Bränsleförbrukningens beroende av väglagsförhållanden : En pilotstudie

f .r. ... _.. .c. |_. .u. hm .» .m IE .» ; e s i Ä h u H 1 1 1 1 F d a z a w d . 3 8 f 2 0 S e e n p t & 2 5 0 8 0 Li k e r . 4 i 5 $ * i i & : S t i 5 L E tue ske % E f 2 3 J e f O o s t o g Erg m å s ö 3 e -' R e f . . . A f x x z . s i l S $ P i , i -$ läs ä S S S t u e ? 3 3 i -S S t e S X S s -k R S 2 S a d e v R R h e c o " 2 S av? t a d S i 3 Sx >> v 5_{$'"-534373" h} kl S F F sly t R u s h --31 5 f a r t 22 ;äijth. 4 k h e t n a M o p o l t B E s s ; i kl -Sk e k s o t S 5 2 5 K r " å a s t E t e r A l s 5 2 i e k t She -A d 2 i P ä s 2 XS retat 2255 it We s a t N E ] 22 s 3 5 8 0 L o k v ep ken. P k e e s t * r o s t A l e r s d -S* st se X e 9 &1 SSS SNS 3 i g e n . 0 i o P sosse % .1 S .. .-.. ?» ,w Koss i s f e S l ä s Vl B s S u ; 3 F e n s ä Se k i På S å 2 5 B 5 2 22 Sl o St v 1 5 0 5 | fär 334 stt a l l r e 5 . e Hi cha ?, .. .m wå i 2 2 ( i j m f å å S k r å S s e s Rod s_34121».Sök is t s k 9 "d es tu dl l k 1 9 : s i l s a +3 -0 Drie sder % hävt Sd sl._»m S Sumo [i -i k e a te S o nF e r tot tig 0 > > dls_{vk Ps} Sc . . . S E N S e e 4 s s jädné äs J ö l i ; H ce ss Sg e t Sc? 42M: sä S _. Vi ruä a Sq 0 0 .$ 2 k S ä h. .. /m r» £ Nu ur . s e k t % lF o g ts _) JH MF J-fä tw p, nu s

Nr 133 - 1978 ISSN 0347-6049

133

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - Fack ' 58101 Linköping

National Road & Traffic Research Institute - Fack - S-58101 Linköping - Sweden

Bränsleförbrukningens beroende av

väglagsförhållanden

En pilotstudie

I N N E H A L L S F Ö R T E C K N I N G

REFERAT BAKGRUND

PRECISERAD MÅLSÄTTNING, BEGRÄNSNINGAR

BESKRIVNING AV MÄTMETOD

Mätfordon och datalogger

Mätsträcka

Övrig datainsamling

Behandling av mätdata

RESULTAT

DISKUSSION OCH FORTSATTA STUDIER Diskussion Fortsatta studier REFERENSER BILAGA 1-'6 VTI MEDDELANDE 133 '_. ..l

REFERAT

Under 1978 inledde väg- och trafikinstitutet på uppdrag

av vägverket ett antal undersökningar vars mål är att

undersöka olika vintervägserviceåtgärders effekt på väg-banans friktion, trafikanternas hastighetsanpassning samt fordonens bränsleförbrukning.

Föreliggande meddelande redovisar resultatet från en pilotstudie rörande bränsleförbrukning samt behandlar de erfarenheter som bör beaktas vid kommande mätningar. Mätningarna, som har utförts med en personbil på en väg under olika vinterväglag, Visar att ett 3 cm lössnölager ökar bränsleförbrukningen med c 20 % i jämförelse med torr barmark. Motsvarande för ett 10 cm lössnölager är c 50 % högre förbrukning. Packad snö, is och våt bar-mark ger en förhöjning av bränsleförbrukningen med mellan

3 och 15 % jämfört med torr barmark. Skillnader be-träffande bränsleförbrukningen mellan packad snö, is och våt barmark torde finnas men i denna undersökning har ingen systematisk skillnad spårats.

