126 metingen van rolweerstand en wegdektextuur (crow infradagen 2014)

M+P | MBBM groep

www.mp.nl

Mensen met oplossingen

Metingen van rolweerstand

en wegdektextuur

Onderzoek naar relatie tussen textuur

en rolweerstand

door Bert Peeters

CROW Infradagen, 19 juni 2014

‒‒

Brandstofverbruik

Waar wordt energie verbruikt?

massatraagheid (inertia): kinetische energie nodig om het

voertuig te bewegen

interne wrijving van de motor en de aandrijving

luchtweerstand: weerstand veroorzaakt door wrijving met de lucht

rolweerstand: weerstand veroorzaakt door de band

Metingen van rolweerstand en wegdektextuur

rolweerstand

luchtweerstand

bron: TU Eindhoven

Wat is rolweerstand?


Rolweerstandskracht FRR

is tegengesteld aan

beweging van het voertuig

Rolweerstandscoëfficiënt:

𝐶𝑅𝑅 =𝐹𝑅𝑅𝑍

Personenwagenbanden:

▫ CRR circa 0,8 tot 1,2 %

▫ ofwel: 8 tot 12 kg/ton

-Z FRR

Meten van rolweerstand


TU Gdansk

Meetprincipe trailer TU Gdansk

rolweerstandskracht Fr zorgt voor een hoekverdraaiing θ


tanN

FC r

RR

Aanvullende meetgrootheden

bandenspanning (continu)

temperatuur

▫ band

▫ wegdek

▫ lucht

wegdektextuur

▫ hoogteprofiel van het wegdek

▫ tegelijk met rolweerstand, in

hetzelfde rijspoor


Meetprogramma

Totaal 69 wegvakken waar tegelijk textuur en rolweerstand

gemeten is

▫ regulier ZOAB – max 16 mm

▫ tweelaags ZOAB fijn – 2/6 mm

▫ dunne deklaag (DGD) – 2/6 mm

▫ overige: SMA, afgestrooide vakken, beton

Zowel wegdekken in nieuwstaat (< 3 jr) als einde levensduur,

d.w.z. wegvakken die in 2013 of 2014 vervangen worden

Metingen uitgevoerd van 17 t/m 23 april 2013

▫ luchttemperatuur 8 – 22 °C

▫ droog wegdekoppervlak


Randvoorwaarden

geen hellingen of bochten: wegen zijn vlak en recht

metingen kunnen worden uitgevoerd met de meetband in het

rechter rijspoor

max. snelheid 80 km/uur

binnen een locatie van 100 x 100 km

meetprocedure

▫ metingen met SRTT (standard reference test tyre)

▫ meetband wordt vóór elke meetrun opgewarmd

▫ na het opwarmen wordt de bandenspanning gecorrigeerd

▫ bandenspanning wordt constant gehouden: 205 – 215 kPa

▫ band-, wegdek- en luchttemperatuur worden tijdens elke

run gemeten


Invloed bandenspanning

invloed van bandenspanning apart onderzocht

referentiewegvak: ‘oud’ ZOAB16 op A65

variatie van bandenspanning van 230 kPa tot 190 kPa

conclusies:

▫ Crr neemt af met -0,23

per 10 kPa

▫ gedurende de metingen

varieert bandenspanning

tussen 205 en 215 kPa

▫ max. fout: 0,23 kg/ton,

circa 3%


Invloed temperatuur

twee referentievakken:

▫ 2LZOAB 4/8 (A2 Vught, nieuw)

▫ ZOAB 0/16 (A65, einde levensduur)

rolweerstand uitgezet tegen lucht-,

wegdek- en bandtemperatuur

goede correlatie gevonden met

bandtemperatuur:

▫ verklaart > 85% van de variatie

▫ Crr neemt af bij warmere band:

• 2LZOAB: -0.15 kg/t per °C

• ZOAB: -0.19 kg/t per °C


Nauwkeurigheid meetmethoden

herhaalbaarheid: twee meetruns direct na elkaar

▫ rolweerstand: ± 2 – 8% van de gemeten Crr waarde

▫ textuur: ± 1 – 6% van de gemeten MPD

▫ geen duidelijk verband met wegdektype of leeftijd

reproduceerbaarheid: opnieuw meten van referentievakken op

een andere dag, maar met dezelfde apparatuur en operators

▫ rolweerstand: ± 4% van de gemeten Crr waarde

▫ textuur: ± 5 – 6% van de gemeten MPD

rolweerstand waarden worden gecorrigeerd voor

bandtemperatuur


Relatie rolweerstand met textuur (1)

drie textuurparameters zijn onderzocht:

▫ RMS: variatie textuurprofiel rondom gemiddelde,

onafhankelijk van de richting

▫ skewness: gemiddelde richting van de textuurvariatie

• positief

• negatief

▫ MPD: variatie textuurprofiel rondom gemiddelde, wél

afhankelijk van de richting: pieken omhoog dragen sterk bij

aan de MPD



enkelvoudige regressie:

▫ 𝐶𝑟𝑟 = 𝑎 + 𝑏 ∙ 𝑀𝑃𝐷 ▫ 𝐶𝑟𝑟 = 𝑎 + 𝑏 ∙ 𝑅𝑀𝑆

▫ 𝐶𝑟𝑟 = 𝑎 + 𝑏 ∙ 𝑠𝑘𝑒𝑤𝑛𝑒𝑠𝑠

conclusies:

▫ MPD correleert het best

▫ MPD verklaart 68% van de variaties in rolweerstand

▫ aan de hand van de gemeten MPD kan de invloed van het

wegdek op de rolweerstand worden berekend met een

betrouwbaarheid (95%) van ± 3%



meervoudige regressie:

▫ 𝐶𝑟𝑟 = 𝑎 + 𝑏 ∙ 𝑀𝑃𝐷 + 𝑐 ∙ 𝑅𝑀𝑆 + 𝑑 ∙ 𝑠𝑘𝑒𝑤𝑛𝑒𝑠𝑠

▫ 𝐶𝑟𝑟 = 𝑎 + 𝑏 ∙ 𝑀𝑃𝐷 + 𝑐 ∙𝑀𝑃𝐷

𝑅𝑀𝑆

▫ MPD/RMS is een maat die afhangt van de skewness

conclusies:

▫ tweede relatie correleert het best

▫ dit model verklaart 71% van variaties in Crr

▫ betrouwbaarheid ongeveer gelijk aan enkelvoudige

regressie o.b.v. MPD


Conclusies

met behulp van metingen rolweerstand en textuur is een grote,

betrouwbare set gegevens opgebouwd

belangrijk om bij meting rolweerstand nauwkeurig

bandenspanning en temperatuur te meten (en te sturen)

op basis van textuurgegevens kan 70% van de variatie in

rolweerstand tussen wegdekken worden verklaard

op basis van textuurmetingen kan het effect van het wegdek

op de rolweerstand worden berekend met een nauwkeurigheid

van ± 3%


Engineering

126 metingen van rolweerstand en wegdektextuur (crow infradagen 2014)