Kitkan perusteet ja mittaus
Kitkan perusteet ja mittaus
Kitkan perusteet ja mittaus
Transform your PDFs into Flipbooks and boost your revenue!
Leverage SEO-optimized Flipbooks, powerful backlinks, and multimedia content to professionally showcase your products and significantly increase your reach.
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
<strong>Kitkan</strong> <strong>perusteet</strong> <strong>ja</strong> <strong>mittaus</strong><br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät 2.-3.6.2010<br />
Jyväskylässä<br />
Taisto Haavaso<strong>ja</strong><br />
Teconer Oy, Helsinki, Finland<br />
E-mail: name.surname@teconer.fi
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Sisältö<br />
• suolaisen tienpinnan jäätyminen<br />
– jäätymispisteen alenema, pehmeä <strong>ja</strong> kova jää<br />
• kitkan <strong>perusteet</strong><br />
– fysikaalinen merkitys, <strong>ja</strong>rrutusmatka<br />
• käytännön <strong>mittaus</strong>menetelmät<br />
– voiman mittaukseen perustuvat<br />
– epäsuorat menetelmät<br />
– kiihtyvyyden mittaukseen perustuvat<br />
2.-3.6.2010 2<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Jäätyminen<br />
• jäänestoainetta sisältävän liuoksen jäätyminen<br />
– jäätymispisteen alenema<br />
– Depression of Freezing Point (DFP)<br />
• kun T < DFP :<br />
1. vain osa liuoksesta muodostaa jääkiteitä<br />
2. syntynyt jääkiteiden <strong>ja</strong> liuoksen rakenne on pehmeämpi<br />
kuin puhtaasta vedestä syntyneen jään rakenne<br />
3. syntyneen seoksen vaikutus kitkaan on pienempi kuin<br />
puhtaalla jäällä<br />
2.-3.6.2010 3<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Jäätyminen: seurausvaikutuksia<br />
• puhdas jää:<br />
– 30 µm jääkerros voi pudottaa kitkaa merkittävästi<br />
– 1 mm kovaa jäätä, kitka voi olla < 0.20<br />
• jäänestoaineen <strong>ja</strong> veden seos:<br />
– 1 mm pehmeää jäätä, kitka todennäköisesti > 0.40<br />
2.-3.6.2010 4<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Liukkauden torjunta<br />
1. Ennakkosuolaus oikeaan aikaan!<br />
• vältetään kovaa jäätä<br />
2. Seurataan kitkan muutoksia!<br />
• suolaisen liuoksen uudelleenjäätyminen on<br />
hidas prosessi!<br />
3. Lisätään tarvittaessa suolaa!<br />
2.-3.6.2010 5<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
• määritelmän mukaan<br />
µ = F µ / F<br />
<strong>Kitkan</strong> <strong>perusteet</strong><br />
• koska <strong>ja</strong>rrutuksen aikana<br />
F µ = m a,<br />
missä a on hidastuvuus, saamme<br />
µ = a / g (g = 9.81 m/s²)<br />
F µ<br />
F = mg<br />
2.-3.6.2010 6<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Seuraukset<br />
• jos kaikki pyörät <strong>ja</strong>rruttavat aktiivisesti<br />
– hidastuvuus on sama kuin kitka<br />
– auton massa ei vaikuta tulokseen<br />
• kitka on liukkauden ainutlaatuinen mitta<br />
– kitka on absoluuttinen suure, vaikka ei yksikköä<br />
– kitka on kunnossapidon laadun mittari<br />
• tyypillinen kitkan vaihtelu:<br />
– kuiva tie 0.80 ± 0.10 (riippuu renkaista <strong>ja</strong> tien pinnasta)<br />
– kova jää 0.20 or less (kaikilla renkailla paksulla kovalla jäällä)<br />
2.-3.6.2010 7<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Jarrutusmatka (m)<br />
240<br />
220<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
Jarrutusmatka vs. alkunopeus<br />
µ = 0.15<br />
µ = 0.20<br />
µ = 0.30<br />
µ = 0.40<br />
µ = 0.50<br />
µ = 0.60<br />
µ = 0.80<br />
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100<br />
Alkunopeus (km/h)<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
2.-3.6.2010 8<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
<strong>Kitkan</strong><strong>mittaus</strong>menetelmät<br />
1. Voiman mittaukseen perustuvat<br />
