Forschungsbericht "Optimierung der Feuchtsalzstreuung" [barrierearm]

5. Feldmessungen
5.1 Griffigkeit und Fahrdynamik
5.1.1 Griffigkeit
Als Griffigkeit bezeichnet man die horizontal übertragbaren Reibungskräfte zwischen Fahrbahnoberfläche
und Fahrzeugreifen in Abhängigkeit von der Anpresskraft. Als Messgröße dient der Reibungsbeiwert
μ, welcher als Quotient der übertragbaren Horizontalkräfte zu den gleichzeitig wirkenden
Normalkräften definiert ist.
Es bedeuten:
μ - Reibungskoeffizient [-]
H - Horizontalkraft, die am Körper zieht [N]
N - Normalkraft, die den Körper auf den Boden drückt [N]
Anschaulich kann der Reibungsbeiwert an folgendem Beispiel dargestellt werden. Ein kistenförmiger
Körper mit einer Masse von 100 kg liegt auf einer Fahrbahn. Der Reibungsbeiwert zwischen der Kiste
und der Fahrbahnoberfläche soll μ = 0,7 betragen. Um die Kiste nun horizontal zu bewegen, muss mit
einer Kraft, die 70 kg entspricht, angezogen werden. Diese Reibung entspricht der Gleitreibung, da die
Kiste immer mit derselben Seite auf der Fahrbahn aufliegt und eine ausschließlich translatorische Bewegung
(siehe Abb. 44) erfolgt. Die wichtigsten für den Reibungsbeiwert μ bestimmenden Faktoren sind:
● Textur der Fahrbahn
● Verunreinigungen der Fahrbahnoberfläche
● Trockene oder feuchte Fahrbahn
● Wasser-, Schnee- oder Eisfilmdicke
● Schlupf
● Reifentyp (Sommer-, Winterreifen)
● Reifenprofil, -druck etc.
Für den Reibungsvorgang zwischen Rad
und Straße ist der klassische Ansatz der Cou-
Formel 05: Griffigkeitsbeitwert μ
μ Reibungsbeiwert [-]
H Horizontalkraft, die am Körper zieht [N]
N Normalkraft, die den Körper zu Boden drückt [N]
Abb. 44: Zusammenhang Horizontalkraft H & Vertikalkraft
N bei einem Griffigkeitswert von μ=0,7
lombschen Gleitreibungstheorie nicht zutreffend. Das angeführte Beispiel der Gleitreibung ist für die
Kraftübertragung zwischen Fahrbahn und Gummi nur in Sonderfällen z.B. bei einem blockierenden
Rad von Bedeutung. Zudem ist dieser Gleitreibungsvorgang aufgrund der Variabilität von Auflast und
Geschwindigkeit vergleichsweise komplex. Durch die Weiterentwicklung der Fahrzeugtechnik befindet
sich der Reifen bei neuen Fahrzeugen praktisch immer in einem Abrollvorgang, bei dem Kräfte
(Brems-, Beschleunigungs- oder Seitenführungskräfte) übertragen werden. Blockierende Reifen, bei
denen die Gleitreibung maßgebend ist, werden durch ABS verhindert. Ein Schleudern der Reifen ohne
Kraftübertragung wird durch die weit verbreitete Antriebsschlupfregelung (ASR) verhindert.
Der in der Praxis auftretende Rollreibungsvorgang ist noch etwas komplexer als eine reine Gleitreibung,
da hier noch der Schlupf (Unterschied zw. Umfangsgeschwindigkeit des Reifens und der Fahrgeschwindigkeit
des KFZ) zu beachten ist. Zum Zweck des Grundverständnisses des Reibungsbeiwertes
ist die hier getroffene Beschreibung mittels Gleitreibung ausreichend, detailliertere Betrachtungen zum
Thema finden sich unter anderem in [KLUGER-EIGEL, 2009].
Von praktischer Bedeutung ist der Reibungskoeffizient einerseits für Straßenbenutzer, da diese
meist davon ausgehen, dass auf dem höherrangigen Straßennetz die erlaubten Höchstgeschwindigkeiten
gefahren werden können. Insbesondere wesentlich ist dies für die Fälle der sicheren Kurvenfahrt
und der Verfügbarkeit eines angemessenen Bremsweges. Für den Straßenbetreiber ist der Reibungskoeffizient
ebenfalls als wichtige Kenngröße des Straßenzustands von Bedeutung. Dies vor allem auch
deswegen, weil er messbar ist und es für Autobahnen und Schnellstraßen definierte Mindeststandards
gibt, die der Straßenerhalter zu gewährleisten hat. In Tabelle 06 wird diese Beurteilung des Straßenzustandes
hinsichtlich der Griffigkeit gemäß RVS 13.01.15 (2006) dargestellt.
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