Bilteknik och haveridynamik – okända samband? Föredrag i Linköping

Olyckor är oavsiktliga med många orsaker. Ändå ‘förklaras’ trafikolyckor ofta med att en inblandad person har överträtt någon trafikregel, exempelvis fartgränsen. Därigenom förblir vi omedvetna om fordons- och haveridynamikens komplexitet.

Föredrag i Linköping (Mjärdevi Science Park – creActive) onsdag 2 april 2014 

Ferrarivrak efter avåkning på en kurvas insida.

Ferrarivrak efter avåkning på en kurvas insida i Västernorrland. Försäkringsbolaget skyllde sladden på fortkörning och ignorerade bland annat att vägbanksgrus i det kurvyttre bakhjulet tydde på pyspunktering. Haveriutredningen kan laddas ned här.

Kunskapen är förstås begränsad även bland anställda experter hos ansvariga myndigheter. Men om okunnigheten där är omedveten, befästs den i massmedia och myndighetsbeslut. Orättvisa domstolsbeslut eller sociala beskyllningar mot enskilda olycksoffer, farliga missförstånd i det offentliga samtalet och säkerhetshämmande prioriteringar i trafikpolitiken kan bli följden. Läs mer

God Jul med skratt skämt och lek: Video i Hjulkalendern 24

Ett gott skratt förlänger det goda livet. Reflekterad kunskap om komplexa problem och lekfull stimulans bidrar till att lösa dem. Den inställningen behövs i forskning mot olyckor, särskilt när inblandade personer fördöms med statistiska skygglappar.

I Hjulkalendern har det kanske blivit alltför mycket av allvarsamma problembeskrivningar med försök till kunskapsförmedling om bilteknik och dynamik. Så låt mig avsluta med tre videoklipp i lite lättsammare stämning.

SKÄMT kan locka fram reflekterad kunskap om ovanliga händelser
- här med Tage Danielsson:

 

SKRATT gör gott för kropp och själ
Med Skrattyoga skrattar vi utan (annan) anledning och utan språkbarriärer.

Skärmdump från video med skratt som smittar i en T-banevagn.

Skratt som smittar i en T-banevagn.  Stillbild från den nedan inbäddade videon. Se och lyssna på den – åtminstone halva tiden av dess sju minuter! Då kanske du också är med på tåget som på den här bilden (tagen efter cirka tre minuter).

Läs mer

Bil sladdar som bakvänd kastpil. Hjulkalendern 21

Kastpilars rörelse får här illustrera varför bilar kan bli instabila, om framhjulens däck har bättre sidgrepp än bakhjulens. Resonemanget bygger på fenomen och begrepp som introducerades i Hjulkalendern 18, 19 och 20.

Krafter från omgivande medium (luft eller vatten) på en farkost.

En farkost med tyngdpunkten i T rör sig här i ett omgivande medium – luft eller vatten. Illustrationen gjordes för Nationalencyklopedin – då utan tanke på att farkosten sedan skulle associeras med en kastpil. :-) Alla sidkrafter (s) ger ett summerat vridmoment omkring T motsvarande en enda kraftresultant F med angreppspunkt i tryckcentrum (P).
Eftersom P ligger bakom T är farkosten stabil och återgår till rak kurs av sig själv – oberoende av färdhastigheten (v).

Läs mer

Däck går inte som på räls: Hjulkalendern 20

De sista dagarna före julafton ska Hjulkalendern försöka förklara hur ABS-bromsar och antisladdsystem fungerar. Men för att kunna knyta ihop säcken behöver vår hjultomte reda ut ytterligare ett par dynamiska fenomen. Nu är det avdriftens tur.

