala styrförmåga överskrids (för stor avdriftsvinkel) skall sidkraften minska så litet som möjligt. Idealiskt förlopp är att däcket uppnår ett värde nära maximum vid liten avdriftsvinkel för att sedan vid ökande vinkel öka mot ett maximum i området grader. Då minskar inte styrbarheten och risken för instabilitet minskar. För att säkra stabilitet skall bakhjulen alltid ha bättre friktion än framhjulen. Under bromsning minskar lasten på bakhjulen och ökas i motsvarande grad på framhjulen. En lastminskning har samma effekt som en friktionsminskning vid väjning eller kurvtagning. Speciellt kraftig är denna på en framtung bil med kort axelavstånd och hög tyngdpunkt. ABS och ESP kan reducera denna effekt på bekostnad av styrbarheten, speciellt på halt underlag där styrbarheten utan bromsning redan ligger nära den som krävs för försiktigt framförande av fordonet. Skillnader mellan dubbade och odubbade vinterdäck. Dubbdäck med tillräckligt dubbutstick (1-2 mm) har betydligt bättre styr och bromsfriktion än odubbade vinterdäck på de svåraste vinterväglagen som våt is, och friktionsstabiliteten (skillnaden mellan maximal friktion och friktion vid sladd ) är normalt större för dubbdäck än för dubbfria däck på isväglag. För dubbdäck har dubbutstick och dubbkraft (som normalt samvarierar) avgörande betydelse för däckets friktionsegenskaper. När dubbutsticket minskat till omkring 0,5 mm kan däcket ur friktionssynpunkt betraktas som dubbfritt. För dubbfria däck är slitbanegummits hårdhet och mönsterutfomning (Spec. sajpning eller lamellering, snittning ) viktig för friktionen. Ett odubbat däck är därför normalt bäst som nytt och isfriktionen avtar under användning med tilltagande ålder och slitage under de första 4-6 åren för att sedan ha åldersoberoende prestanda. Nya obegagnade däck tål enligt en av VTI:s undersökningar att lagras minst 3 år utan försämrad isfriktion om de förvaras mörkt och svalt. För dubbdäck är åldersberoendet obetydligt så länge dubbutsticket är bra (1-2 mm) och dubbarna sitter stadigt.

3 3(6) På våt väg är skillnaderna mellan dubbade och odubbade däck försumbara. Däremot har vinterdäcken enligt VTIs undersökningar % sämre bromsfriktion jämfört med sommardäck. Det är inte dubbarna, utan gummiblandning och mönsterutformning som ger de största skillnaderna i friktion. Ner till omkring 3 mm ökar våtfriktionen något med minskande mönsterdjup. Mjuk gummiblandning som ger bra isfriktion ger försämrat våtgrepp. Minimikraven på retardation och bromssträcka (på torr väg) vid typbesiktning kan dock uppfyllas även med vinterdäck på våt asfaltväg i bra skick. För ett vinterdäck är bra isgrepp viktigare än bra våtgrepp eftersom även däck med dåligt våtgrepp har så bra friktion att det kan kompenseras med normalt försiktig körning, vilket inte alltid är fallet med dåligt isgrepp, speciellt på våt is. 2. Vad ska man ge för råd när det gäller mönsterdjupet? Vid vilket mönsterdjup bör man byta sina dubbfria vinterdäck? Mönsterdjupet för vinterdäck har främst betydelse för väggrepp i djup snö och snöslask. Större mönsterdjup ger bättre grepp. Mönsterutformningen i övrigt har väl så stor betydelse. Detta gäller såväl dubbfria vinterdäck som dubbdäck. För dubbdäck gäller dessutom att dubbarnas infästning försämras med minskande mönsterdjup, speciellt om utsticket är stort. Sammantaget bör mönsterdjupet för ett bra vinterdäck med eller utan dubb vara minst 4, helst 5 mm. Den lagliga gränsen på 3 mm ger inte ett fungerande dubbdäck och leder dåligt grepp i snöslask och djup snö för såväl dubbfria somm dubbade vinterdäck. Man bör således byta till nya vinterdäck vid ett mönsterdjup inom intervallet 4-5 mm. För dubbdäck gäller dessutom att dubbeffekten blir otillfredsställande vid utstick under mm. Vid 0,5 mm utstick har dubbarnas verkan upphört helt och däcken kan betraktas som dubbfria. Dåligt dubbutstick är således också ett skäl till däckbyte om man vill ha den extra säkerhet ett dubbdäck ger. För att säkra stabilitetsvillkoret att bakhjulens friktion är högst bör man när det gäller dubbdäck se till att däcken med störst dubbutstick sitter på bakhjulen. Speciellt på framhjulsdrivna bilar tenderar gummit att slitas fortare än dubbarna medan det omvända gäller för bakhjulen. För att motverka denna tendens bör man skifta framhjulen till samma sidas bakhjul när denna tendens blir observerbar ofta i samband med byte från sommardäck till vinterdäck. Skillnaden i dubbantal för däcken bör inte heller överstiga 25%. För dubbfria däck är det svårare att avgöra vilka däck som har bäst friktion. På vinterväglag gäller dock att stort mönsterdjup ger bäst friktion. Ur säkerhetssynpunkt bedöms egenskaperna vid vinterväglag som viktigast. På våt väg förbättras väggreppet för vinterdäck med minskande mönsterdjup (gäller inte vattenplaning på översvämmad vägbana). Här kan dock stabiliseringssystemen ESP kompensera detta samtidigt som bromsförmågan förbättras något på grund av att

