TOM 4 marzec-czerwiec 2000 r. SiaafotH & Kf, nr 2-3
M a ria n D udziak*, A n d rzej L ew andow ski**, Je rz y W arszczyński***
Wpływ systemu ABS na skutecz
ność hamowania samochodu oso
bowego na suchej i mokrej na
wierzchni
System przeciwdziałający blokowaniu kół samochodu (ABS) ma za zadanie zwiększenie skuteczności hamowania, jednocześnie nie pozbawiając kierowcy możliwości kierowania pojazdem. Do badań wykorzystano dwa modele samochodów wyposażonych w system ABS, tj. Daewoo Lanos i Ford Escort oraz różne ogumienie. Próby drogowe prowadzone były na nawierzchni suchej i mokrej (sztucznie zraszanej). Dodatkowo do celów porównawczych wykonano próby drogowe z różnymi oponami, w zbliżonych warunkach terenowych i atmosferycznych (to samo miejsce badań, tolerancja temperatury ±5°C, ta sama intensywność zraszania) z wykorzystaniem samochodów nie wyposażonych w system ABS. W opracowaniu wyników uwzględniono również wyniki wcześniej wykonanych eksperymentów drogowych z użyciem samochodu Polonez.
Słowa kluczowe: ABS, hamowanie, opony
The ABS system ’s influence on efficiency of a passenger car’s stopping on a dry and wet surface
The system counteracting a car tyres’ blocking (ABS) is to increase stopping efficiency simultaneously without depriving a driver ability to drive a vehicle. The cars o f two types: Daewoo Lanos and Ford Escort equipped with ABS as well as various tyres have been used fo r this test. The road tests were conducted on both dry and wet (artificially sprayed) surfaces. In addition, for comparison purposes, the road tests with different tyres but in similar ground and weather conditions (same place o f test, temperature tolerance ±5°C, same intensity o f spraying) with the cars not equipped with ABS. The result analysis includes also the results of previously conducted road tests o f a Polonez car.
Key words: ABS, stopping, tyres
* Instytut Silników Spalinowych, Zakład Podstawy Konstrukcji Maszyn, Politechnika Poznańska
** Instytut Ekspertyz Sądowych - Pracownia Badania Wypadków Drogowych w Poznaniu
*** Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Oponiarskiego, Poznań
S C a A tw te n y nr 2-3 marzec-czerwiec 2000 r. TOM 4
1. Wstęp
Zastosowanie systemu przeciwdziałającego blo
kowaniu kół samochodu (ABS) ma za zadanie zwięk
szenie skuteczności hamowania, jednocześnie nie po
zbawiając kierowcy możliwości kierowania pojazdem.
Ponadto nie bez znaczenia są korzyści ekologiczne i ekonomiczne związane z mniejszym zużywaniem się opon podczas intensywnego hamowania pojazdu. Ze względu na ograniczoną liczbę publikacji z tego za
kresu celowym jest rozszerzenie wiedzy teoretycznej i praktycznej dotyczącej sposobu, w jaki cechy kon
strukcyjne systemu ABS wpływają na proces hamo
wania samochodu na różnych nawierzchniach. Zada
nie to wymaga przeprowadzenia badań poligonowych w naturalnych warunkach jazdy samochodem. Do tego celu wykorzystano dwa modele samochodów wyposa
żonych w system ABS, tj. Daewoo Lanos i Ford Escort oraz różne rodzaje ogumienia. Próby drogowe prowa
dzone były na nawierzchni suchej i mokrej (sztucznie zraszanej). Dodatkowo do celów porównawczych wy
konano próby drogowe w zbliżonych warunkach tere
nowych i atmosferycznych (to samo miejsce badań, to
lerancja temperatury ±5°, ta sama intensywność zrasza
nia), z wykorzystaniem samochodów Daewoo Lanos, Fiat Tipo, Fiat Sienna nie wyposażonych w system ABS, z różnymi oponami. W opracowaniu wyników uwzględ
niono również wyniki wcześniej wykonanych ekspery
mentów drogowych z użyciem samochodu Polonez.
Pomiary wielkości fizycznych charakteryzują
cych proces hamowania wykonane zostały przez akre
dytowane (certyfikat PCBC) Laboratorium Ogumie
nia OBR PO “Stomil” w Poznaniu. Badania zostały przeprowadzone zgodnie z systemem jakości EN-PN 45001 (certyfikat PCBC) i procedurą badawczą la
boratorium. Do badań użyto aparatury firmy DA- TRON. Zastosowane urządzenia pomiarowe spełnia
ją wymagania Głównego Urzędu Miar oraz wymaga
nia stawiane w Unii Europejskiej.
