Trafiksäkerhet vid avkörning i vägens sidoutrymme : Utvärdering av olika sidoutrymmessektioner genom simulering i dator

25

S

PR T

Nr 203 - 1980

Statens väg- och trafikinstitut (VTI) - 581 01 linköping

ISSN 0347-6030 National Road & Traffic Research Institute - 5-581 01 Linköping - Sweden

Trafiksäkerhet vid avkörning

i vägens sidoutrymme

Utvärdering av olika

sidoutrymmes-sektioner genom simulering i dator

av Rein Schandersson

U U L J O U O U O U U UO U O U U U U O . . O . . 4: ' -t ' 4: -' 4: ' 4: -' 4: -' -E ' I 4: -' t 4: -' -t ' . t 4: -' 1: ' 4: ' t o o o o 0 0 o 0 0 o .1 2' 0 4:: 0 O O l \ ) f \ . ) l \ )l\ ) N N N N N N N -å O N U ' I L ' U Q N Q REFERAT ABSTRACT SAMMANFATTNING SUMMARY BAKGRUND MÅLSÄTTNING METOD

OMFATTNING, GENOMFÖRANDE, PROGRAMVARA OCH PARAMETERVÄRDEN Sektionstyper Jordskärningar Bergskärningar Banksektioner Datorprogram

Användningsområden och begränsningar Indata

Utdata

Val av prOgramversion och parametervärden Programversion

Värden på ingångSparametrar

Data för kontroll av simuleringen Fordonsdata

Däcksdata

Fordonskontroll Terrängdata

Initialvärden för fordonet vid simuleringens början

Tolkning och val av utdata vid utvärderingen VTI RAPPORT 203 II O K O O U W U ' I 13 16 18 20 20 21 21 21

23

22 22 23 25

U' l U ' l U ' l U ' i U T U ' I U l U l U T N R . ) U U U L ) ( N LU U U U U M M A . : RESULTAT Jordskärningar

Beskrivning av fordonsrörelser vid simuleringarna

Tabellsammanställning - jordskärningar

Slutsatser

Bergskärningar

Beskrivning av fordonsrörelser vid simuleringarna

Tabellsammanställning - bergskärningar

Slutsatser Banksektioner

Beskrivning av fordonsrörelser vid simuleringarna

Banksektioner med öppet dike Banksektioner utan öppet dike

Tabellsammanställning - banksektioner Slutsatser SLUTDISKUSSION LITTERATURFÖRTECKNING BILAGA 1 - H VTI RAPPORT 203 30 36 2

3

43

MM U6 M7 7 7 50 52 57 58 60

av Rein Schandersson

Statens väg- och trafikinstitut (VTI)

581 01 LINKÖPING

REFERAT

Syftet med undersökningen har varit att jämföra säker-heten vid avkörning vid olika utformning av vägens sido-utrymme.

Från statens vägverk har erhållits förslag till utform-ningar för tre olika kategorier av sidoutrymmen

(jord-skärningar, bergskärningar och banksektioner). Data för

jämförelsen har erhållits genom användning av en

fordons-dynamisk datormodell. Denna modell gör det möjligt att

simulera avkörningsolyckor och därvid använda olika data för sidoutrymmet.

Flera olika kriterier har använts för att jämföra

säker-heten vid avkörning. Främst har vältningsrisk,

uppträ-dande krafter, tid då fordonet är i luften och

skaderisk-index använts.

Resultaten visar att bland de av statens vägverk före-slagna sektionerna, finns både jordskärningar och bank-sektioner, som torde ge tillfredsställande säkerhet vid

avkörning. Däremot synes de föreslagna bergskärningarna

vara mindre tillfredsställande ur

trafiksäkerhetssyn-punkt.

Safety in Run-off-the-Road Accidents

An Evaluation of Different Roadside Design by Computer Simulation

by Rein Schandersson

National Swedish Road and Traffic Research Institute

5-581 01 LINKÖPING SWEDEN

ABSTRACT

The purpose of this investigation was to compare the sa-fety in run-off-the-road accidents for different road-side designs.

The different roadside cross-sections were suggested by

the National Road Administration. They comprised three

different types: soil cuttings, rock cuttings and

embank-ments. A computerized model of vehicle dynamics provided

results for the comparisons. With the use of this model,

run-of-the-road accidents CRM] be simulated. Different

data (eg different roadside designs) can be given as

in-put to the model.

Several different criteria were used, when comparing the

simulation results. Among these were the risk for

roll-over, the external forces, time spent without ground con-tact and severity index.

The results show that among the cross-sections suggested by the National Road Administration, there are both earth cuttings and embankments that are likely to provide sa-tisfying safety with reSpect to run-off-the-road

acci-dents. On the other hand, none of the rock-cuttings can

be regarded as satisfying, from a traffic safety

view-point.

Trafiksäkerhet vid avkörning i vägens sidoutrymme

Utvärdering av olika sidoutrymmessektioner genom simule-ring i dator

av Rein Schandersson

Statens väg- och trafikinstitut (VTI)

581 01 LINKÖPING

SAMMANFATTNING

Vid statens väg- och trafikinstitut (VTI) har tidigare avkörningsolyokornas förekomst, skadeföljd och kostnader undersökts för olika väg- och trafikmiljöer på det

stat-liga vägnätet. Dessa resultat gör det bl a möjligt att

se hur skadeföljden varierar med utformningen av

sidout-rymmet. iEn begränsning är chxnç att endast befintliga

sidoutrymmen har studerats. För utvärdering av nya

ut-formningar av sidoutrymmet är därför inte analys av

svenskt trafikolyoksmaterial tillräckligtw

.Andra.:meto-der, som .litteraturstudier eller, :xml i föreliggande

undersökning, datorsimulering måste användas.

Syftet med undersökningen har varit att genom simulering

i dator utvärdera trafiksäkerheten vid olika

utform-ningar av sidoutrymmet. Undersökningen har omfattat

to-talt 22 olika sidoutrymmessektioner av tre olika katego-rier (jordskärningar, bergskärningar och banksektioner). Samtliga utvärderade sektioner har föreslagits av sta-tens vägverk, som även finansierat undersökningen.

Vid datorsimuleringen har en fordonsdynamisk modell

- HVOSM - använts. Denna modell gör det möjligt att

simulera fordonets rörelser vid t ex avkörningsolyokor. Därigenom kan konsekvenserna av en avkörning studeras för olika utformningar av sidoutrymmet.

Inom ramen för undersökningen har endast ett fåtal simu-leringar kunnat göras för var OCh.EH]<aV de 22

sektion-erna. Målsättningen har därvid varit att för varje

sek-tion genomföra minst en simulering med en kombinasek-tion av

ingångSparametrar, som motsvarar en mycket svår

avkör-ning. Detta har ansetts vara fallet när

avkörningshas-tigheten satts till 96 km/h och avkörningsvinkeln till

20°.

att den klart särskiljt olika sektioner m h t säkerheten

Denna kombination ingångSparametrar har, förutom vid avkörning, även haft bieffekten att resultaten varit

svåra att utvärdera, då fordonet utsatts för extrema

på-frestningar vid den simulerade avkörningen.

Flera olika kriterier har använts vid utvärderingen. De viktigaste av dem har varit resulterande acceleration i

olika riktningar, skaderiskindex och fordonets rörelser

(rollvinkel, chassiehörnens höjd relativt markytan m m).

Samtliga redovisade resultat avser en Ford Galaxie Sedan

1963. Eftersom denna bilmodell är föråldrad i vissa

av-seenden, har jämförande simuleringar gjorts med data för

en europeisk bil av mellanstorlek från mitten av

1970-talet. Dessa jämförande simuleringar visade relativt god

överensstämmelse, varför det kan antas att resultaten i huvudsak hade blivit desamma, om mer aktuella fordonsdata hade använts.

Undersökningen har bl a givit följande resultat:

- Av de utvärderade jordskärningarna synes de två sek-tionerna med lutningarna 1:6 och 1:6/1:2 reSpektive 1:4

och 1:ü/1:2 vara att föredra ur säkerhetssynpunkt

fram-för övriga sektioner (med lutningarna*) 1:3 och 1:2,

1:6 och 1:2, samt 1:3 och 1:3/1:2).

*) Lutningsangivelserna avser innerslänt och ytterslänt.

I de fall då inner- eller ytterslänt varit bruten

finns två angivelser (t ex 1:U/1:2), där den första avser delen närmast vägen.

ger dock föraren större möjligheter att reagera jämfört

med sektioner med lutningarna 1:4 och 1:M/5:1

reSpek-tive 1:6 och 1:2/5:1. Ingen av de utvärderade

berg-skärningarna gav dock tillfredsställande säkerhet vid

avkörning med använda ingångSparametrar.

