TECONER OY
Technical Consulting & Research
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
Taisto Haavasoja
Inventive measuring – Ingenious Evaluation
www.teconer.fi
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Sisältö
• Kitkanmittauksen perusteet
– fysikaalinen merkitys, jarrutusmatka
• Suolan vaikutus kitkakertoimeen
– jäätymispisteen alenema, pehmeä ja
kova jää
• Kitkanmittausmenetelmät
– voima / kiihtyvyys / mallinnus
• Kännykkäsovellus µTEC
– jarrutuskitkamittari
• Mobiili kitkamittari RCM411
– optinen kelimittari, veden ja jään
tunnistus
• Liukkaustietopalvelu MµMS
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
2
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Kitkan mittauksen perusteet
• määritelmän mukaan
µ = Fµ / F
• koska jarrutuksen aikana
Fµ = m a,
Fµ
missä a on hidastuvuus, saamme
µ = a/g
20.3.2013
F = mg
(g = 9.81 m/s²)
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
3
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Seuraukset
• jos kaikki pyörät jarruttavat aktiivisesti
– hidastuvuus on sama kuin kitka
– auton massa ei vaikuta tulokseen
• kitka on liukkauden ainutlaatuinen mitta
– kitka on absoluuttinen suure, vaikka ei yksikköä
– kitka määrää jarrutusmatkan annetusta alkunopeudesta
pysähdyksiin
– kitka on talvikunnossapidon laadun mittari
• tyypillinen kitkan vaihtelu:
– kuiva tie 0.80 ± 0.10
– kova jää 0.20 tai alle
20.3.2013
(riippuu renkaista ja tien pinnasta)
(kaikilla renkailla paksulla kovalla jäällä)
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
4
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Jarrutusmatka vs. alkunopeus
240
220
µ = 0.15
200
µ = 0.20
Jarrutusmatka (m)
180
µ = 0.30
µ = 0.40
160
µ = 0.50
µ = 0.60
140
µ = 0.80
120
100
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Alkunopeus (km/h)
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
5
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Kitka ja suolapitoisuus
• tutkimuksen tavoite
– Kuinka kitka riippuu suolapitoisuudesta ja
lämpötilasta hoidetuilla talviteillä?
• aineisto kerättiin talvella 2010-2011
– näytteet:
•
•
•
•
20.3.2013
kerrospaksuus
johtavuus -> suolan määrä
kitka
lämpötila
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
6
TECONER OY
Technical Consulting & Research
NaCl Faasidiagrammi
20
Non Saturated Brine
Salt and Saturated
Brine
T (C)
10
0
-10
Dihydrate and
Saturated Brine
Ice and Saturated
Brine
-20
0
20.3.2013
20
x (%NaCl)
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
40
7
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Suolaisen jään lujuus
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
8
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Suolan vaikutus kitkaan
• suolainen jää on haurasta
– kitka on oletettua parempi
• Optimaalinen talvikunnossapito
1. Ennakkosuolaa ajoissa!
– vältä kovaa jäätä
2. Seuraa kitkan kehittymistä!
– uudelleenjäätyminen on hidas
prosessi
3. Lisää suolaa tarvittaessa
– tarve voi olla hyvin pieni!
– 0.1 mm * 1 % = 1 g/m²
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
9
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Käytännölliset kitkanmittausmenetelmät
• force based means
– e.g. measure Fµ directly with
an “extra wheel”
• acceleration based means
– measure deceleration
– Coralba, Eltrip, Gripman,
µTEC
• indirect means
– measure surface conditions,
use a model
– Vaisala DSC111, Teconer
RCM411
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
10
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Matkapuhelinmittari µTEC
• useimmissa älypuhelimissa on 3D
kiihtyvyysanturi  sovellus
• etuja
– kommunikointi, GPS, kamera, ääni
– absoluuttinen kalibrointi g:n avulla
– helppokyttöinen
• käyttövalmis muutamassa sekunnissa!
– hyvin lyhyt jarrutus riittää!
• voidaan käyttää ruuhkaliikenteessä
– käyttöasento/-paikka vapaasti valittavissa
– autosta riippumaton tulos
– reaaliaikainen karttaliittymä datalle
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
11
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Kolmen puhelimen testi 14.01.2010
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
12
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Kolmen µTEC puhelimen vertailu
0.9
Phone 2 and Phone 3 Friction
0.8
y = 1.0349x - 0.0172
R² = 0.9958
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Phone 1 Friction
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
13
TECONER OY
Technical Consulting & Research
MµMS - http://liukasta.info
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
14
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Road Condition Monitor RCM411
• mittaukset
– tienpinnan tila
•
•
•
•
•
•
kuiva,
kostea,
märkä,
jäinen,
luminen,
loskainen
– vesikerroksen paksuus
– mallinnettu kitka
– lisämittaukset
• tienpinnan lämpötila
• …
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
15
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Road Condition Monitor RCM411
• käyttöliittymä
– matkapuhelimessa
• BlueTooth linkki puhelimeen
• käyttöjännite perävaunu- tai
tupakansytytinpistokkeesta
– µTEC kitkamittari referenssinä
– tiedot välitetään halutuille
palvelimille
– tulokset MµMS karttapalveluun
värikoodattuna viivana
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
16
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Testiajo
6.12.2011
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
17
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Veden määrä, Hki-Vantaa 29.12.2011
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
18
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Testiajo 11.3.2012, Tielaboratorio (Aalto)
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
19
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Kitkavertailu (Aalto)
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
20
TECONER OY
Technical Consulting & Research
FIRWE Projekti
• TEKES projekti
– Arctic Machine, Foreca,
Vaisala, Teconer ja VTT
• RCM411 testaus Itellan
logistiikka-autossa
– ajoaika arkisin aamu- ja
iltapäivällä
– tiedot näkyvät 18 h
• Liikennevirasto testaa
myös RCM411 laitetta
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
21
TECONER OY
Technical Consulting & Research
RCM411 kiinnitysmahdollisuudet
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
22
TECONER OY
Technical Consulting & Research
Yhteenveto
• suolaisesta liuoksesta muodostunut
jää on haurasta -> pito paranee!
– puhtaasta vedestä muodostunut jää
kovaa -> huono pito
• yksinkertaisia ja halpoja tapoja
mitata kitkaa on tarjolla
• kehitetty ainutlaatuinen mobiili
jatkuvatoiminen kitkamittari
RCM411
– tienpinnan lämpötilan mittaus optiona
– katso video!
20.3.2013
Kitkaa liikenteessä ja sen mittaaminen
23