BAKGRUND

För att kunna bedöma behovet av olika

väghållningsåtgär-der på ett riktigt sätt erfordras bl a kunskap om hur

olika åtgärder påverkar trafikantkostnaden.

Trafikant-kostnaden består av de tre komponenterna olyckskostnad,

restidskostnad och fordonskostnad.

De väghållningsberoende faktorerna som ingår i

fordons-kostnaderna är drivmedel, olja, däck samt av körlängden

beroende underhåll, reparationer och värdeminskning.

Bränslekostnaden utgör C 50 % av den angivna fordonskost-naden för en "normal" personbil vid körning på

landsvä-gar (1).

Denna studie har utförts inom ramen för ett projekt som

in-går i 1978 års vägverksprogram och vars mål är att testa

olika metoder att mäta olika vintervägserviceåtgärders

effekt på vägbanans friktion, trafikanternas

hastighets-anpassning samt bränsleförbrukning.

En stor del av de kostnader vägverket har för underhåll och service av vägnätet förbrukar vintervägservicen (snö-plogning, sandning och saltning). Denna undersökning har som mål att undersöka om mätningar av bränsleförbrukning-en i olika väglagsförhållandbränsleförbrukning-en tillsammans med andra un-dersökningar av trafikantkostnaderna kan ligga till grund

för:

0 *Bättre kunskap om sambandet mellan väglag/bränsleför-brukning

0 Underlag för fortsatta mätningar

Planering av alternativ till nuvarande åtgärder Utarbetandet av anvisningar och normer

PRECISERAD MÅLSÄTTNING, BEGRÄNSNINGAR

För att ge ett bra underlag för beslut om när olika åt-gärder skall sättas in bör effekten av åtgärden mätas. Därför borde bränsleförbrukningsmätningarna göras före och efter respektive åtgärd. Detta är emellertid svårt då man t ex inte kan vänta med halkbekämpning för att hinna göra en mätserie. Detta har medfört att mätning-arna på underlagen packad snö och is huvudsakligen

gjorts vid Så låga temperaturer att det inte varit aktuellt att sätta in saltning, vilket kan antas ha ökat förbrukningen något. Hur de olika faktorerna

på-. verkar varandra visas nedanpå-.

Väglag

,[Åtgärder (alternativa)|

I 1

Bensinförbrukning [Mätdata]

Ett av målen har varit att man efter denna undersökning skall kunna lägga upp en större serie försök med målet att se skillnader i bränsleförbrukning om ca 1 % mellan olika väglag. Här har i huvudsak ett fordon med en däck-typ används. Vid större undersökningar där mycket små skillnader önskas verifierade bör även däcktyper och for-donsvikt varieras. Det bör också påpekas att denna un-dersökning är utförd på väg belagd med asfalt-betong, det är fullt möjligt att man på grusvägar och oljegrusvägar får liten eller ingen skillnad mellan torr barmark.och packad snö vad gäller bränsleförbrukning.

BESKRIVNING AV MÄTMETOD Mätfordon och datalogger

Som mätfordon användes: Volvo 145, 1970 års modell.

Bruttovikt 1 517 kg

Motor B20A 82 Hk

Växellåda Automatisk BW35

Däck Michelin X M+S

Ringtryck 180 kpa fram, 230 kpa bak

Mätfordonet är utrustat med en pierburg PLU 106

flödesmätare (bränsle), en datalogger och remsstans. På remsan stansas för var 10 m som körts, dels tiden och dels antal ml bränsle som förbrukats (se Vidare VTI Meddelande nr 70, 1978 (2)). I bränslesystemet finns givare för bränsletemperatur, detta antecknades en gång för varje mätning. Dessutom har en Saab 99 CM4

av 1973 års modell med sommardäck (stålradial) använts.

Detta fordon är utrustat med samma bränslemätare som ovan samt med utrustning för att hålla konstant hastig-het. Se kapitel 5.1 och bilaga 5.