- Banksektioner utan öppet dike vid bankfoten medger be-tydligt säkrare avkörning jämfört med identiska

sek-tioner med öppet dike vid bankfoten, åtminstone om

di-ket har en ytterslänt, som har lutningen 1:2 eller

brantare.

- Ingen av de utvärderade banksektionerna med öppet dike vid bankfoten gav tillfredställande säkerhet vid

simu-lering en; avkörning i. 96 km/h Imai avkörningsvinkeln

o 20 .

- Av banksektionerna utan öppet dike vid bankfoten gav de

som hade banklutningen 1:6 eller 1:a lägsta

skaderisk-index, med något företräde för den flaokare lutningen.

Sektionerna nmxi banklutningarna 1:3, 1:2/1:u**)

res-pektive 1:4/1:2**) gav ur säkerhetssynpunkt sämre re-sultat.

*) Lutningsangivelserna avser innerslänt och

ytter-slänt. I de fall då inner- eller ytterslänt varit

bruten finns två angivelser (t ex 1:4/1:2), där den

första avser delen närmast vägen.

**) Bruten bankslänt

Safety in Run-off-the-Road Accidents

An Evaluation of Different Roadside Designs by Computer Simulation

by Rein Schandersson

National Swedish Road and Traffic Research Institute

5-581 01 LINKÖPING SWEDEN

SUMMARY

The National Swedish Road and Traffic Research Institute (VTI) has earlier investigated the frequency, the

seve-rity' and the costs of run-off-thenroad accidents for

different road- and traffic environments on the national

road network. These results show, inter alia, how the

severity varies with the roadside design. However, the

results are limited to existing roadside designs.

There-fore, an analysis of Swedish traffic accident data does not suffice for an evaluation of new roadside designs. Other methods, like literature studies, or, as in this case, computer simulation must be used.

The purpose <of this investigation. was tu) evaluate

-through computer simulation - the traffic safety of

different roadside designs. The investigation comprised

a total of 22 different roadside cross-sections of three different types (soil cuttings, rock cuttings and

embank-ments).

The National Road Administration suggested all <M? the

evaluated cross-sections and also financed the

investi-gation.

In the computer simulations, a model of vehicle dynamics

- HVOSM - was used. With the use of this model vehicle

motions in run-off-the-road accidents can be simulated. This makes it possible to study the consequences of

en-chroachments in different roadside cross-sections.

Within the frame of the investigation, it was only pos-sible to simulate a few enchroachments for each of the 22

cross-sections. However, at least one simulation for

each section was performed with a combination of input parameters, which corresponds to a very severe

run-off-the-road accident. This was considered the case with an

encroachment angle of 200 and a speed at 96 km/h

(60 MPH). ThiS combination CM? input, parameters, 'which

clearly separated different cross-sections with respect

to safety :ha run-off-the-road accidents, also luui the

effect that the results were difficult to evaluate, since

extreme vehicular loads were simulated.

Several different criteria were used in the evaluation.

Among them were resulting acceleration in different

directions, severity index and vehicle motions (roll

an-gle, time spent without ground contact etc).

All results shown relates to a Ford Galaxie Sedan 1963.

Since this model is out of date in some respects, test

simulations have also been performed with data for a

EurOpeen middle-sized car from around 1975. The results of these simulations correspond relatively well to the

ones for the older car model. Therefore, it was

conclu-ded that the results as a whole would have been similar,

if data for the more modern car had been used.

The results <M? the investigation can be summarized as

follows:

- Among the soil cuttings, the two sections with the

slo-pe combinations* of 1:6I 1:6/1:2 and 1:4 i 1:4/1z2

re-spectively, seem prefarable (from 21 traffic safety

vieWpoint) to the three sections with the slope

combi-nations* of 1:33:1:2, 1:6$ 1:2 and 1:3$ 1:3/1:2.

* Both lepes are given (eg 1:6 i 1:2) ordered by the

distance from the road. A broken slope is indicated by

a slash (eg 1:4/1:2).

- The suggested rock cuttings were difficult to evaluate.

The cross section with the slope combination* of 1:6 i 1:6/5:1 gives the driver a greater chance to react,

compared to the other two sections (slope combinations*

of 1:H i 1:ü/5:1 and 1:6 I 1:2/5:1). However, none of

the rock cuttings can be said to provide satisfying

sa-fety for a vehicle with a Speed of 96 km/h and an

en-croachment angle of 200.

- Embankements without an open ditch probably provide possibilities for a safer encroachment, than similar

sections with an Open ditch. At least this would be

the case, if the outside slope of the ditch is 1:2 or steeper.

- None of the evaluated embankment sections with an Open

ditch proved satisfying in simulations with 96 km/h as

vehicle speed and 200 as eneroachment angle.

- Among the five embankment sections with covered ditch, the two with embankment lepes of 1:6 and 1:M respec-tively, gave the lowest severity index. Results for the

three sections with embankment slopes of 1:3, 1:2/1:M**

and 1:4/1:2** were worse, with respect to traffic sa-fety.

* Both slopes are given (eg 1:6 1:2) osdered by the

distance from the road. A broken slope is indicated

by a slash (eg 1:H/1:2).

** Broken embankment lepe

Avkörningsolyckorna utgör 0 2/5 av de polisrapporterade

trafikolyckorna på det statliga vägnätet. Då

avkörnings-olyckorna svarar för 0 1/3 av dödsavkörnings-olyckorna och hälften av personskadeolyckorna utgör dessa olyckors humanitära och ekonomiska konsekvenser en stor del av samhällets

totala trafikolyckskostnader. Det är därför av stor vikt

att finna metoder för begränsning av dessa olyckors antal och skadeföljd.

Vid statens väg- och trafikinstitut (VTI) har tidigare

avkörningsolyckornas förekomst, skadeföljd och kostnader

undersökts för olika väg- och trafikmiljöer på det

stat-liga vägnätet (1, 2, 3, 4). Dessa resultat gör det

möj-ligt att se hur vägens utformning påverkar antalet avkör-ningsolyckor, samt hur olika typer av objekt i

sidoutrym-met inverkar på skadeföljden. Det är däremot svårare att

uttala sig (nn inverkan zur själva sidoutrymmessektionen

(släntlutningar och -höjder), då .resultaten.

huvudsak-ligen avser de sektioner, som beskrivs i gällande anvis-ningar (5, avsnitt 3.1.2). Andra typer av sidoutrymmes-sektioner måste därför utvärderas med metoder, som ej

an-vänder det svenska olycksdatamaterialet (t ex

simule-ring, litteraturstudier, fullskaleförsök).

I föreliggande projekt har simulering i dator använts för att göra en jämförelse av risken för skador vid avkörning

i olika sidoutrymmessektioner. De aktuella sektionerna

har tagits fram vid statens vägverks (VV) interna

utred-ningsarbete*), där även byggnads- och driftskostnader

studerats. Dessa kostnader måste ställas i relation till

den eventuella skillnad i olyckskostnad (dvs den ändrade

skadeföljden som. kan åstadkommas genom olika

utform-ningar av sidoutrymmessektionen).

*) Projektet "Vägens sidoutrymme" vid CF/Tut

grammet - HVOSM ) - har gjorts under ett uppdrag åt

Syd-kraft AB (4).

*) Highway-Vehicle-Object Simulation Model (6)

de avkörningsolyckor har varit att ge underlag för

ut-formning och utvärdering av lämpliga åtgärder med avse-ende på vägen, trafiken och sidoutrymmet. Sådana åtgärder

kan dels avse reduktion av antalet avkörningsolyckor,

dels lindring av olyckornas skadeföljd. I föreliggande undersökning har endast den senare aspekten behandlats. Syftet med projektet har varit att studera säkerheten vid

avkörning vid olika utformningar av sidoområdet. Förutom

nuvarande utformningar (5) rum* av vägverket framtagna

förslag till alternativa utformningar (t ex andra

slänt-lutningar och dikesutformningar) studerats.

nom simulering i dator. Därvid har det amerikanska

dator-programmet HVOSM (6) använts. Detta program gör det

möj-ligt att förutsäga det sannolika händelseförloppet, samt de uppträdande krafterna på fordonet, vid avkörning i ett

visst sidoutrymme. Risken för personskada av viss

svår-hetsgrad (med åtföljande olyckskostnad) kan bedömas uti-från de påfrestningar fordonet utsätts för.

Det är inte möjligt att inom ramen för detta projekt dis-kutera de fördelar respektive nackdelar, som den valda

metoden - simulering - kan innebära. Den största

osä-kerheten torde dock röra i vad mån de simulerade

resulta-ten motsvara verkligheresulta-ten. Den valda programvaran, som

utvecklats under ett tiotal år, relativt väl validerad (6, 7) och har tidigare använts vid bedömning av lämplig

utformning av vägens sidoområde (7, 8). iDetta behöver

dock inte innebära att programmet i alla situationer ger

en korrekt bild av verkligheten. Bl a torde osäkerheten

bli större och tolkningen (avsnitt .4) svårare, ju mer

extrema situationer som simuleras.

