2003 1

Friksjon og friksjonsmålinger

Bård Nonstad

Veg- og trafikkfaglig senter

2003 2

Innhold

• Friksjonsteori

• Hvordan måle friksjonen?

• Krav til friksjon

• Vinterglatte veger om sommeren?

2003 3

Friksjon og trafikksikkerhet

Føreforhold: Relativ risiko: Tørr bar veg: 1,0 Våt bar veg 1,3 Slapseføre 1,5 Hard snø 2,5 Løs snø og isdekket veg 4,4

• Klar sammenheng mellom føreforholdene og ulykkesrisiko:

2003 4

Friksjonskoeffisienten

Definisjon: Forholdet mellom tyngden til et legeme og bremsekraften.

Friksjonskoeffisienten, µ=

Desto høyere bremsekraft, jo høyere friksjonskoeffisient

F

N

)(t(F)BremsekrafNTyngden

2003 5

Friksjonskoeffisienten

• Ikke en unik materialparameter

• Avhenging av tre elementer:

– Overflate 1, eksempelvis dekk

– Lubrikant, eksempelvis vannfilm

– Overflate 2, eksempelvis vegoverflata

+ Miljømessig sammenheng

2003 6

Føreforhold Friksjonskoeffisient Våt is 0,05-0,15 Tørr is 0,15-0,3 Fastsand (vannbefuktet) på is 0,3-0,5 Tørr sand på is 0,25-0,3 Våt, bar asfalt 0,4-0,9 Tørr, bar asfalt 0,9-1,0

Friksjon og føreforhold

2003 7

Typiske friksjonskurver

Typiske friksjonskurver ved ulike føreforhold

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Slipp %

Frik

sjon

sver

dier

Tørr, bar vegbane

Våt, bar vegbane

Tynt lag nysnø på hardt underlag

Fast isdekke, tørt

Fast isdekke, vått

2003 8

Hastighetsvariasjoner

• Økt hastighet ⇒ lavere friksjon (sommer)

Friksjon hastighetsvariasjon.Rv 707, fast slip 18% m/vann 0,5mm. Agb 16 år 2000,målt 4/11-03.

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

40 km/t 50 km/t 60 km/t 70 km/t 80 km/t 90 km/t 100 km/tHastighet

Frik

sjon

Serie 1 Serie 2

2003 9

Sesongvariasjoner – bar veg

2003 10

Måling av friksjon

• Bremselengde

• Retardasjonsmålere

• Slipp- målere (Inkl. Håndholdt utstyr)

2003 11

Måling av bremselengde

bb LV

LgV

⋅=

⋅⋅⋅=

3,25426,3

2

2

2

µ

• Enkleste måte å måle friksjon

• Formel

Bremselengder ved 50 km/t ved ulik friksjon

0102030

40506070

0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7Friksjonskoeffisient

Met

er

2003 12

Måling av bremselengde

Bremselengder 17.01.2003

0

10

20

30

40

50

60

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

Serie

Met

er

• Stor forskjell i bremselengde avhengig av dekk, bil osv.

• Måling av bremselengde gir en indikasjon på friksjonen.

2003 13

Retardasjonsmålere

• Kan kalibreres

• Enkel måler som kan monteres i alle personbiler, måling foregår ved en kraftig nedbremsing.

• Friksjonskoeffisient finnes v/formelen: tgvv⋅−

= 21µ

2003 14

Retardasjonsmålere

• Bruksområder: Kalibrert måler (C-µ-trip/Eltrip) er godkjent for oppfølging av vinterdrifta

• Svakheter:

– Kun noen få målere har dataoppsamling

– Ikke brukbar på veger med høy trafikk

– Kun punktmåling

– Ikke egnet i bratte bakker

• Rimelig pris: 10 000-30 000 kr

2003 15

Håndholdt friksjonsmåler: ASFT T2GO

• ASFT T2GO:

– Kontinuerlig friksjonsmåler produsert av ASFT i Sverige

– 20 % - fast slipp

– Dataoppsamling og GPS

– Pris: Ca 120 000 kr

2003 16

TWO

• Mulighet for 3 utgaver: Personbil, lastebil og tilhengerutgave.