Tracks and steered wheel angles Low speed cornering without sideslip angles

Hjulspår vid långsam körning i kurva utan nämnvärda sidkrafter eller avdriftsvinklar. För att inte då få motriktade sidkrafter på styrhjulen konstrueras styrgeometrin så att det kurvinre hjulet styrs mer än det yttre, som rullar i en större radie. Principen kallas Ackermannstyrning.
I julbrådskan tog jag en figur från en artikel* om bakhjulsstyrda fordon. Deras lågfartsgeometri är densamma, men de dynamiska egenskaperna är svårbemästrade med olyckor som följd.  *Strandberg, L (1983). Danger, Rear Wheel Steering. Journal of Occupational Accidents.

Däckspår på marken efter en bil som svängt i mycket låg fart kan se ut som i figuren ovan. Där har hjulen ritat fyra cirklar med samma medelpunkt. Men när det går fortare krävs sidkrafter från underlaget, som  deformerar däcken och får de rullande hjulen att ‘krypa’ i sidled. Se videon nedan.

Läs mer

Svänga eller bromsa? Hjulkalendern 19

Kan krafterna från vägen på ett rullande hjul få bilen att både svänga och bromsa? Ja, det kan nog alla förare erinra sig. Men om allt väggrepp utnyttjas för fartökning eller för bromsning i en nödsituation – då finns inget sidgrepp kvar för att svänga.

Hur stor sidkraften kan bli på ett rullande hjul avgörs av storleken på den längsriktade driv- eller bromskraften. Förenklat brukar man beskriva sambandet med hjälp av den så kallade friktionscirkeln, som här också kan benämnas väggreppscirkeln.

Tangentiella krafter från underlaget på ett rullande hjul.

Den största sidkraft (S) som ett rullande hjul kan få från vägbanan begränsas av friktionscirkeln och minskar om bromskraften (B) ökar. Sidkraften ökar med ökande avdriftsvinkel upp till ett maximum. Mer om det kommer senare i Hjulkalendern.

Läs mer

Glömma centrifugalkraften? Hjulkalendern 18

Varför ändrar en bil fart och rörelseriktning? Det ska Bildrullens hjultomte försöka illustrera de sista sex dagarna före julafton. För att det ska fungera utan missförstånd, skrotar vi först begreppen centrifugalkraft och levande kraft.

Presentationsbild ur Körkortsboken från www.str.se

Föreläsningsunderlag för kursen Farkostteknik vid Linköpings universitet. Framtaget efter initiativ och på uppdrag av Sveriges Trafikskolors Riksförbund, www.str.se

Lärarna i Sveriges Trafikskolors Riksförbund, STR, hade fått sin auktoritet ifrågasatt av fysikutbildade studenter, när man gick igenom Körkortsbokens kapitel om bilens köregenskaper. Där likställdes centrifugalkraften med sidkraften som ”orsakar sladd när väggreppet inte räcker till” (från vänstra sidan av bilden ovan).

Inom fysiken och den Newtonska mekaniken resonerar vi tvärtom. Sidkrafterna på däcken från vägen krävs för att få bilen att svänga (se högra sidan av bilden ovan). På samma sätt kan det gamla och oegentliga begreppet ”levande kraft” förvirra, eftersom det ofta avser rörelseenergi – som kräver en motriktad bromskraft för att minska.

STR och deras läroboksförfattare anlitade mig därför för att reda ut begreppen och stötta trafiklärarna med läromedel som återgav dem berättigad auktoritet även bland fysikutbildade körkortsaspiranter. Med hjälp av en diagnostisk test från kollegan Jonte Bernhard vid Linköpings universitet grundlades den nödvändiga förändringen i tankemodellerna hos seminariedeltagarna i Landskrona (STR:s kansli finns där).
Ett exempel på resultat finns i textförändringen på sid 122 i Körkortsboken från 2002 till 2003 års upplaga enligt bilden ovan.

Läs mer

Vinterdäcks sämre våtgrepp: Hjulkalendern 16 +EU-video

Myndigheters och massmedias utomvetenskapliga argument om olycks- och hälsorisker har pressat många bilister att välja vinterdäck utan dubbar. För att greppa bra på is måste gummit vara mjukt. Men det ger sämre våtgrepp. 

Läs mer