En annan osäkerhet rör valet av ingångsparametrar*)

(av-snitt 4.3.2). Det kan inte uteslutas att en viss

kombi-nation av parametrar ger som resultat att ett visst sido-utrymme är "säkrare" än ett annat, medan en annan

kombi-nation kan ge motsatt resultat. För att säkra slutsatser

skall kunna dras bör därför helst ett flertal

simule-ringar göras för varje typ av sidoutrymme. Tyvärr har

detta ej varit möjligt. Endast ett fåtal (i vissa fall endast en) simuleringar har gjorts för var och en av de föreslagna utformningarna.

Vid tillämpning av de framtagna resultaten bör ovannämnda

osäkerheter, liksom i följande avsnitt gjorda

reserva-tioner, beaktas.

*) Det aktuella programmet använder inga stokastiska

processer. Vid givna ingångsparametrar är

händelse-förloppet deterministiskt. VTI RAPPORT 203

.'l

Projektet omfattade utvärdering av de i avsnitt 4.1

visa-de sidoutrymmessektionerna. [Hwärderingen gjordes med

den amerikanska datormodellen HVOSM, vilken i korthet

diskuteras i avsnitt 4.2. På grund av det begränsade

an-tal simuleringar som gjordes var valet av

ingångSparamet-rar (avsnitt 4.3) av största vikt. Slutligen diskuteras

vilka av modellens utdata, som kan vara väsentliga vid

be dömningen av ett visst sidoområdes säkerhet vid avkör-ningsolyokor och hur data har använts vid utvärderingen

(avsnitt U.U).

Beträffande genomförandet bör även nämnas att förutom de

resultat. som. redovisas i. avsnitt 5, har ett :relativt

stort antal testkörningar gjorts med HVOSM. De flesta av

dessa gjordes vid det i avsnitt 1 omnämnda uppdraget åt Sydkraft AB.

indatakodning och tolkning av utdata, samt kunskaper för

Därvid erhölls värdefulla erfarenheter av

val av lämpliga parametervärden. Vid testkörningarna

an-vändes i flertalet fall lägre hastighet och mindre avkör-ningsvinkel än vid produktionskörningarna i föreliggande undersökning.

Sektionstyper

De av statens vägverk föreslagna sektionerna är av tre kategorier - jordskärningar, bergskärningar och

banksek-tioner. Släntlutningar och -höjder framgår av figurerna

* nedand I[ samtliga fall åü°vägbanan.(körbanana-vägren ))

*) Vägrenen har antagits vara belagd.

lativt tvär, men motsvarar i stort sett den "naturliga"

övergång, som fås genom inverkan av naturkrafterna.

Bi-laga 1 ger i detalj besked om hur dessa övergångar har

kodats.

§959§5§EEÅ95ê§

I figur 1A och 1B visas skisser av utvärderade sektioner

av kategorin jordskärning. Som synes visas fyra

huvud-typer och totalt nio varianter. Typ 1A ooh 1B är

van-ligast förekommande cxü1 anges i. gällande

anvis-ningar (5). Övergången mellan olika lutanvis-ningar framgår av

bilaga 1. Dikesdjupet är 1,1 m för sektionerna 1A ooh 1B, samt 0,5 m för övriga sektioner.

VTI RAPPORT 203 TYP 1A PLAN 1:40 / 1:3 X TYP 1B

1:40

1

PLAN

:3 (L //Ã X..

PLAN

EEGåQäâ 4% 140 _{1..4 1:4} // PLAN

x'l

4%

TYP 2B :40 1:4 1-. O _{lj M} 1 I I I I I [iii J | I I I 1 I | I L

Figur 1A. Skiss av sektioner (jordskärningar).

4 F

\|\

|

_M

0 0 m m M M

.\PLAN.

TYP 3A ' /

1:40

1:6

TYP 3B

PLAN

TYP 3C 1 F>IJZÅIJ TYP 4A

1:40

1:

LAN TYP 4B , P .

Figur 1B. Skiss av sektioner (jordskärningar).

VTI RAPPORT 203 O O U' IU 'I

P'

h

Tre olika utformningar av väg i bergskärning har testats

(se figur 2). Övergången mellan olika lutningar

redovi-sas i bilaga 1.

till 0,5 m.

För samtliga typer har dikesdjupet satts

Väg Sidoutrymme L 4 v T N M 1:40 Ju., Å

/

.i

A

_720,5 M

TYP 3D 1:40 16 116

TYP 33

N

ut). 140 1

6

XKl /%

40,5D4

--1 5 M 0 l I l I | | 4

Figur 2. Skiss av sektioner (bergskärningar).

Fem olika huvudtyper har utvärderats (se figur 3A och 3B).

respektive utan öppet dike

-Dessutom uppställdes två olika alternativ - med för var och en av dessa. Övergången mellan olika lutningar redovisas i bilaga 1.

För samtliga banksektioner sattes bankhöjden till u,0 m (höjdskillnaden mellan vägbanan ooh bankfot).

Dikesdju-pet sattes till 0,5 m.

Väg l Sidoutrymme

|

:4G

_,

_{TYP 5}

_{_---4}

L_ 1:3 3,5 M PLAN

X??

'

'_7LCL5 M

;40

/ "__"7f'

1:3 :Il/'P 5A _'7L 4,0 M EEAN

'

z

:40

--7L-"

ggP 6

1 4 _äL. / . ng EEAN :LS M / ' A :40 _-7âxu5 M / 1 4 TYP 6A , PLAN . 4,0 M 4D /I = 4. TYP 7 7 1:6 ___äl_ Xgl PLAN_ 3,5 M / / L 7 0,5 M

.40

*vt

' A TYP 7A 4 1:6 7*

PLAN

4,0 M

//

/

/ 7f O 5 10 20 M I i 1 1 I l l l 1 1 I I J

Figur 3A. Skiss av sektioner (banksektioner).

PLAN PLAN PLAN Väq Sidoutrvmme ;Ti 1:40 . TY 8

1.3

__31_

1:4 . vi 1:40 1 ;YP 8A :2 1:4 1:40 1_

'4

117139

Z.q ,,/// .< vi 1:40 1:4 *- TYP 9A 1:2 5 10 L] I 1 | I 1 1 | I

Figur 3B. Skiss av sektioner

VTI RAPPORT 203

(banksektion).

2

2

Datorprogram

Det använda datorprogrammet - HVOSM

(Highway-Vehicle-Ob-ject Simulation Model) - gör det möjligt att simulera

fordonsrörelser på och vid sidan av vägen, samt konsek-venserna av kollision med objekt av olika slag (t ex

väg-räcken, trottoarkanter). De första varianterna av

pro-grammet utvecklades vid Cornell Aeronautical Laboratory

(9, 10) medan den i detta projekt använda varianten har

erhållits från Federal Highway Administration i USA (6). Datorkörningarna har utförts vid Stockholms Datorcentral

(QZ) på eu] IBM 370/165, där programmet finns lagrat i

körbart skick*).

Det finns två officiella versioner av programmet**),

vil-ka till viss del har Speciella användningsområden. Den

ena.- RD2 - har huvudsakligen använts iün° att studera

konsekvenserna av kollisioner med objekt (vägräcken

eller dylikt) eller avkörning. Den andra - VD2-

utveck-lades speciellt, med tanke på studier av effekter av

bromssystem och av förarbeteendet. De två

programver-sionerna täcker delvis varandra, eftersom VD2 êümni kan användas vid simulering av avkörningar.

I avsnitt 4.2.1 nedan ges en kort beskrivning av

program-mets möjligheter och begränsningar. Avsnitten därefter

behandlar vilka indata som krävs och de typer av utdata

som kan erhållas vid en simulering.

*) Gunnar Ahlqvist vid QZ har modifierat programmet, så

att IBM 370/165 kan användas.

**) Omfattande dokumentation ges i (6).

.2.1 Användningsområden och begränsningar

Dokumentationen (6) anger att de två pr0gramversionerna

ger användaren möjlighet att simulera följande

situa-* tioner ):

- Samtidig behandling eur ett fordons rörelser och dess handhavande, där fordonet kan ha individuellt

fjädran-de hjul eller stela axlar eller någon kombination av

dessa.

- Kollisionskrafter mellan fordonet och objekt vid sidan

av vägen (endast RD2).

- Inverkan av olika terrängförhållanden på fordonets

be-teende.

- Effekten av kontakten mellan däck och trottoarkanter

och dylikt på fordonets beteende.

- Hjulrotationens inverkan på fordonets rörelser (endast VD2).

- Kapaciteten hos olika bromssystem samt inverkan av

dessa på fordonets rörelser (endast VD2).

En översiktlig bild av programmöjligheterna ges av

ta-bell 1, som direkt översatts från manualen (6). Tata-bell 1

visar även skillnaderna mellan de två

pr0gramversion-erna .