2. Epäsuorat menetelmät<br />
3. Kiihtyvyyden mittaukseen perustuvat<br />
2.-3.6.2010<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä<br />
9
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
1. <strong>Kitkan</strong> <strong>mittaus</strong> voimaan perustuen<br />
• tyypillisesti kolmas pyörä<br />
• useita valmistajia<br />
• etu<strong>ja</strong><br />
– <strong>ja</strong>tkuva <strong>mittaus</strong><br />
– kalibroitavissa<br />
• haitto<strong>ja</strong><br />
– hinta<br />
– vaikea käyttää / asentaa<br />
– lämpötilariippuvuutta<br />
Friction measuring vehicles:<br />
1. Instrumented Tire Test Vehicle (Truck)<br />
2. Diagonal-Braked Vehicle<br />
3. Mu-meter trailer<br />
4. BV-11 skiddometer trailer<br />
5. GripTester trailer<br />
6. Surface friction tester<br />
7. Runway friction tester<br />
8. Tatra friction tester<br />
9. ASTM E-274 skid trailer<br />
10. Dynamic friction tester<br />
11. Norsemeter variable slip friction tester<br />
12. IMAG variable slip friction trailer<br />
13. James Brake Index decelerometer vehicle<br />
14. Portable helideck friction tester<br />
15. Portable drag-slip tester<br />
16. Penn State skid trailer<br />
17. BV-14 skiddometer trailer<br />
(Ref: 15th Nasa Tire/Runway Friction Workshop)<br />
2.-3.6.2010 10<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
2. Epäsuorat menetelmät<br />
• määritetään kitka mallin avulla<br />
– ympäristömuuttujien <strong>ja</strong> mitatun kitkan<br />
välisen korrelaation mallinnus<br />
• Vaisala Remote Road Surface State<br />
Sensor DSC111<br />
– Vaisalan etäkelianturi<br />
– mittaa veden, lumen <strong>ja</strong> jään<br />
kerrospaksuuden tulostaa kitkan<br />
2.-3.6.2010 11<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
DSC111 Friction<br />
0.90<br />
0.80<br />
0.70<br />
0.60<br />
0.50<br />
0.40<br />
0.30<br />
0.20<br />
0.10<br />
0.00<br />
DSC111:n kitka vs. hidastuvuus<br />
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90<br />
Measured Friction<br />
2.-3.6.2010 12<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
3. Kiihtyvyyteen perustuvat kitkamittarit<br />
• vanhemmat mittarit<br />
– mittaa voimaa massassa <strong>ja</strong>rrutuksen aikana tai<br />
– nopeuden muutos <strong>ja</strong>rrutuksen aikana Varo!<br />
• nykyisin<br />
– digitaaliset mikro-elektro-mekaaniset anturit<br />
– kolmiulotteinen <strong>mittaus</strong><br />
• viimeisin innovaatio<br />
– matkapuhelin <strong>ja</strong> sovellusohjelmisto<br />
2.-3.6.2010 13<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Matkapuhelinmittari µTEC<br />
• useimmissa älypuhelimissa on 3D<br />
kiihtyvyysanturi sovellus<br />
• etu<strong>ja</strong><br />
– kommunikointi, GPS, kamera, ääni<br />
– absoluuttinen kalibrointi g:n avulla<br />
– helppokyttöinen<br />
• käyttövalmis muutamassa sekunnissa!<br />
– hyvin lyhyt <strong>ja</strong>rrutus riittää!<br />
• voidaan käyttää ruuhkaliikenteessä<br />
– käyttöasento/-paikka vapaasti valittavissa<br />
– autosta riippumaton tulos<br />
– reaaliaikainen karttaliittymä datalle<br />
2.-3.6.2010 14<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Karttaliittymä <strong>mittaus</strong>tuloksiin:<br />
Mobile Friction<br />
Measurement System<br />
(MµMS)<br />
Katso tarkemmin:<br />
http://liukasta.info<br />
2.-3.6.2010 15
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Sovelluksen<br />
lataaminen:<br />
http://liukasta.info<br />
2.-3.6.2010<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä<br />
16
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
µTEC testaus<br />
• kolmen puhelimen keskinäinen testi<br />
• Räyskälän kitkamittareiden kalibrointipäivä 18.1.2010<br />
– Matti Hirvonen, Carement Oy<br />
• KAS ELY<br />