Mätsträcka

Mätningarna utfördes i närheten av Malmslätt på väg E1030 mellan 854 A48 och 854 A121 enligt Vägverkets referenssystem (se bilaga 1). Sträckan är 2 605 m och såväl vertikal och horisontalkrökningen är måttlig. Mätsträckan är belagd med asfalt-betong 100 AB 16T. Sträckan kördes i båda riktningarna i tre olika hastig-heter, 40, 55 och 70 km/h. Att dessa hastigheter val-des beror på dels sträckans hastighetsbegränsning

(70 km/h) och dels önskemål om att använda högsta växel.

Övrig datainsamling

Väder och väglagsdata har dels antecknats vid varje mät-ning (vindstyrka, vindriktmät-ning, lufttemperatur, vägbane-temperatur och tjockleken på lössnölagret), dels

inhäm-tats från väderobservationer gjorda vid Bråvalla

flyg-flottilj i Malmslätt (luftfuktighet, lufttryck och upp-gifter om nederbörd). Väderstationen ligger 1-2 km från mätsträckan. Mätningarna utfördes i väglagen lössnö och

snömodd, packad snö och is, våt barmark och torr barmark.

En sammanställning av mättider, väglag och väderdata Vi-sas i bilaga 2.

Behandling av mätdata

De hålremsor som är resultatet av varje körning behand-las i dator med program som beskrivits i meddelande nr 70, 1978 (2). Dessa program utför plottning av hastighet och förbrukning som funktion av vägsträcka (se bilaga 4). Förbrukningsdata omräknas till temperaturen + 200 C. Vägsträckan kalibreras av programmet mot den sträcka som anges i vägdatabanken. Efter det att plottningarna in-Spekterats valdes en delsträcka om 1 800 m, där någor-lunda konstant hastighet hållits. Denna börjar 400 m

efter A 48 och slutar 405 m före A 121. På så sätt

und-vikes de små accelerationer och retardationer som före-kommer i närheten av korsningarna. (Exempel på diagram, se bilaga 4.) Värden på medelförbrukning och medelhas-. tighet för delsträckan tabellerades m h a dator. För

att i möjligaste mån undvika inverkan av vind och

höjd-skillnader togs sedan medelvärdet av hastighet och för-brukning i båda körriktningarna för respektive hastig-hetsklass. Mätningar vid höga vindstyrkor (> 5 m/s) har undvikits. Det är emellertid så att vissa

väglagsför-hållanden uppträder tillsammans med vind, varför det

torde vara svårt att endast mäta under perioder med

för-sumbar Vind.

RESULTAT

Mätresultaten har sammanfattats i figuren i bilaga 2. Denna visar att det är stora skillnader i bränslebrukning mellan torr barmark Och lössnö samt att för-brukningen ökar kraftigt med mängden lössnö på körbanan. Redan ett tunt lager lössnö ökar förbrukningen med c 20 % vid jämförelse med torr barmark. Någon systematisk

skillnad mellan väglagen våt barmark och packad snö eller is kunde inte observeras utifrån de få mätningar som utförts. Resultaten från dessa väglagsförhållanden representeras därför av ett brett band i figuren för

att markera den stora osäkerheten.

Vissa observationer kan göras i figur 1 som är intressan-ta ur väghållarsynpunkt. Den omedelbara effekten av att ploga och/eller salta på lös snö är att denna ersättes med ett tunt lager packad snö eller av våt barmark. Om

ett tunt lössnölager (3 cm) som plogas, saltas och/eller

\O

moddavröjes minskas bränsleförbrukningen med 6 till 15 0. Vid lössnölager upp till 10 cm tjocklek kan plogning

minska förbrukningen med mellan 20 och 30 %. I denna

undersökning går det inte att påvisa omedelbar verkan

på bränsleförbrukning av åtgärden saltning kombinerad med moddavröjning på packad snö och isunderlag. Skill-nader mellan packad snö, is och våt vägbana torde finnas men dels är skillnaderna små, dels är underlaget här för litet för att ge besked om detta. Effekter av saltning på väglaget har tidigare behandlats i VTI rapport nr 69

(3).