2. Charakterystyka prób dro
gowych
Przygotowanie pojazdu i opon do badań obej
mowało:
- kontrolę stanu technicznego pojazdu badawczego na stanowisku kontrolno - pomiarowym firmy HOF
M ANN,
- docieranie opon w naturalnym cyklu eksploatacyj
nym o przebiegu 1000 km, - wyważenie kół,
- kontrolę ciśnienia pow ietrza w kołach, zgodnie z zaleceniam i producenta pojazdu,
- ważenie sam ochodu z w ykorzystaniem wag najaz
dowych,
- m onitorow anie środow iska badań, w tym: tem pera
tury otoczenia i prędkości wiatru.
P ojazd bad aw czy w yposażony był w ap aratu rę p o m ia ro w ą firm y D A T R O N , w sk ła d k tó re j w chodziły:
- czujnik fotooptyczny V 1 (L,Q), zintegrowany z m o
dułem przetw arzającym DLS oraz rejestratorem AEP 5 do akwizycji danych,
- fotokom órka zam ontow ana na pojeździe, wykorzy
stywana podczas kalibracji urządzenia rejestrują
cego,
- czujnik uruchom ienia ham ulca,
- kom puter PC do przetw arzania i grom adzenia da
nych.
Badania poligonow e w warunkach eksploatacyj
nych prowadzono na “TO RZE PO ZN A Ń ”, wykorzy
stując stały odcinek naw ierzchni asfaltobetonow ej, sztucznie zraszany system em deszczowni.
3. Wyniki badań
Do prób drogow ych, b ędących przedm iotem analizy, w ykorzystano sam ochody Ford Escort i D a
ewoo Lanos oraz różne rodzaje opon. W tabeli 1 po
dano rodzaje i rozm iary zastosow anych opon oraz za
m ieszczono uśrednione wyniki opracowane na pod
stawie 45 prób ham ow ania na suchej nawierzchni i 50 prób ham ow ania na naw ierzchni mokrej (sztucznie zraszanej).
U zyskane w yniki w skazują, że na suchej na
wierzchni oba samochody na oponach drogowych uzy
skiwały średnie opóźnienie w przedziale 7,1 - 7,7 m/s2, a na mokrej 6,1 - 7 , 2 m /s2. Tak znaczna rozpiętość wyników ham ow ania na m okrej nawierzchni m iała swe źródło głównie w zaobserwowanej cesze syste
mu przeciw blokującego w sam ochodzie Daewoo La
nos, w yrażającej się istotnym w pływ em prędkości początkow ej sam ochodu (zw łaszcza na mokrej na
wierzchni) na wartość średniego opóźnienia hamowa
nego pojazdu. Obserwowano odwrotne zjawisko, niż ma to miejsce podczas hamowania samochodu nie wypo
sażonego w ABS, tj. wzrost średniego opóźnienia wraz ze wzrostem prędkości początkowej pojazdu.
TOM 4 marzec-czerwiec 2000 r. SCa&totK&icf, nr 2-3
Tabela 1. Uśrednione wyniki prób drogowych
Nawierzchnia
sucha mokra
Pojazd Prędkość początkowa Droga hamowania Odchylenie standardowe Średnie opóźnienie Odchylenie standardowe Prędkość początkowa Droga hamowania Odchylenie standardowe Średnie opóźnienie Odchylenie standardowe
Rodzaj opony Rozmiar km/h m m m/s2 m/s2 km/h m m m/s2 m/s2
CO 100 51,05 1,26 7,51 0,18 99 52,25 0,78 7,20 0,24
M +S 185/60 R14 0 0 80 32,73 0,94 7,54 0,23 80 36,58 1,21 6,68 0,14
o
z—-r" 60 19,47 0,39 7,10 0,11 60 22,20 0,91 6,24 0,19
- J O
o 99 50,56 0,83 7,52 0,15 100 55,21 1,18 6,92 0,08
drogowa 185/60 R 14 5
LU 80 32,66 0,11 7,52 0,08 79 36,39 0,59 6,67 0,11
<O 60 19,25 0,11 7,25 0,06 60 23,06 0,46 6,09 0,09
CO 100 51,73 2,43 7,46 0,38 101 57,97 0,90 6,72 0,13 drogowa, kierunkowa 195/60 R 14 r—h-■ 79 31,22 0,67 7,74 0,12 81 36,76 1,35 6,80 0,12
c c
o
u
61 19,56 0,41 7,40 0,15 61 20,87 0,46 6,70 0,18
coL U
O 100 55,72 2,53 6,89 0,25 99 58,76 0,82 6,41 0,10 zimowa, kierunkowa 165/70 R 13 CCo 79 33,99 0,71 7,09 0,17 79 37,10 0,97 6,52 0,14
L U 60 20,86 0,21 6,73 0,09 60 22,30 0,58 6,30 0,23
W yniki badań wskazują, że system przeciw blo- kujący samochodu Ford Escort cechow ał się innymi właściwościam i niż w sam ochodzie Daewoo Lanos.