– Juhani Val<strong>ja</strong>kka <strong>ja</strong> Risto Hämäläinen<br />
• Road Consulting Oy<br />
– Juha-Matti Vainio<br />
• TM rengastestit<br />
2.-3.6.2010<br />
– <strong>ja</strong>rrutusmatka vs. kitka vertailu<br />
– Mikko Malmivuo, Innomikko Oy<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä<br />
17
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
2.-3.6.2010<br />
Kolmen puhelimen testi 14.01.2010<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä<br />
18
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Phone 2 and Phone 3 Friction<br />
Kolmen µTEC puhelimen vertailu<br />
0.9<br />
0.8<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0<br />
y = 1.0349x - 0.0172<br />
R² = 0.9958<br />
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9<br />
Phone 1 Friction<br />
2.-3.6.2010 19<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Deceleration sensor 2 or Eltrip friction<br />
Eltrip mittari vs. kiihtyvyys (DFR111)<br />
0.9<br />
0.8<br />
0.7<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0<br />
Deceleration Sensors<br />
Eltrip<br />
Linear (Deceleration Sensors)<br />
Linear (Eltrip)<br />
y = 1.0011x + 0.0037<br />
R 2 = 0.9972<br />
y = 0.5665x + 0.0249<br />
R 2 = 0.9204<br />
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90<br />
Deceleration sensor 1 Friction<br />
2.-3.6.2010 20<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Eltrip<br />
2.-3.6.2010<br />
0.45<br />
0.4<br />
0.35<br />
0.3<br />
0.25<br />
0.2<br />
0.15<br />
0.1<br />
0.05<br />
0<br />
Risto Hämäläinen 1.-2.3.2010<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä<br />
y = 0.5137x<br />
R² = 0.5064<br />
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9<br />
µTEC<br />
21
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Eltrip<br />
0.4<br />
0.35<br />
0.3<br />
0.25<br />
0.2<br />
0.15<br />
0.1<br />
0.05<br />
0<br />
2.-3.6.2010<br />
Juhani Val<strong>ja</strong>kka 3.-5.3.2010<br />
y = 0.553x<br />
R² = 0.584<br />
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8<br />
µTEC<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä<br />
22
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Eltrip<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0<br />
2.-3.6.2010<br />
Juha-Matti Vainio 18.3.2010<br />
y = 0.5417x<br />
R² = 0.8582<br />
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1<br />
µTEC<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä<br />
23
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
2.-3.6.2010<br />
Muuntokerroin Eltrip - µTEC<br />
Mittaa<strong>ja</strong> Mittaus Mittarit Muuntokerroin<br />
Kari Kuronen 2006 Eltrip vs. DFR111/2 (0.57)<br />
Matti Hirvonen 18.1.2010 Eltrip vs. µTEC 0.52<br />
Juhani Val<strong>ja</strong>kka 25.2.2010 Eltrip vs. µTEC 0.60<br />
Risto Hämäläinen 1.-2.3.2010 Eltrip vs. µTEC 0.51<br />
Risto Hämäläinen 2.-3.3.2010 Eltrip vs. µTEC 0.53<br />
Juhani Val<strong>ja</strong>kka 3.-5.3.2010 Eltrip vs. µTEC 0.55<br />
Juha-Matti Vainio 18.3.2010 Eltrip vs. µTEC 0.54<br />
Keskiarvo: 0.54<br />
Keskihajonta: 0.03<br />
K(Eltrip) = 0.54 * K(µTEC)<br />
K(µTEC) = 1.84 * K(Eltrip)<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä<br />
24
TECONER OY<br />
Technical Consulting & Research<br />
Yhteenveto<br />
• Liuosten jäätyminen<br />
– jäätymispisteen aleneman merkitys (DFP)<br />
– pehmeä <strong>ja</strong> kova jää<br />
• Kitkakerroin<br />
– absoluuttinen liukkauden mittari<br />
– käytetään kunnossapidon laadun mittarina<br />
• <strong>Kitkan</strong> mittaaminen<br />
– löytyy yksinkertaisia <strong>ja</strong> taloudellisia kitkamittareita<br />
liukkauden mittaamiseen teillä<br />
2.-3.6.2010 25<br />
Valtakunnalliset tiesääpäivät,<br />
Jyväskylä
Change language