DISKUSSION OCH FORTSATTA STUDIER

Diskussion

Det visar sig vid utvärderingen av mätningarna att repe-terbarheten inte är tillfredsställande. Framför allt

packad snö/is och våt vägbana är alltför diffusa begrepp.

De faktorer som troligen inverkan på bränsleförbruk-ningen är tjockleken och hårdheten på underlaget samt vägbanans och däckens temperatur, luftfuktigheten och lufttrycket; Det kan nämnas att enligt en japansk under-sökning (4) medför en ökning av däckens temperatur med + 100 C en minskning hos rullmotståndet med 10 % och därmed en minskning hos bränsleförbrukningen med c 4 %. Detta medför att vid framtida försök bör så många mät-ningar vid packad snö/is och våt vägbana göras att man kan få ett gott statistiskt underlag.

Ett annat problem är svårigheten för en förare att hålla

Detta kan åtgärdas genom att an-I bi-laga 5 redovisas resultat då en sådan utrustning

an-konstant hastighet.

vända elektronisk utrustning för detta ändamål.

vänds. Mätningar utfördes med anordning för att hålla

konstant hastighet. Provet utfördes med respektive

utan denna inkOpplad vid två väglag. Mätningarna har

nummer 9 och 10 respektive 14 och 15 i tabellen i

bi-laga 3. Orsaken till de skillnader som framgår av

bi-lagan är huvudsakligen att en förare kan ha en liten

skillnad i hastighet vid in- och utträdande.på

mät-sträckan- _Föraren har-alltså tillfört eller lånat

rö-relseenergi på provsträckan. 'Detta fenomen inverkar

kraftigare.ju kortare provsträckan är och går alltså

att åtgärda genom att använda apparatur för att hålla

konstant hastighet eller genom att använda längre

prov-sträcka.

En faktor som också påverkar resultatet är att man inte väljer exakt samma spår vid försöken. Detta påverkar

uppenbart spridningen Vid fören med snö och is men även vid barmark eftersom sand och grus samlas vid de delar av körfältet som används minst. Även denna faktor bör utjämnas vid längre försökssträcka och användandet av konstant hastighetsutrustning, eftersom föraren då kan

koncentrera sig på att hålla "rätt spår". Vid låga

has-tigheter är det dock ett problem som bör beaktas

efter-som man automatiskt håller till höger när man blir

upp-hunnen av andra fordon. Man bör alltså Välja

prov-sträckor med lågt trafikflöde.

Under vintern l970/7l utförde Claffey (5) en liknande

undersökning. Resultaten från Claffeys undersökning överensstämmer i stort sett med de här redovisade re-sultaten. Claffeys resultat visar dock en något stör-re höjning av förbrukningen vid lössnö. Detta kan

an-tas bero på att hans provfordon, en Chevrolet av 1964'

års modell, är tyngre än det som använts här.

Resul-taten från Claffeys undersökning redovisas i bilaga 6.

Fortsatta studier

Som delvis framgått tidigare är det önskvärt att vid framtida studier använda flera fordon för att få genom-snittsdata som motsvarar det verkliga fordonsbeståndet. Vidare bör det undersökas om skillnaderna varierar med däcktypen. Mätningar bör utföras med såväl vinter- som sommardäck, radial som diagonal och dubbade som odubba-de däck.

ningstyper ändrar rullmotståndet och därmed bränsleför-Eftersom det kan förmodas att olika

belägg-brukningen olika mycket vid olika väglag bör flera typer av beläggning undersökas. Proven bör vidare förläggas där tillräckligt långa provsträckor utan korsande trafik

finns. Dessa bör vara minst 5 km långa. Samtidigt bör

trafikflödet vara lågt och vertikal och

horisontalkrök-ningar måttliga. Hastighetsgränsen på provsträckan bör

vara så hög att man kan göra prov i hastigheter som mot-svarar beläggningstypens normala fordonshastigheter.