*) Innehållet i detta avsnitt (liksom 4.2.2 och 4.2.3)

bygger på vad som står i användarmanualen (6, Vol 1).

För mer detaljerad information hänvisas till denna och övrig dokumentation (6, Vol 2-Vol 4).

Tabell 1. Översikt av programmöjligheter hos HVOSM.

Källa: (6, vol 1, sid 37)

Programversion RD2 VDZ

Fjädrad massa 6

Frihets- ijädrad massa 4

grader Styrning l 1

H julrotation - 4

Däckskrafter Friktionscirkel Friktionsellips

Kollisionskrafter Ja

-Externa

krafter Luftmotstånd - Ja

Rullmotstând - Ja

Vägojämnheter Ja Ja

Terräng Stum - 5 tabeller Stum - 5 tabeller

Trottoarkanter och dylikt Ja Ja

. Asymmetriskt - Asymmetriskt

-Fladnngssmpp energiupptagande energiupptagande

Tabell för Ja Ja

styrutslag

Tabell för 3 __

fordonskrafter a

Indata for Tryck i broms- _ Ja

kontroll systemet Gaspådrag och __ Ja kraftöverföring Intern förar- __ Ja modell VTI RAPPORT 203

Användarmanualen (6, vol 1) anger vissa begränsningar

till följd av förenklingar:

- Fordonsmodellen är begränsad till fordon på fyra hjul

(utan släp) :maj antingen individuell fjädring eller

stela axlar. Hänsyn tas ej till fjädringens inverkan

på styr- och cambervinklar.

- Det finns ingen modell av hela styrsystemet. I stället

relateras indata för styrutslag samt styrningens

fri-hetsgrad direkt till de två framhjulens genomsnittliga

styrvinkel.

- Däcken behandlas som skivor och därför kan smärre fel

uppstå vid skarpa terrängojämnheter, om hjulet är

pa-rallellt med en ojämnhet.

- Stötdämpningens karakteristika antas vara symmetriska.

- Det antas att sidkrafterna på ett däck tas upp på ett

konstant avstånd från den punkt där förlängningen av framhjulets styraxel skär markytan.

- Egenskaperna för däckens radiella intryckning vid last

(radial load-deflection Characteristics) som

tdline-ära, helt elastiska fjädrar utan dämpning.

- Däckens sidkraftskarakteristika är okända vid extrema

normalkrafter. Därför hålls styvheten konstant vid

ex-trema lastförhållanden, medan den varieras inom det

lastområde där mätdata är kända.

- Terrängen antas alltid vara oeftergivlig.

- Vissa fel kan uppstå vid användning av en

programmöj-lighet kallad "terrain boundary feature". Denna

möj-lighet har ej utnyttjats i föreliggande projekt, liksom inte heller möjligheten tüJJ. "road roughness input",

vilken också har vissa begränsningar.

- Kollisionskrafter på den fjädrade massan kan endast

be-räknas för hinder/objekt med vertikal utsträckning.

- Kontakten mellan fordonets ohassie och markytan kan ej

*)

simuleras .

- Simulering av kollision med eftergivliga hinder kräver att de senare antages sakna massa.

- Reservationer måste i vissa fall göras mot de resultat som framkommer vid simulering av kollision med objekt.

**

Den relativt omfattande mängden indata ) till modellen

är uppdelad i sex olika indatablock. Vissa smärre

skill-nader finns mellan programmets två versioner, dessutom

kräver VD2 något mer indata jämfört med RDZ.

I block nr 1 anges först identifikation, simuleringstid,

tidsinkrement och önskvärt omfång på utdata. Vidare

an-ges fordonstypen (m a p fjädringen), eventuellt krockob-jekt, integrationsmetod m m.

Fordonsdata anges i block nr 2. Dessa består av ett

an-tal viktuppgifter, fjäderkonstanter, tröghetsmoment,

vinklar m m (C 100 parametrar totalt). Till

programpa-ketet hör även ett processorprogram, som kan ge

fordons-*)

**

konstanter för sex vanliga (i USA) bilmodeller , om

användaren skulle sakna dessa data.

*) Detta innebär t ex att det är omöjligt att

konsta-tera konsekvenserna av en vältning i sidoområdet.

**) Som exempel visas i bilaga 2 en utskrift av indata,

som programmet åstadkommit.

***) Ford Galaxy Sedan 1963, Dodge Coronet 1971,

Chevro-let Brookwood 1971, Pontiac Trans-Am 1971,

Volks-wagen Super Beetle 1971 och Vega Sport-Coupé 1971.

I block nr 3 anges data för däcken och kontakten

(frik-tionen) med underlaget. Det finns möjlighet att använda

olika data för vart och ett av de fyra däcken. En del av

de konstanter som ges är egentligen multiplikatorer för

friktionen. Själva friktionen för olika terrängavsnitt

ges i block nr 5. För block nr 3 finns en skillnad

mellan programmets två versioner. För VD2 anges

fidk-tionsmultiplikatorer för olika hastighet och last, medan RD2 antar konstant friktion för olika last-/hastighets-förhållanden.

Block nr M används för att ange kontrollerade eller

önsk-värda fordonsmanövrar. I RD2-versionen finns möjlighet

att variera dels styrningsvinkel, dels hjulens

broms-krafter.

I VD2-versionen kan data anges för styrningsvinkel,

lik-som för den mer förfinade modellen av bromssystemet.

Dessutom.Lun1 i VD2-versionen data ges, som k0pplar in förarmodellen, så att den försöker åstadkomma vissa

for-donsmanövrar.

Terrängen (vägbanan och/eller sidoområdet) beskrivs

gen-om indata i block nr 5. Terrängen rutindelas och för

varje ruta anges koordinater och höjder i tabeller.

Möj-lighet finns att variera rutindelningen, liksom att ange

lutningsförändringar inom en ruta.

Preprocessorprogram-met kan användas för att erhålla data i lämplig form,

ut-ifrån en grov beskrivning av sidoområdet. I block nr 5

anges även grundfriktionen inom olika terrängavsnitt.

Dessutom kan eventuella kantstensdata och data för

väg-räcke (RD2-versionen) anges. Som alternativ till

ter-rängtabellerna ovan kan höjder anges för max 2 200 punk-ter med inbördes konstanta avstånd.

I det sista indatablocket - block nr 6 - anges bl a for-donets samt dess hjuls position och hastighet vid simule-ringens början.

.2.3 Utdata

Utskrifterna, som delvis styrs av indatablock nr 1, är

uppdelade i 19 grupper. Utskrifter sker efter bestämda

tidsintervall, vilka bestäms av användaren. Nedan

sam-manfattas utdatagruppernas innehåll, vilket delvis är

olika för de två programversionerna.

Utdata-grupp nr Utskriftens omfattning*

)

1 Fordonets läge i. ett fixt

koordi-natsystem, samt dess hastighet och acceleration i olika riktningar.

2 Fordonets vridning och

vinkelhas-tighet runt olika koordinataxlar.

Dessutom kurs- och hjulvinklar.

3 De fyra hjulens rörelser (avvikelse

och hastighet) i. förhållande till

fordonschassiet. **

) Data rörande bl a

vinkelaccelera-tioner, hjulaccelerationer.

5 Friktions- och st0ppkrafter för

styrningen samt hastighet och acce-leration för styrvinkeländringen. JMG)

Hjulstyrvinklar och cambervinklar

relativt markytan. **

) Hjulens longitudinella och laterala

hastighet parallellt med markytan. **

) Terränghöjder IRM* hjulens

kontakt-punkter med marken.

Olika krafter som berör modellen av

fordonets fjädring.

*) Vid varje tillfälle och för varje grupp görs även

ut-skrift av simulerad tid.

**) Utskrift endast om så begärts i indatablock nr 1.

Utdata-grupp nr 11 12

13

*56) 1H 15 16 17 18

19

20

)

* Utskriftens omfattning

Radiella krafter och rullradier för däcken.

Sidkrafter och normalkrafter

(rela-tivt markytan) för däcken m m.

Broms- eller drivkrafter på hjulen/ däcken (om sådana angivits i inda-tablock nr 4).

Krafter på däcken dels vertikalt,

dels i olika riktningar i ett for-donsrelaterat koordinatsystem.

Terrängnivå under respektive

hjul-centra samt vinkeln mellan terräng

och hjul.

Fordonsacceleration i. olika

rikt-ningar vid två speciella

tidpunk-ter, vilka kan anges i indatabalock nr 2.

Hjulslip, friktionskvot och

rota-tionshastighet för hjulen (VD2),

eller data rörande kollision med

objekt (RD2).

Tryck, kraft. och temperatur i

bromssystemet (VD2), eller data

rö-rande kollision med objekt (RD2).

Energiupptagning i bromssystemet

(VD2), eller data rörande kollision med objekt (RD2).

Förarmodellens agerande, om

(en-dast VDZ) denna option använts.