• Fastslipp system (16,6 %)

• 2 Hjul (referansehjul, målehjul)

• Kjedemekanisme og lastcelle

• Pris ca: 200 000 kr

• Testet vinteren 2004/2005: Godt samsvar med RoAR Mark III.

TWO/ROAR E136 is østover

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Distanse [km]

Frik

sjon

skoe

ffisi

ent

TWOROAR

2003 17

RoAR Mark III

Bruksområder:

• Kalibrering av andre målere for vinterfriksjonsmåling

• Kartlegging av friksjon om vinteren

• Kartlegging av friksjon om sommeren

• Kartlegging av friksjon på nylagte asfaltdekker

• Måling for dokumentasjon av friksjon ved mistanke om glatt vegbane

• Friksjon i forbindelse med ulykker

• FoU

2003 18

Vitaplot: God repeterbarhet.18% slipp / 86 % slipp E6 Klett.

86 % Slip

18 % slip

2003 19

Vitalink:3G Høyhastighet / Overføring

2003 20

2003 21

2003 22

2003 23

OSCAR

• OSCAR-(Optimum Surface Contamination Analyzer & Recorder)

2003 24

FION

• FION: Friction Inspector of Norway

• Produsert av Kongsberg Airport Systems (Vertec). Prototyp levert Region øst i 2004.

• Fast- og variabel slipp.

• En del innkjøringsproblemer, men disse synes nå løst.

• Pris: Ca 1,8 mill. kr.

• Vår nye referansemåler?

2003 25

2003 26

Kalibrering av friksjonsmålere

• Krav at friksjonsmålere som brukes i forbindelse med drift- og vedlikeholdskontrakter kalibreres en gang i året.

• Måleverdier sammenliknes med RoAR/OSCAR- verdier -> korreksjonsfaktor legges inn.

• Egne retningslinjer for måling med retardasjonsmålere og kontinuerlige målere.

Oversikt over deltakere sesongen 2004/2005:

2003 27

Krav til friksjon-Vinter• Strategi vinterveg:

• Strategi bar veg:

Punktstrøing Helstrøing Vegkategori ÅDT Start ved Fullføres Start ved Fullføres

Stamveger µ < 0,30 1,0 t µ < 0,20 2,0 t Over 1500 µ < 0,25 1,0 t µ < 0,20 2,0 t 501-1500 µ < 0,25 2,0 t µ < 0,15 3,0 t Øvrige

veger 0 - 500 µ < 0,20 4,0 t µ < 0,15 4,0 t

Tiltak og tiltakstid ved forskjellige friksjonskoeffisienter og ÅDT

ÅDT Under 3000 3001-5000 >5000

Preventiv salting Iverksettes dersom det forventes friksjon < 0,4

Iverksettes dersom det forventes friksjon < 0,4

Iverksettes dersom det forventes friksjon < 0,4

Etter snøfall: Bar veg innen:

6 t 4 t 2 t

Måleprosedyre:

• V=60 km/t. Fast slipp (15 - 30 %.)

• Alt. Retardasjonsmålere m/ utgangshastighet ca 50 km/t. Egen instruks

• Mønstret målehjul (Trelleborg 523)-Graf

2003 28

Krav til friksjon - sommer

• V= 0-80 km/t, µ max (peak) > 0,40.

• V> 80 km/t, µ max (peak) > 0,50. (bør)

Standardisering av måleprosedyre:

• V=60 km/t.

• 0,5 mm vannfilm

• Variabel slipp

• ASTM-målehjul

2003 29

Vinterglatte veger på sommeren?

• Polering av asfaltdekker

• Nylagte dekker med blødning

Eksempel friksjonsmåling glatt dekke

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000Distanse [m]

Frik

sjon

skoe

ffisi

ent Friction 18% slip

2003 30

Forskjeller spor/mellom spor

Mellom spor

I spor

2003 31

Kontaktinfo

Bård Nonstad

Veg- og trafikkfaglig senter

E-mail: bard.nonstad@vegvesen.no

Mob: 97654306