Som tidigare påpekats bör försöksfordonen vara utrustade

med anordning för att hålla konstant hastighet för att

avlasta föraren så att denne kan koncentrera sig på att

framföra fordonet i rätt spår och för att säkerställa

att mätningarna inte får onödiga fel.

R E F E R E N S E R

(1) Televerkets bilstatistik, 1975

(2) Jonny Karlsson, Mätsystem, registrering av

körför-lopp och bränsleförbrukning, statens väg- och trafikinstitut 1978

(3) Gunnar Carlsson, Trafikarbete vid olika väglag under Vintermånaderna 1973, statens Väg- och trafikinstitut 1976

(4) K Seki, S Sakaki, H Tsunoda, Tyre Rolling Resistan-ce, The Tokyo Rubber Industri Co, Ltd, 5 Edobo-ri KamidoEdobo-ri, Z-chone, Nishi-ku, Osaka, Japan (5) P J Claffey, Passenger car fuel consumption as

affected by ice and snow, Highway Research Record No 383 1972

Bilaga 1

Figur 1; Mätsträcka väg E 1030, totallängd från 854

A48 till 854 A121, 2 605 m

V T I M E D D E L A N D E 13 3

Tabell 1. Sammanställning av mättillfällen och väderdata

v

IMät- Temperae Luft- Luft- Ungefär*

. _a fuk- _{-k ' . '} lig

för-"

:ning Datum Tid tur tig_ tryc Vlnd Vaglag Barmark Åtgärd utford brukn vid

Luft Väg- het Hasth Riktnjtknnü modd )ackad Tunn Fuk- Våt 'Torr Plog- SaltrJModd- 60 km/h

bana d. pnö is tig bana bana ning ning avröjw

0

_C

0C %

_m

B m/s

_g

rad

_'

%

_C

;up 9 % bana

₃

_%

_%

109

_1/m11

1 780215 13.00 -12 -13 80 1004 0 ° - 10 1 60 10 0 3 30 - - - 1,00 i I 0 | .' Q 1 2 780222 10.00 - 4 - 4 92 998 2,5 105 100 3 - - 0 Phxy106.M) 1,08 3 780222 16.00 n 2 - 2 94 999 4 55 100 10 - - 0 0 ja - - 1,31 Dmpnrmñer böniçfüuw , . perung 30 10 0 - ja ja åtg utförd 0,96 .L I I fö ' H 0 O O O O 4 780223 10.30 -15 -15 83 1014 0 50 1 100 0,99 5 780306 10.30 0 - 1 82 994 4,5 320 30 3 0

6 780309 08.30 +0,2 0 96 998 0 e 20 <1 80 20 0 0 Nej Nej Nej 0,91

O

O

O

O

7 780309 12.30 0,4 0,4 86 1000 3 283 0 0 *0 90 5 an Nej Nej Nej 0,91

8 780320 08.30 -7,5 -10 92 998 1 växl <5 % <1 cm 95 < ln O 0 <5 Nej Nej Nej Senaste åtg 0,95

780317

9 780321 13.00 - 3 -2,5 72 993 2 73 5 8 <1 cm 90 3 < 5 0 0 0 Nej Nej Nej

10 780321 13.00 -'3 »2,5 72 993 2 73 5 3 <1 cm 90 3 < 5 0 0 0 Nej Nej Nej

11 780417 10.00 8 14 50 1006 2,5 292 a - - - 0 0 100 Nej' Nej Nej 0,84

12 780418 13.00 13 21 38 1009 3,5 137 0 0 0 0 0 0 100 Nej Nej Nej 0,86

13 780418 13.00 13 21 38 1009 3,5 137 0 0 01 0 0 100 Nej Nej Nej 0,86

14 780419 13.00 13 18 38 1012 3 137 0 0 0 O 0 100 Nej Nej 'Nej

O

Q

O

15 780419 13.00 13 18 38 1012 3 137 0 0 0 0 0 100 Nej Nej Nej

B i l a g a 2

Bilaga 3

l/mil , . 10 cm lössnö , . I . 3 cm lössnö , . x ackad snö/is 0 våt/fuktig barmark , m Torr barmark , . T I I i l 40 50 60 70 80 km/h

