Mesure de la résistance au roulement - JTR 2013

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Transcript Mesure de la résistance au roulement - JTR 2013

Mesure de la résistance au roulement – état de l’art
Fabienne Anfosso-Lédée
IFSTTAR, Département Matériaux et Structures
[email protected]
Journées Techniques Routes 2013
Nantes – 6 & 7 février 2013
Mesure de la résistance au roulement
Introduction
• Actuellement, 24 % de l’énergie totale consommée en Europe
est utilisée pour les transports, dont 83% par les véh. routiers .
• Le transport routier génère environ 20% des émissions de CO2
en Europe, les VL contribuant pour environ 12%.
• Pour un VL à vitesse stabilisée 100 km/h, les pertes par
résistance au roulement (RR) sont estimées à 15 - 20 % de la
consommation de carburant (~ 40% pour un PL)
• La RR limite les performances des véhicules électiques dont les
moteurs sont énergétiquement beaucoup plus efficaces (~ 80 % de
l’énergie transformée en mouvement contre 20 % pour les VT). La RR a une
contribution relative beaucoup plus importante sur les VE dans
les pertes énergétiques totales.
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Mesure de la résistance au roulement
Résistance au roulement
• La RR est définie par la force Frr s’opposant à l’avancement d’un
pneu ou d’un véhicule, principalement dûe à l’hystéresis des
déformations du pneu dans la zone de contact, sous l’influence
du poids du véhicule et des irrégularités de surface.
• On la rapporte souvent à la
charge verticale Fz pour
exprimer un coefficient de
résistance au roulement :
Cr = Frr / Fz
Fz
-Fz
(Fz et Fz sont des amplitudes, et pas
des vecteurs)
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Mesure de la résistance au roulement
Mesure de la résistance au roulement
Mesures en laboratoire sur banc à rouleau
• très utilisées pour tester les pneumatiques mais surfaces peu
représentatives des revêtements de chaussée
Mesures in situ “Coast down” (décelération du véhicule)
• mesures “rudimentaires”, ne nécessitant pas de matériel
spécialisé
• Chaque véhicule décelère au point mort à partir d’une vitesse
initiale donnée, jusqu’à l’arrêt.
• Forte incertitude de mesure liée aux paramètres d’influence
externes (résistance aérodynamique, pente…)
Mesures in situ sur remorques
• adaptées pour tester l’effet des revêtements
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Mesure de la résistance au roulement
Mesure de la résistance au roulement
Mesures in situ sur remorques
• ¼ de véhicule avec suspension
• Charge 2000 N
• Force R s’opposant au roulement crée
un mouvement arrière d’un angle θ
• Capteurs:
•
•
•
•
•
•
Crédit : A-L. Bergiers, CRR, B
Inclinaison θ axe - chassis
Inclinaison μ chassis – plan horizontal
Inclinaision α remorque - véhicule (static)
Température du pneu
Vitesse
Accélération
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Mesure de la résistance au roulement
Projet MIRIAM
MIRIAM
• Objectif : Optimiser les propriétés des revêtements routiers
au regard de la consommation et de l’émission de CO2 des
véhicules
ère
• 1
phase 2010-2011
• 12 partenaires Europe + USA
• 5 sous-projets :
1. Méthodes de mesure et modèles de source
2. Influence des caractéristiques de surface sur
l’efficacité énergétique
3. Importance de la Résistance au Roulement (RR) sur
l’efficacité dans le cadre de l’ACV
4. Contraintes / Exigences pour la mise en œuvre dans
les systèmes de gestion et d’ACV
5. Sensibilisation et soutien externe
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Mesure de la résistance au roulement
Essais croisés MIRIAM
MIRIAM
Comparaison de
3 appareils
européens
Crédit : A-L. Bergiers, CRR, B
Essais croisés à
l’IFSTTAR Nantes
6 -10 juin 2011
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CRR (B)
TUG (PL)
BASt (D)
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Mesure de la résistance au roulement
Essais croisés MIRIAM
MIRIAM
• Vitesses 50 et 80 km/h
• 4 pneumatiques:
–
–
–
–
SRTT (Uniroyal Tigerpaw 225/60 R16)
Avon Supervan AV4 (195 R14C)
Michelin Energy Saver 16” (225/60 R16)
Michelin Energy Saver 14” (195/70 R14)
• 11 revêtements de chaussée.
• Tests de répétabilité, interversions de pneus, etc.
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Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM
Essais croisés MIRIAM
MIRIAM
Conclusions sur la mesure :
• Une bonne répétabilité immédiate (1.1% à 2.7%)
• Une répétabilité du jour / lendemain plus élevée (7 à 10%)
>> nécessité d’améliorer le protocole de calibrage des appareils
• Appareils assez bien corrélés entre eux mais faible
reproductibilité
• Importance du capotage pour limiter la résistance à l’air
Influence du revêtement de chaussée sur la RR :
• Dépend du type de pneu. Importance du revêtement plus
marquée pour les pneumatiques à faible RR
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Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM
Essais croisés MIRIAM : bilan
MIRIAM
Influence du revêtement de chaussée sur la RR (suite) :
• Bonne corrélation entre texture et Cr
• macrotexture (PMP) et mégatexture
• peuvent être encore améliorées par enveloppement
• Sur les surfaces testées, de la plus lisse (hors résine lisse) à la plus
rugueuse, le Cr varie de 21 - 55%, selon le type de pneu
>> correspond ~ d’une variation de 7–18% de la consommation
• Il manque encore...
• des résultats avec d’autres méthodes (décelération VL et PL)
• des résultats avec des pneumatiques PL
• des données sur l’influence de l’uni sur la RR pour VL et PL
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Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM
MIRIAM Phase 2
MIRIAM
Les objectifs (2012 – 2014) :
Poursuivre le travail de la phase 1
• Influence des caractéristiques de la chaussée sur la RR : rôle
de la mégatexture/uni, de l’hétérogénéité transversale, de
l’humidité de la chaussée, etc. mais aussi du tracé routier dans le
cadre de l’ACV, et des détériorations dans le temps
• Améliorer les méthodes de mesure et les modèles de prévision
• Mieux maîtriser les paramètres de la mesure et de la
modélisation (effet de la vitesse, de la température des pneus, du
type de pneus et de véhicules (VL, PL), etc.
• Intégrer la RR dans les systèmes de gestion de l’entretien
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Mesure de la résistance au roulement
MIRIAM Phase 2
MIRIAM
MIRIAM Phase 2 en 2012 :
Recherche de financement (nationaux, européens, internationaux)
• Projet EU déposé « ROSANE » (7ème PCRD, « safe and green
roads ») : résistance au roulement, bruit, adhérence
• Projet à construire dans « Infravation »
• Contribution du FHWA
• Projet Danois « COOEE » CO2 emission reduction by exploitation of
rolling resistance modelling of pavements). (Budget : ~ 2 M€, partenaires : Danish
Road Directorate, Roskilde University, the Technical University of Denmark, NCC
Roads).
• Projet ERA-Net « MIRAVEC » (2011-2013) (Modelling Infrastructure
influence on RoAd Vehicle Energy Consumption) (partenaires : AIT (A), TRL
(UK), VTI (SE), ZAG (SL), CDV (CZ), FEHRL)
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Mesure de la résistance au roulement
Merci de votre attention !
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