*) Vid varje tillfälle och för varje grupp görs även

ut-skrift av simulerad tid.

**) Utskrift endast om så begärts i indatablock nr 1.

4.

A.

3

3.1

Val av programversion och parametervärden

Programversionen VD2 har genomgående använts vid simule-ring av avkörningar i de olika sidoutrymmestyperna.

Moti-* ven för att denna version valdes anges i avsnitt H.3.1 ).

är vissa svårigheter

Detta

be-Som ovan diskuterats (avsnitt 3),

förknippade Imai valet av ingångSparametrar. *

handlas i avsnitt H.3.2 ).

Programversion

Vid valet av programversion är dels undersökningens syf-te, dels versionernas olikheter (se tabell 1 ovan) av be-tydelse.

UrSprungligen planerades ingen undersökning av bergskär-hade mycket talat för RD2-som kan användas vid simulering av kollision Nu valdes i stället

VD2-ver-eftersom denna dels använder en mer korrekt

mo-ningen. Om så varit fallet,

versionen,

med objekt i sidoutrymmet. sionen,

dell av däckens kontakt med markytan

(friktionsellip-sen), dels därför att hänsyn även kan tas till rull- och luftmotstånd.

na användas vid eventuella simuleringar av undanmanövrar

Dessutom skulle VD2-versionen bättre

kun-i skun-idoutrymmet.

Under projektets gång beslutades att även bergskärningar

skulle studeras. Även för dessa simuleringar kom

VD2-versionen att användas, vilket hade fördelen att resulta-ten direkt kunde jämföras med övriga simuleringar.

*) Avdelningsdirektör Staffan Nordmarks (VTI) hjälp har varit oumbärlig vid valet av programversion och

in-gångSparametrar (fordons- och däcksdata).

4.3.2

4.3.2.1

4.3.2.2

Yäféåê-2å-iQååEåêBêEêEêEEêE

Mängden av olika sidoutrymmesutformningar (totalt 22 va-rianter) begränsade rent praktiskt den tänkbara

varia-tionen av ingångSparametrarna. Endast en eller några få

avkörningssimuleringar gjordes för varje sidoutrymme.

Detta medförde att ingångsdata (se exempel i bilaga 2) i

stort sett var identiska (ett undantag är block nr 5 -terrängdata) för alla simuleringar.

PåEê-§§§-KQQE§911_êX_åigälêäigåêg

Simuleringar utfördes, där avkörningar varade från 1,5 till ca 10 sek (beroende på hastighet och avkörningsvin-kel). I samtliga fall användes tidsinkrementet 0,01 sek,

med utskrift varje 0,01 eller 0,05 sek.

Runge-Kuttas.

Som

integra-tionsmetod användes genomgående Inga

kantstensöverfarter simulerades.

Fordonsdata

För alla typer av sidoutrymmen har simuleringar gjorts

1963.

), tas direkt från

pre-med fordonsdata för Ford Galaxie Sedan, Dessa

data*) kunde, med något undantag**

processorprOgrammet. Mot detta val kan invändas att

bil-modellen är gammal samt dessutom större och tyngre än

många i Sverige vanliga bilmodeller. Därför gjordes även

några jämförande körningar, varvid typiska data för en

europeisk medelklassbil från mitten av 1970-talet

använ-des. Därvid framkom vissa skillnader, dock inga som

*) Se bilaga 2.

**) Bl a ändrades konstanten för

styrvinkelstOppfunk-tionen från 5 000 lb-in/rad till 20 000 lb-in/rad. VTI RAPPORT 203

u.3.2.3

U.3.2.4

4.3.2.5

tyder på att resultaten skulle ha blivit väsentligt

oli-ka, om denna bilmodell använts. Fördelarna med att

an-vända data för en Ford Galaxie var dels att dessa data är

väl validerade (6, 7), dels att resultaten kunde jämföras med i litteraturen redovisade resultat (7, 8).

Pêgkêéêêê

Samma däcksdata (se bilaga 2) har använts vid samtliga

simuleringar med en1 viss bilmodell. Data kuu° hämtats

från en stor undersökning, som gjorts i USA (11).

Eezéeaêkeaizell

Vid samtliga simuleringar har fri styrning och fri

rull-ning använts. Detta motsvarar antagandet att föraren

inte alls reagerar - bilen rullar av vägen (utan

motor-broms) och utan någon som håller i ratten. Antagandet är

inte alltför orimligt, men det hade givetvis varit värde-fullt om även t ex panikbromsning och försök till

undan-manövrar hade simulerats.

Iåffägågêåê

Sektionerna för (ka utvärderade sidoutrymmena har tidi-Här skall bara

till-läggas att sidoutrymmet antogs sakna de ojämnheter (gro-gare redovisats (avsnitt H.1.1).

par, stenar) och hinder (t ex träd), som ofta förekommer

i verkligheten.

Grundfriktionen antogs vara 0,7 på vägbanan och 0,35 i

*)

vägens sidoutrymme

Hänsyn togs ej till eventuell krökning hos vägbanan.

En-dast avkörning från väg'utan horisontell eller vertikal

krökning simulerades.

3-2 6 lEÅEiêlX§E§§9_§§§_§9§§9§§E_229_§19§l§§i§5§2§_9§23§9

De viktigaste parametervärdena i initialskedet är

fordo-nets position, hastighet, och riktning (avkörningsvin=

kel). Figur 4 visar uppifrån fordonets och vägens läge i

förhållande till det fixa koordinatsystemet vid

simule-ringens *början. (cx = avkörningsvinkel, streckad pil

visar avkörningsriktning). Väg- Sido-bana område 11-

_Va

;D I / /. /oc / / / X /

f

/

/ z (riktad nedåt) Y

Figur 4. Skiss av fordon, väg och sidoutrymme vid

simule-ringens början.

*) I NCHRP Report Nr 158 (8) finns några friktionsvärden

angivna. T ex

Torr asfalt utan sand eller grus: 0,5 - 0,8

Våt asfalt utan sand eller grus: 0,3 - 0,6

Torr asfalt med sand eller grus: 0,15 - 0,30

Torr lös jord eller grus: 0,2 - 0,3

Vått, friskt gräs: 0,1 - 0,2

Våt sand, sand - grus: 0,2 - 0,4

Det finns även undersökningar där högre värden anges för sidoutrymmet.

Det går att göra en teoretisk beräkning av den maximala avkörningsvinkeln vid rak väg, när avståndet från

vägkan-ten, friktionen och hastigheten är kända. Detta har

gjorts i bl a (12), varur följande tabell konstruerats.

Tabell 2. Maximal avkörningsvinkel vid iriktionsnivån 14: 0,7 för

hastig-heterna 96 km/h och 70 km/h samt olika avstånd från

vägbane-kanten. Källa: (12)

- .. . . O . _

Avstånd från

Max1ma1 avkorningsvmkel ( ) Vld hastigheten

vägbanekant (m) 70 km/h 96 km/h

5,5 (motsvarar väg

med två körfält) 25,8 18,8

9,0 (motsvarar väg

med tre körfält) 33,2 24,1

Dessutom finns även vissa empiriska resultat rörande sam-bandet mellan avkörningsvinkel och hastighet som tyder på

att vinkeln minskar med ökande hastighet (13).

Från det vid VTI bedrivna arbetet rörande

avkörnings-olyckor har följande tabell hämtats.

Tabell 3. Central' och Spridningsmått för avkörningsvinkeln vid olika

av-körningsriktning.

Källa: (4)

Avkör- Antal Avkörningsvinkel

.

Medel-nmgs- Observa_ .. Standard- M .

90-per-riktning tioner Värde avvikelse edlan centil

Till höger 67 10,4 10,4 5,6 25,8

Till vänster 27 13,7 10,0 9,0 27,3

Totalt 94 11,3 10,2 7,0 26,9

M

.M

Med ledning av bl a ovan redovisade data gjordes de fles-ta simuleringarna med avkörningsvinkeln 200, vilket

an-togs motsvara det svåraste fallet vid 96 km/h. Dessutom

gjordes några körningar med mindre vinkel (70) och några

med lägre hastighet (70 km/h).

För valet av avkörningshastighet finns få uppgifter i

96 km/h (: 60 mph)

därför att den nära ansluter till den vanligaste

hastig-litteraturen. Hastigheten valdes

hetsnivån i Sverige, samt för att underlätta jämförelsen

I USA används ofta denna hastighet även vid fullskaletest av vägräoken.

med utländska erfarenheter av HVOSM.

Tolkning och val av utdata vid utvärderingen

Datorprogrammet HVOSM genererar en stor mängd utdata vid

varje körning. Endast vissa av dessa är av speciellt

in-tresse vid utvärdering av olika utformningar av sidoområ-det.

riktningar, som föraren och passagerarna råkar ut för 1

Av störst intresse än" de accelerationer :i olika

ett fordon, som kör av vägen. Aocelerationsuppgifterna

Det råder

)0

kan relateras till risken för personskada.