4 4(6) framhjulen står för större delen av bromskraften eftersom största delen av bilens vikt normalt vilar på framhjulen och denna andel öar under bromsning. 3. Vad betyder introduktionen av ESP, antisladdsystem i sammanhanget? Hur stor är säkerhetsvinsten av ESP i förhållande till dubbdäcksanvändning? ESP minskar risken för sladd dramatiskt främst på underlag i friktionsområdet 0,5 till 0,2. Dvs på våt väg med dålig textur och normal vintervägsfriktion. Under extrema förhållanden med friktion mellan 0,1 och 0,05 som kan fås med dubbfria däck eller dubbdäck med litet utstick på våt is (underkylt regn) har ESP liten effekt. Här är bra dubbdäck (utstick 1-2 mm) enda lösningen för möjlighet till säker körning. Säkerhetsvinsten totalt blir störst med ESP om man tvingas välja på grund av att ESP har betydelse på alla väglag utom de allra sämsta som är mer sällan förekommande. ESP plus dubbdäck ger helgardering. Utöver säkerhetsvinster för den förare som använder dubbdäck, finns också en positiv effekt för andra bilister då dubbdäckanvändning medför att hala ispartier på vägarna snabbt ruggas upp. Referenser: Våtfriktion Olle Nordström och Lars Erik Gustavsson. Personbilsdäcks bromsfriktion på våt asfalt. VTI notat Nr Olle Nordström och Lars Erik Gustavsson. Experience of Functional Testing of Winter Tyres for Passenger Cars and Heavy Vehicles by Means of the VTI Indoor Flat bed Test Facility and Mobile Tyre test Vehicle. VTI särtryck Reprint from Technical Report Volume 3, pp , Xth PIARC International Winter Road Congress, March 1998 in Luleå Sweden.

5 5(6) Isfriktion - Sammanfattande rapporter Olle Nordström. Dubbade och odubbade vinterdäck. Referat ur VTI aktuellt, årg.14, Nr 2, 1991 s baserat på VTI RAPPORT 354, Vinterdäcks väggrepp på is av Olle Nordström och Elisabeth Samuelsson VTI meddelande 605, Undersökning av dubbdäckens aktuella status av Elisabeth Samuelsson VTI Meddelande 606, Dubbade och odubbade vinterdäcks köregenskaper. En fältundersökning genom bedömning av taxiförare av Elisabeth Samuelsson VTI Särtryck Nr Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping Olle Nordström och Lars Erik Gustavsson. Experience of Functional Testing of Winter Tyres for Passenger Cars and Heavy Vehicles by Means of the VTI Indoor Flat bed Test Facility and Mobile Tyre test Vehicle.. Reprint from Technical Report Volume 3, pp , Xth PIARC International Winter Road Congress, March 1998 in Luleå Sweden. VTI särtryck Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping Olle Nordström. Nya och begagnade vinterdäcks isfriktion. Sammanfattningsrapport. Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft. VTI Meddelande Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping Övrig litteratur Craelius Kar Nokia Tyres Ltd. Safe winter driving: Grip as for winter, driving properties as for summer. SAE Paper SECC Subzero Engineering Conditions Conference Proceedings P220 Rovaniemi Finland 9 11 January pp Nordström, Olle: Provning av antilåssystem. Vinterprov 1985 för värdering av förslag till revision av ECE Reg 13, Annex 13. VTI rapport 304. Statens väg- och trafikinstitut. Linköping Nordström, Olle: Provning av antilåssystem. Vinterprov med personbilar. Studier av prestanda och metodik. VTI rapport 311. Statens väg- och trafikinstitut. Linköping Nordström, Olle. The VTI flat bed tyre test facility A new tool for testing commercial tyre characteristics. Reprint fromsae Technical paper series, SP 1003 The influence of tire, axle and brake characteristics on truck braking and steering performance, paper , pp (International truck and bus meeting and exposaition, Detroit, Michigan, November 1 4, 1993). VTI särtryck nr 220. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping

6 6(6) Nordström, Olle och Samuelsson, Elisabeth: Vinterdäcks väggrepp på is. VTI rapport 354. Statens väg- och trafikinstitut. Linköping Nordström, Olle och Gustavsson, Lars-Erik: Nya vinterdäcks isfriktion för bromsning och styrning. Marknadsundersökning av däck med och utan dubbar. VTI notat nr 14. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping Nordström, Olle. Nya och begagnade däcks friktion på slät is Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft. VTI meddelande 923. Statens väg- och transportforskningsinstitut Linköping Nordström, Olle. Nya och begagnade däcks friktion på skrovlig is. Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft. VTI Notat Statens väg- och transportforskningsinstitut Linköping Nordström, Olle. Nya och begagnade däcks friktion på våt slät is. Undersökning avseende inverkan av ålder, mönsterdjup, slitbanehårdhet, dubbutstick och dubbkraft. VTImeddelande Statens väg- och transportforskningsinstitut Linköping Wallman, Carl-Gustav och Åström, Henrik: Friction Measurements methods and the correlation between road friction and traffic safety. A literature review. VTI meddelande 911A. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping Bengt Brorsson och Jan Iver. Sladd med personbil. Rapport ISSN Trafiksäkerhetsverket, Analyskontoret, Borlänge Strandberg Lennart. Bilistens viktigaste lagar- naturlagarna Särtryck ur Däck-Extra, oktober VTI Särtryck Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping Strandberg Lennart. Skidding Accidents and their Avoidance with Different Cars. Reprint from: The twelfth International ESV Technical Conference on Experimental Safety Vehicles, Gothenburg, Sweden, May 29-June 1, 1989,pp VTI Särtryck Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping Strandberg Lennart. Crash Avoidance Capability of 50 Drivers in Different Cars on Ice. Thirteenth International Technical Conference on Experimental Safety Vehicles in Paris, November VTI Särtryck Statens väg- och transportforskningsinstitut. Linköping