W pływ prędkości początkow ej na średnią w artość opóźnienia pojazdu był nieznaczny i na mokrej na
wierzchni nie przekraczał maksymalnej wartości od
chylenia standardowego. M ożna jednak zaobserw o
wać, że największe średnie opóźnienie występuje pod
czas ham ow ania od prędkości początkowej pojazdu 80 km/h.
Próby drogowe z w ykorzystaniem opon zim o
wych zam ontow anych w sam ochodzie Ford E scort przeprowadzono w okresie zim owym , przy dodatniej tem peraturze pow ietrza, na jednym komplecie opon produkcji krajowej. Uśrednione wyniki prób, zamiesz
czone w tabeli 1, wskazują, że pojazd wyposażony w opony zimowe hamował na obu nawierzchniach (suchej i mokrej) z mniejszą intensywnością w porów naniu do opon drogowych. Ilustruje to wykres na rysunku 1.
Rys. 1. Porównanie średnich opóźnień samochodu Ford Escort wyposażonego w opony drogowe i zimo
we na nawierzchniach: suchej i mokrej
Przykładowe przebiegi ham ow ania samochodu Ford Escort z oponami zim owym i w funkcji prędkości przedstawiono na rysunku 2. Na nawierzchni suchej war
tości szczytowe opóźnienia przekraczały 9 m/s2, a na na-
SfaA & w i& ity nr 2-3 marzec-czerwiec 2000 r. TOM 4
wierzchni mokrej oscylow ały nieco poniżej wartości odpowiadającej w spółczynnikow i przyczepności śli
zgowej na suchej naw ierzchni. D la badanych opon wynosi on ok. 0,81 - 0,83. Średnia wartość opóźnie
nia dla w ykonanych prób, wyznaczona z drogi ham o
wania, wynosiła: na naw ierzchni suchej 6,8 m /s2, a na nawierzchni mokrej 6,5 m /s2.
Istotne jest porów nanie cech procesu ham ow a
nia samochodu w yposażonego fabrycznie w działają
cy system ABS z sytuacją pow stałą po odłączeniu ste
rowania system u ABS sym ulującą jego uszkodzenie.
Zaobserwowano, że badany pojazd podczas prób ha
m owania z w yłączonym system em ABS zachowywał się niestatecznie. Stwierdzono blokowanie tylnych kół i tendencję pojazdu do obrotu wokół osi pionowej.
Przykładowe przebiegi ham ow ania samochodu z wy
łączonym system em ABS, wyposażonego w opony zimowe, przedstaw iono także na rysunku 2.
Na mokrej naw ierzchni wartość opóźnienia ro
śnie wraz ze zm niejszaniem się prędkości pojazdu. Dla przedstaw ionego przebiegu ham ow ania średnia war
tość opóźnienia wynosiła 5,0 m/s2, co stanowi o 1,5 m/s2 mniej niż w przebiegu z działającym systemem prze- ciw blokującym . N a n aw ierzchni suchej sam ochód uzyskiwał chwilow e opóźnienie m aksym alne, prze
kraczające 9 m /s2, a następnie hamował z opóźnieniem oscylującym wokół wartości 7 m/s2. Średnie opóźnie
nie całego przebiegu ham ow ania wyniosło 7,4 m /s2.
Zaobserw ow ano interesujący fakt, że samochód Ford Escort, wyposażony w opony zimowe, z odłą
czonym sy stem em A B S, ham o w ał na suchej n a
wierzchni z większą intensyw nością niż pojazd z dzia
łającym systemem przeciw blokującym . Przyczyn tego zjaw iska m ożna upatrywać we wpływie właściwości opony na działanie system u regulacyjnego ABS. Po
rów nując przebiegi opóźnienia w funkcji przebytej drogi ham ow ania dla prób wykonanych na suchej na
wierzchni z załączonym i wyłączonym systemem ABS, m ożna zaobserwow ać ich odm ienny charakter (patrz rysunek 3). Prędkość narastania opóźnienia sam ocho
du z w yłączonym system em ABS jest w iększa niż w przypadku w łączonego system u ABS. Zjawisko to obserw ow ano rów nież w p rzypadku zastosow ania opon drogowych, dla których jednak średnie opóźnie
nie było wyższe przy działającym systemie.
Przykładowe próby ham ow ania samochodu Ford Escort z oponami drogowym i przedstaw iono na ry
sunku 3.