* dock delade meningar om hur denna relation ser ut

I (8) och (12) används ett vid Texas Transportation In-stitute uppställt skaderiskindex (SI).

A 2 A 2 AZ 2

s: =

(3-)

+ (T1)

+ <Ã-

(4,1)

XM yM zM

*) I (8) finns en sammanställning över hur man vid olika undersökningar använt sig av olika relationstal.

där AX : registrerad acceleration i longitudinell riktning

A_xM = maximalt tolerabel acceleration i longitud-_{. . .}

inell riktning

A : registrerad acceleration i lateral

rikt-y ning

A M = maximalt tolerabel acceleration i. lateral

y riktning

A : registrerad acceleration i. vertikal

rikt-Z ning

A M = maximalt tolerabel acceleration i vertikal

Z riktning

Vanligen har medelvärden över 0,05 sek använts för de

re-gistrerade accelerationerna. För icke fastspända

perso-ner anges de tolerabla acceleratioperso-nerna till (8,12):

AxM

:

7 g

AyM : 5 g

AzM

=

6 g

Sambandet mellan skaderiskindex och personskador anges i

(8) som att SI 3> 1,0 sannolikt medför personskador om

säkerhetsbälte ej används, medan SI : 1,6 anges som den "säkra" övre gränsen för fastspända personer.

I (12) används en funktion, P,<ün°P uttrycker sannolikhe-ten för personskada (icke fastspända personer).

*)

P (z).=30 SI

<u.2).

"Allvarliga personskador antas vara sannolika. när SI

överskrider 1,5 (P = 30- 1,5 = #5 %)" (12).

*) Detta är inte någon sannolikhetsfunktion i strikt

statistisk mening.

Vid resultatredovisning i föreliggande undersökning an-ges skaderiskindex vid avkörning 1 (ha olika

sidoutrym-mena. Detta skaderiskindex har emellertid räknats ut med

hjälp av aooelerationerna i fordonets massoentrum, som

kan skilja sig något från accelerationerna på

förar-eller passagerarplats.

Som tidigare nämnts (avsnitt .2.1) tar HVOSM - VD2 ej

hänsyn till om andra delar - förutom hjulen - kommer i

kontakt med marken. Det är därför väsentligt att

under-söka om de nedre chassiehörnen tränger ned i marken vid

avkörningen. En liten nedträngning medför sannolikt inga

svårare följder. Vid djupare nedträngning kan antas att

fordonet skadas och att simuleringsresultaten därmed

blir osäkrare. I[ (8) refereras en] uppgift (nn att de

flesta jordskärningar medger att fordonets kofångare

tränger ned 2" (drygt 5 om) utan att chassiet deformeras.

Ett annat kriterium för att avgöra säkerheten hos ett

sidoområde skulle kunna vara den tid, då föraren har full

kontroll över och kan manövrera sitt fordon. Det är

emel-lertid mycket svårt att uppställa kriterier av denna typ.

För relativa jämförelser kan man emellertid studera hur lång tid alla, flera eller ett hjul saknar kontakt med marken.

Slutligen har här, liksom i (8) ett stabilitetskriterium

använts för att jämföra olika situationer. Denna

stabi-litetskvot (sk) kan uttryckas som:

maximal simulerad rollvinkel Sk = gräns för statisk rollvinkel

Gränsen för den statiska rollvinkeln kan uttryckas som (8):

o = arctg gg

(4.3)

där T : spårvidd

H 2 masscentrums höjd Över marken vid

stillastå-ende

För det använda fordonet en Ford Galaxie Sedan 1963 -blir gränsen för den maximala rollvinkeln ca 530.

.1

RESULTAT

En separat redovisning av resultaten sker för varje

kate-gori av sidoutrymmessektioner. Redovisningen görs dels

med tabeller, som sammanfattar resultaten för de olika typerna inom varje kategori, dels med beskrivningar av händelseförlOppen vid simuleringarna. Som komplement

re-dovisas även figurer över den resulterande

accelera-tionen (bilaga 3) och de främre fordonshörnens rörelser i

förhållande till markytan (bilaga ü). Figurerna har

pro-ducerats med hjälp av ett datorprogram, som (om så öns-kas) kan plotta samtliga HVOSMs utdata. Av praktiska skäl redovisas dock endast ovannämnda figurer.

I samband med resultatgenomgången görs speciella anmärk-ningar, om det kan antas att någon simulering kan vara

missvisande. För samtliga kategorier zur sidoutrymmen

gäller att simuleringar gjorts med en Ford Galaxie Sedan 1963 (med fordons- och däcksdata enligt bilaga 2),

avkör-ningsvinkeln 200 och hastigheten 96 km/h (jämför avsnitt

u.3.2 .

ringar, där avkörningsvinkeln varit 70.

För jordskärningar redovisas dessutom

simule-Jordskärningar

Två serier av simuleringar har gjorts för de typer av

jordskärningar, som beskrivs i avsnitt ü.1.1. Skillnaden består dels i att avkörningsvinkeln varit 200 respektive 70, dels i att olika utskriftsintervall använts - 0,01

respektive 0,05 sek. En reservation måste göras mot de

resultat, som erhållits med intervallet 0,05 sek. De

si-mulerade förlOppen är mycket snabba och väsentliga resul-tat kan ha dolts vid detta utskriftsintervall.

Med korta utskriftsintervall och långa simuleringstider genereras en mycket stor, oöverskådlig mängd utdata. När detta intervall använts har därför endast 0 1,5 sek verk-VTI RAPPORT 203

*

lig tid simulerats ). För att se om fordonet passerar

yttersläntens krön har kompletterande körningar gjorts

0,05 sek), där 8-10 sek

ningsförlopp simulerats. Dessa resultat detaljredovisas

(utskriftsintervall :

avkör-ej, utan nämns endast i kommentarerna.

Nedan ges först korta beskrivningar av händelseförloppen vid simulerad avkörning i respektive typ av jordskärning

(avsnitt 5.1.1).

fattar resultaten (avsnitt 5.1.2) och slutligen

samman-fattas de (avsnitt 5.1.3) för

jordskärningar.

Därefter lämnas de tabeller som

samman-redovisade resultaten

Beskrivning av fordonsrörelser vid simuleringarna Sektion 1A

Vid hastigheten 96 km/h och avkörningsvinkeln 20O tappar alla hjul kontakten med marken, när fordonet kör ut över

Alla hjul är i luften från 1: = 0,6 sek

till t = 0,75 sek. fram.

innerslänten.

Det första hjul som tar mark är höger Nedslaget, som sker på ytterslänten, blir mycket

kraftigt och en resulterande acceleration av 8,83 g

upp-träder. Även höger bakhjul tar mark på ytterslänten

(t R5 0,92 sek) och ger den resulterande accelerationen 13,50 g.

och vänster framhjul tar mark (t ?ü

Därefter studsar dessa hjul äter upp i luften 1,05 sek) varvid den

27913 g

'-streras. I samband med denna mycket kraftiga stöt

avbry-största resulterande accelerationen -

regi-ter programmet simuleringen. Sannolikt p g a att

fordo-net välter.

*) I stort sett innebär detta att simuleringen omfattar

tiden fram tills fordonet når ytterslänten.

Inga större riktnings- eller kursförändringar uppträder

vid detta korta avkörningsförlopp. När simuleringen

av-bryts befinner sig fordonet på ytterslänten med vänster

bakhjul i diket och tenderar att åter komma ned i diket. Bortsett från den sannolika vältningen på slutet uppnår

rollvinkeln värdet 27° strax innan fordonet tar mark.

Resultaten måste tas med reservation, eftersom chassie-hörnet (höger fram) sannolikt tränger djupt ned i marken innan höger framhjul träffar ytterslänten.

När avkörningsvinkeln ändras till 70 fås ett något

lugna-re förlOpp. Inget hjul tappar markkontakt, när fordonet

kör ut över innerslänten. Vid t = 1,90 sek når höger

framhjul ytterslänten och detta resulterar i en stöt, som

ger den resulterande aooelerationen 2,68 g. Kursvinkeln

har då ökat från 70 till 12°. Programmet tar ju ej hänsyn

till chassiets kontakt med marken, men eftersom chassiets

främre högra hörn uppges befinna sig 0 30 om under

mark-nivå vid t = 1,90 sek, är det tveksamt om det fortsatta

händelseförloppet är korrekt. I detta anges att fordonet

sladdar runü: på ytterslänten, åter hamnar i. diket och välter vid t : 5,36 sek.

Sektion 1B

Kombinationen 96 km/h och 200 vinkel ger exakt samma

hän-delseförlopp som för sektion 1A (se ovan). Det beror på

att programmet avbryter innan fordonet nått den punkt där

sektion 1B skiljer sig från sektion 1A (se avsnitt

0101).