Figur 2. Bränsleförbrukning som funktion av hastighet

V T I M E D D E L A N D E 13 3 PHUGHQHVEHSJUN: 760223 KÖHDRTUH: l978:02:20 FOHDJN: CFN807 VULVU VhfeHG: PHCK.5NÖ CHTUN: 780223 FHF?RGETID: 10|5 ' ' x__m_.____* HHSTIGHET HEDELFOHBHUKNING: 0.92 VñGNñ: 1030 08 h 1 f 5 CC 'C SX OG 'S E! CD 02 ! OG 'S CI (H N/ ?G l J DD 'C B UG 'S L A' l B H S I l S U H S N I N M H H H B Q J

j

:g

2:;

i

f

*f

1?

I

i

i

i

,f

sår-I

vnanunnuuunra -r- -nr i . .yo ga 2060 ' 2260 * zqöo ' ZGL 3 . ₉₁₂g a 4:a a v c o m ? R:a m . J m c I ' <3 O N 9.. UHKDHNING 1 . 4 . -L N Z " N E I l I S U d Q X

'Figur 3. Exempel på plottning av hastighet och bränsleförbrukning

lH /U X) B i l a g a 4

Bilaga 5

Förbrukning l/mil

e Mätning utförd med Saab 99 ' med stålradial sommardäck

o Manuell hastighetshållning x Tempostat 0,90 -0,80 -Torr barmark Packad snö 7 0,70 q 0,60 '

L .

l 7 l 'l 1 ;

30

40

50

60

70

80

Hastig-251354i,

_Bränsleförbrukning som funktion av

het

7 hastighet km/h

Resultaten från Claffeys undersökning: Bilaga 6 a

Table 26. Correction factors to adjust passenger car fuel consumption for ice and snow conditions

(168)

Emead Emy very fbrd1xmkai 'MäVSWWVOn .

(mph) pawanau:

slippery

snow on ice

hard-PaCked SHOW'(ln)

hamipajüñ.

wiüIbmqw'-snow

surface

1/2

3/4

1

1-1/2

2

20 1,00 1,23 1,30 1,36 1,43 1,47 1,51 1,60 30 1,00 1,16 1,20 1,28 1,32 1,35 1,45 1,54 40 1,00 1,11 1,14 1,20 1,23 1,28 1,40 1,48 50 1,00 1,06 1,10 1,12 1,18 1,24 1,34 1,45 60 1,00 1,04 1,08 1,10 - - -

-Note: Correction factors are designed to be applied to values in table 6 of NCHRP report 111.

however, also be applied to any valid passengerThey may

car fuel consumption rates for operation on dry

pavement.

Bilaga 6 b

Resultaten från Claffeys undersökning:

2.:. cm PÅVEIWENT

': . vem swear man PACKED saow AND ace

'2 . HARD-PACKED snowou 1:e mm iRREGULAR / i

.060. uanpy mannen SURF-'ACE

3. M2 iNCH NSU sxaw om HARD-PACKED snow

4. 3/4 :NCH .NE-;J Show ON HARc-mcxso SNow

5. :men NEW snow Ch HARD- mas: men' 6

7

:ce ,wo snow commmons (25°-5c°r) Å

t

.7

4:-1/2 INCH .NEW snow on HARG-PiüKED s 6

F U EL C O N S ' J M P H O H IH G A L L O N S PE R M I L E \ I ! i = , , g .050 ; 1 i A I , l å : -; | | i i o :0 20 30 40 50 50

SPEED TN v-55 PER HCUR

Figure 75. _{Fuel consumption rates of a passenger car} for various ice and snow conditions (168)