Na rysunku 4 przedstaw iono przykładowe wy
niki ham ow ania sam ochodu Daewoo Lanos z ABS w funkcji drogi. W początkowej fazie nara
stania opóźnienia prędkość tego procesu w przypadku sam ochodu Daewoo Lanos była nieco w iększa niż dla samochodu Ford Escort. Niemniej, jak to wynika z ta
beli 1, uzyskane średnie opóźnienia na oponach drogow ych były dla obu samo
chodów podobne. Ilustruje to wykres na rysunku 5 przedstaw iający uśrednione w yniki prób drog ow y ch w p rzedziale p ręd ko ści p o czątko w ych 60-100 km /h z uw zględnieniem rodzaju opon p oda
nych w tabeli 1.
N astęp n y m krokiem badaw czym było wykonanie eksperym entów drogo
wych i porów nanie cech procesu ham o
w ania sam o chod ó w w yposażony ch w system przeciw blokujący z sam ochoda
mi nie wyposażonym i w system ABS. W ykonano pró
by poligonow e z takim i samochodami jak: Polonez z hamulcam i Lukas, Fiat Sienna, Daewoo Lanos i Fiat Tipo, w przedziale prędkości początkowych 60-100 km /h. U zy sk an e w artości uśredn ion y ch opóźnień przedstaw iono w form ie graficznej na rysunku 6.
W skazują one, że na suchej nawierzchni średnie war
tości opóźnienia oscylowały wokół 6 m/s2. Są one zbli
żone do wartości uzyskiw anych podczas hamowania sam ochodów w yposażonych w ABS na mokrej na
wierzchni. Na tej naw ierzchni samochody nie wypo
sażone w ABS ham ow ały ze średnim opóźnieniem około 5 m /s2, zależnym od prędkości początkowej ha
m owanego pojazdu.
Rys. 2. Proces hamowania samochodu Ford Escort wyposażonego w opony zimowe z włączonym i wyłączonym systemem ABS
TOM 4 marzec-czerwiec 2000 r. StcKltM t&iCf, nr 2-3
Rys. 3. Przebiegi prób hamowania samochodu Ford Escort, wyposażo
nego w opony drogowe “D ” i zimowe “Z ”, z włączonym i wyłączonym systemem ABS, na suchej nawierzchni; prędkość początkowa 100 km/h
Rys. 4. Proces hamowania samochodu Daewoo Lanos z ABS, wyposażonego w opony drogowe
Rys. 5. Średnie wartości opóźnień uzyskane dla badanych pojaz
dów w przedziale prędkości początkowych 60-100 km/h
£tćM t4*K& ity nr 2-3 marzec-czerwiec 2000 r. TOM 4
W yniki eksperym entów wskazują jednoznacznie na wysoką skuteczność system u przeciwblokującego.
Gwarantuje on istotny wzrost bezpieczeństw a samo
chodu, zw łaszcza w zakresie wyższych prędkości ja z dy na naw ierzchniach mokrych.
Efektem zastosow ania system u ABS jest skró
cenie drogi ham o w ania sam ochodu, zw łaszcza na m okrych nawierzchniach. N a rysunku 7 przedstaw io
no w yniki eksperym entów w układzie zestaw ienia dwóch prób ham ow ania sam ochodu Ford Escort: z działającym i wyłączonym systemem ABS.
Ze zbioru wyników prób drogowych, na podstaw ie kryterium jednakow ej prędko
ści początkowej, wybrano dwie próby (w p rz e d sta w io n y m p rzy k ła d zie prędko ść początkow a w ynosiła 99,2 km/h). Droga ham ow ania samochodu z działającym sys
tem em ABS w yniosła 59,5 m, a podczas próby ham ow ania z w yłączonym syste
m em p rzeciw b loku jącym była o ponad 20 m dłuższa i w yniosła 80,9 m. Wykres pozw ala ponadto odczytać prędkość sa
m ochodu ham ującego bez ABS, po prze
jechaniu drogi potrzebnej do zatrzym ania sam ochodu z działającym systemem prze
ciw blokującym . Prędkość ta w om aw ia
nym przykładzie m a wartość 56 km/h.
Rys. 6. Średnie wartości opóźnień samochodów nie wyposażonych w system ABS
Rys. 7. Przebiegi hamowania samochodu Ford Escort V =f(S) z włączonym i wy- łączonym systemem przeciwblokującym
4. Wnioski
• W yniki badań wskazują, że system przedw blokują- cy zw ykle zw iększa sku
teczność hamowania samo
chodu na suchej i mokrej nawierzchni.
• Opony samochodu bio
rą udział w procesie regu
la c ji w sy ste m ie ABS i w pływ ają na skuteczność ham ow ania pojazdu.
• Przebieg hamowania za
leży od zastosowanego w s a m o c h o d z ie s y s te m u przeciw blokującego.
Od wydawcy:
Pierwsze próby z system am i ABS w Polsce prowadzone były w połowie lat siedem dziesiątych w M ERA PIAP w Warszawie.