När avkörningsvinkeln sätts till 70 fås ett förlopp som i

början överensstämmer med sektion 1A. Vid t = 1,90 sek

når höger framhjul ytterslänten, vilket några ögonblick

senare resulterar i en stöt av samma storleksordning, som

för sektion 1A. Vid denna tidpunkt registreras

posi-tionen för främre högre chassiehörnet till o 30 om under

markytan. Därför bör inte alltför stor vikt fästas vid

det fortsatta förloppet, som innebär att fordonet sladdar

runt, går med bakvagnen före ruxi i diket och efter en

kraftig stöt befinner sig vid nedre delen av

innerslän-ten vid t = 8,00 sek. Till skillnad mot sektion 1A välter

inte fordonet, när det delvis passerar diket igen.

Sektion 2A

När fordonet har hastigheten 96 km/h och

avkörningsvin-keln 200 är minst ett hjul i kontakt med marken vid

pas-sagen av innerslänteni Höger framhjul tar mark vid

t = 0,70 strax efter att det passerat diket. Nedslaget

ger en normalkraft av 115 400 N och en resulterande

aooe-leration eur 5,47 g. Resultaten därefter än* tveksamma

dels därför att chassiehörnet (höger fram) har trängt ned 19 om i marken, dels p g a att stöten troligen ger skador

på framvagn/hjul. Om man bortser från detta blir följden

av stöten att fordonet vrider sig och sladdar uppför

yttersläntenw 'En kraftig stöt (resulterande

accelera-tion : 7,50 g) blir följden, när vänster bakhjul

passe-rar diket efter en kort luftfärd. Höger bakhjul passerar

först yttersläntens krön, följt zur övriga hjul. Vid

t = 2,05 sek har hela fordonet passerat krönet och fort-sätter in; i periferin Lüäui att några anmärkningsvärda krafter uppträder.

När avkörningsvinkeln är 70 blir påkörningarna små

jäm-fört med ovan. Hjulen är hela tiden i kontakt med marken

tills höger framhjul når ytterslänten (t = 1,70). Efter

stöten kastashöger framhjul upp i luften, medan fordonet

vrider sig något och sladdar uppför ytterslänten.

Chas-siehörnet tränger ned 0 5 om vid stöten, vilket sannolikt

ej påverkar resultaten. Yttersläntens krön nås ej, utan

fordonet ändrar riktning ned mot diket igen och kontaktar

innerslänten vid t.Rä 4,0 sek. Därefter rullar/sladdar

fordonet framåt i diket ibland på ytterslänten, ibland på

innerslänten. Inte någon gång registreras en

resulte-rande acceleration över 1 g.

Sektion 2B

Vid kombinationen 90 km/h och 200 vinkel, fås samma

re-sultat som för sektion 2A fram till strax efter kontakten

med ytterslänten (se ovan). När höger framhjul tar mark

efter den korta luftfärden, sker detta något kraftigare

jämfört med sektion 2A. Nedslaget sker precis där

ytter-slänten ändrar lutning från 1:4 till 1:2 och stöten rik-tas så att fordonets rollrörelse ökar, vilket medför att fordonet välter (t = 1,8M sek) innan det nått

ytterslän-tens krön.

Vid 70 avkörningsvinkel kommer fordonet att stanna i

di-ket. Förloppet överensstämmer i stort sett med det som

erhölls för sektion 2A. Rollvinkelns maxvärde är dock

något mindre, medan en kraftigare stöt mot vänster

bak-hjul uppträder mot slutet av simuleringen. Denna ger den resulterande accelerationen 3,33 g.

Sektion 3A

Hastigheten 96 km/h och vinkeln 20O medför att höger

framhjul når ytterslänten vid t = 0,80 sek.

Dessför-innan är alla hjul i kontakt med marken i stort sett hela

tiden. Stöten mot ytterslänten ger en resulterande

acce-leration av 6,85 g och hjulet kastas upp i luften under en kort tidsrymd samtidigt som fordonet sladdar något.

Vid t = 0,95 sek passerar båda vänsterhjulen diket

vil-ket resulterar i en acceleration av 9,40 g (och

normal-kraften 158 300 N på vänster bakhjul. Främre högra

chas-siehörnet anges tränga ned 0 12 cm i marken, vilket kan-ske inte påverkar kan-skeendet (beror av markförhållanden), och bakre vänstra drygt 20 om vilket sannolikt har

bety-delse. Därefter fortsätter fordonet uppför slänten och

har passerat släntkrönet vid t = 2,0 sek. Vid denna

pas-sage är hjulen i luften under kort tid, men nedslagen ger

mindre påkänningar än tidigare. Fordonet ändrar kurs i

mycket liten utsträckning och avlägsnar sig längre och

längre från vägbanan.

Avkörningsvinkeln 7O resulterar i att höger framhjul når

ytterslänten vid t : 2,00 sek. En smärre stöt uppstår

och kursen ändras, så att fordonet aldrig når

ytterslän-tens krön, utan rullar nedan/framåt i diket, ett litet

stycke upp på innerslänten, tillbaka igen osv. Inte vid

något tillfälle registreras anmärkningsvärda krafter och samtliga hjul har hela tiden markkontakt.

Sektion 3B

FörlOppet vid 96 km/h och 200 överensstämmer med det som ovan redovisats för sektion 3A fram till strax efter

stö-ten mot ytterslänstö-ten. P g a att övergången till

lut-ningen 1:2 sker senare (jämfört med 3A) hinner fordonets

rollvinkel öka så mycket att kontakten med denna

lut-ningsövergång gör att fordonet välter vid t = 2,25 sek.

Användningen av '#3 avkörningsvinkel medför :i huvudsak

samma förlOpp som för sektion 3A. Vid t = 7,80 sek anges

dock att bakre vänstra chassiehörnet befinner sig 20 om under marknivå, vilket torde påverka beteendet därefter.

Sektion 30

När fordonet kör nedför innersläntenmed 96 km/h och

vin-keln 20° har hjulen markkontakt i stort sett hela tiden.

När höger framhjul når ytterslänten (t = 0,75-0,80) upp-träder mycket stora krafter (186 700 N vid höger

fram-hjul), vilket ger en resulterande acceleration av som

högst 23,61 g. Påkänningen är så stor att fordonet

sann-olikt deformeras. Dessutom anges att chassiehörnet

be-finner sig drygt 30 om under marknivå. Oberoende av

detta, utsäger programmet att fordonet välter vid

t = 0,81 sek.

Vid avkörningsvinkeln 7O klarar fordonet av kontakten med ytterslänten med den resulterande accelerationen 5,64 g

(t = 1,95).

Därefter sladdar fordonet uppför

ytterslän-ten, samtidigt som en viss vridning mot vägen sker.

Yttersläntens krön nås aldrig, utan fordonet kommer så

småningom att stanna i diket. Inga större krafter

uppträ-der unuppträ-der den senare delen av simuleringen. Sektion HA

Vid 96 km/h och vinkeln 20° gör den kraftiga

släntlut-ningen (1:3) att hjulen tappar markkontakt när fordonet

kör ut över innerslänten. Fordonet blir dock inte helt

luftburet vid något tillfälle. Höger framhjul tar mark

på ytterslänten, vilket får svåra konsekvenser. Den

re-sulterande accelerationen registreras till 26,89 g (vid

normalkraften 298 30011 vid höger framhjul). Sannolikt

deformeras fordonet. Dessutom anges chassiehörnets

po-sition till 25 om under marknivå. I praktiken innebär

detta att hörnet, ej hjulet först träffar ytterslänten. Programmet räknar ej med detta, utan anger att fordonet välter när det när yttersläntens krön (t = 2,16 sek). AvkörningsförlOppet blir lugnare med vinkeln 70. Höger

framhjul når ytterslänten vid t = 1,60 sek (resulterande

aocelerationen = 2,43 g, chassiehörnet 1h om under

mark-nivå). Därefter sladdar fordonet uppför ytterslänten och

ned i diket igen och träffar innerslänten. Detta medför

aocelerationen 5,51 g. Fordonet fortsätter därefter

framåt i diket, men välter inte och är hela tiden

för-hållandevis kursstabilt. Sektion 4B

Vid kombinationen 96 km/h och 200 vinkel är enda skill-naden jämfört med sektion MA att fordonet välter något

tidigare (t : 1,95 sek). I övrigt överensstämmer

för-loppet med ovanstående.

Även vid avkörningsvinkeln 1%) fås god överensstämmelse

med sektion MA. Stöten när höger framhjul når

ytterslän-ten är av samma storleksordning, men en kraftigare stöt (resulterande accelerationen = 3,09 g) fås när fordonet

når yttersläntens lutningsövergång. Därefter sker

inget, jämfört med ovan, som motiverar ytterligare

an-märkningar. VTI RAPPORT 203

.1.

_{IêPêllêêQQêEêEållEÅEå:-ÃQEQêEäEEÃQEêE}

Resultaten av de simuleringar där fordonet kört av vägen med avkörningsvinkeln 200 och hastigheten 96 km/h

sam-manfattas i tabellerna M och 5. I tabell u anges

accele-rationer och skaderiskindex, medan tabell 5 visar

ex-tremvärden för normalkrafter och stabilitetskvot (enligt

avsnitt M.M) samt resultat rörande fordonets kontakt med

marken. Figurer utvisande resulterande acceleration

(toppvärden och medelvärde över 0,4 sek) och de främre

chassiehörnens position i förhållande till markytan vid

olika tidpunkter visas i bilagorna 3 reSpektive M.

Figu-rerna kan identifieras genom den identifikation, som

finns i tabellerna.

VTI RAPPORT 203 Ta be ll 4. 96 km /h oc h 200 avk ör ni ng svi nkel Ac ce le ra ti oner oc h Sk ad er is ki nd ex vi d avk ör ning ss im ul er in g i jo rd sk är ni ng ar Se k-ti ons-

typ

Id en ti -fi ka -ti on F o r -d o n s -tY P: ko n-tr ol l m m Si mul e-ri ng sd ata Re sul te ra nd e ac ce le ra ti on 2) Ac ce le ra ti on er (m v Öve r 0, 05 se k) oc h Skad er is k-in de x (s i) vi d ol ika ti de r Si mul e-ri ng s-ti d (s ek) Ti ds -in te r-va ll (s ek ) T0 pp vär de (g -e nh et er ) Me de lvär de öve r 0, 4 se k (g -e nh et er ) t (s ek ) lo ng (g -e nh ) la t (g -e nh ) ve rt (g -e nh ) 51 3) K o m m e n t a r lA /l BA vk 2 1

1)

1,

09

0,

01

8,

83

(t

=0

,8

2)

13

,5

0(

t=

0,

92

)

20

,3

7(

t=

l,

05

)

27

,1

3(

t=

l,

08

)

2, 17 (t =0,7 6)

3,

18

(t

=0

,8

8)

-1

,6

5

-l

,9

6

-l

,2

8

_3

,0

9

_4

,4

6

-0

,4

6

-1

,4

9

-4

,5

1

-l

l,

89

Prog ra mm et br öt si mul e-ring en vi d t= l, 09 , sa nnol ik t p g aat t fo rd on et väl te r. 2A /2 BA vk 2 3

1)

1,

50

0, 01

5,

47

(t

=0

,7

0

7,

50

(t

=0

,8

6)

0,

85

(t

=0

,6

0)

l,

lZ

(t

=0

,7

4)

0,

95

(t

=l

,0

6)

.-0

,97

_0

,2

4

-l ,4 6 +0 ,6 7 Vi d fo rt sa tt si mul erin g ha r al la hj ul pa ss er at yt te rs län -te ns kr ön vi dt= l, 70 (s ek ti on . 2A), me da n fo rd on et väl te r vi d t= 1, 84 oc h se kt io n ZB . 3A /3 BA vk 2 5

1)

1, 50 0, 01

6,

85

(t

=0

,8

0)

9,

40

(t

=0

,9

5)

l,

95

(t

=0

,8

0)

2,

01

(t

=0

,9

8)

-0

,6

0

-1

,2

5

_0

,7

9

+1

,6

7

Fo rt sa tt si mul er in g ge rat t al la hj ul pa ss er at yt te rs län -te ns kr ön vi d t= 2, 00 . Vi d se kt io n 3A fo rt sät te r fo rd o-net där ef te r, m e d a n se kt io n 3B me df ör väl tn in g(t =2 ,2 5) . 3 C A vk 2 7

1)

0,

81

0,

01

23

,6

l(

t=

0,

77

)

l9

,3

6(

t=

0,

79

)

2,

13

(t

=0

,6

0)

0,

78

-2

,0

5

-4

,8

2

Pr og ra mm et br öt si mul e-ri ng en vi d t= 0, 8l sa nn ol ik t p g a at t fo rd on et väl te r. 4A /4 B

Avk 29

1)

1,

50

0,

01

15

,4

0(

t:

0,

66

)

26

,8

9(

t=

0,

7l

)

2,

28

(t

=0

,5

6)

2,

64

(t

=0

,8

5)

-2

,3

1

_2

,2

2

_3

,7

4

-4

,1

0

Fo rt sa tt si mul er in g ge rat t yt te rslän te ns kr ön nås vi d t= c 2, 00 . Där ef te r väl te r fo rd on et . l) Fo rd Gala xi e, fr i rul ln ing oc h st yr ni ng Fr ik ti on : 0, 7 (väg ) oc h 0, 35 (s id out rym me ) 2) Se äve n bi la ga 3. 3) Sk ad er is ki nd ex en li gt avs ni tt 4. 4

37

VTI RAPPORT 203 Ta be ll 5. Kr af te r, st ab il iåe t oc h ma rk ko nt ak t vi d avk ör ni ng svi nk el ij or ds kär ni ng ar 96 km /h oc h 20 avk ör ni ng svi nk el Se k-ti on s-'CYP Id en ti -fika -ti on Fo r-do ns -typ , ko n-tr ol l m m Si mul e-ri ng sd at a In ge n ko nt ak t me d ma rk en för re sp ekti ve hj ul vi d ti de n t (s ek ) 1 Si mul e ri ng s-ti d (s ek) va ll Ti ds -in te r-(s ek ) Hög er f r a m Vän st er f r a m H ög er ba k H Ög er ba k Al la fyr a hj ul en ut an m a r k -ko nt ak t vi d ti de n t 1 -t 2 St ab il i-te ts kvo t 2) M a x kr af te r, no rm al a m o t ma rk yt an , för re sp hj ul (N ewt on ) Re sp ch assi e-hör ns mi ns ta

fr

ia

höj

d

re la ti vt ma rk yt an (c m)

3)

lA /l B A k a l l)

4)

1,

09

0,

01

0,

34

-0

,7

5

0,

91

-0,

56

-O

,9

7

0,

47

-0

,4

8

O,

55

-O

,8

2

1,

02

-1

,0

4

0,

60

-O,

60

-O

,7

5

O,

51

(t

=0

,8

7)

HF : 21 0 20 0 VF : 16 2 40 0 HB : 31 1 00 0 VB : 51 00 Uppg if t sa kn as 2A /2 B Avk 23

1)

1,

50

0,

01

O,

42

-0

,5

8

0,

87

-0

,9

7

l,

O6

-l

,0

7

1,

45

-0,

58

-0

,7

9

1,

19

-1

,2

1

1,

31

-1

,3

2

0,

63

_0,

94

-O,

6l

-O

,7

3

0,

96

-Al dr ig

0,

57

(t

=0

,9

1)

H F : V F : 11 5 40 0 10 60 0 54 20 0 88 90 0 H F : -1 9 VF : > 0 H B : -3 6 VB : > 0 3A /3 B Avk 25 1)

1,

50

0,

01

0,

47

0,

93

-0

,9

4

1,

47

-0,

68

_0,

78

1,

12

-l

,4

8

1,

03

-1

,1

3

1,

21

-1

,2

2

O,

63

-O

,6

4

l,

06

-l

,3

8

Al dr ig

0,

44

(t

=0

,9

7)

0,

60

(t

=l

,5

0)

91 60 0 47 90 0 17 00 0 15 8 30 0 H F : -1 2 VF : > 0 H B : > 0 V B : -2 4 3C Avk 27

1)

'0

0,

81

0,

01

0,

47

0,

68

0,

76

-Al dr ig

0,

63

-O

,6

4

Al dr ig 0 , 2 3 ( t = 0 , 7 4 ) 18 6 70 0 6 20 0 6 70 0 5 50 0 H F : -3 3 V F : > 0 H B : > 0 V B : > 0 4A /4 B Avk 29

1)

1,

50

0,

01

0,

34

-0

,5

5

0,

76

-0,

56

-0,

47

O,

55

-O

,6

3

0,

74

-0

,7

7

0,

86

O,

60

-0

,7

l

0,

90

-0,

90

-0,

91

(t

:0

,8

5)

HF : 29 8 30 0 7 10 0 19 20 0 98 10 0 H F : -2 5 VF : > 0 H B : -56 VB : > 0 l) Fo rd Ga la xi e, fr i rul ln in g oc h st yr ni ng Fr ik ti on : 0, 7 (väg ) oc h 0, 35 (s id out rym me ) 2) En li gt avs ni tt 4. 4 3) Se äve n bi la ga 4 4) Si mul er in ge n br öt s; sa nn ol ik t p g a fo rd on et s väl tn in g 38

Motsvarande resultat för hastigheten 96 km/h och vinkeln

70 ges i tabellerna 6 och 7. För dessa simuleringar har

inte några plottfigurer tagits med i bilagorna.