Bremsen und Verkehrssicherheit Grundlagen: Das sind die Fakten

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1 Eidgenössisches Departement für Wirtschaft, Bildung und Forschung WBF Agroscope Bremsen und Verkehrssicherheit Grundlagen: Das sind die Fakten Marco Landis Agrartechniktage Tänikon, 19. Juni 2013

2 Bewegungsenergie (kinetische Energie) wird beim Bremsen in Wärme umgewandelt 2

3 Warum das Thema Anhängerbremsen? Aufgetauchte Fragen: Unfälle mit landw. Anhängerzüge Einzelfälle oder ein Problem? Bremsschäden an Traktoren, Getriebeschäden bei Stufenlosgetrieben: Fahrfehler oder Überbelastung? Ungenügender Unterhalt der Bremsen Auswirkungen unterschiedlicher Bremsverzögerungen Arbeitsgruppe wurde gebildet: SMU, Agroscope, SLV 3

4 Aktuelle gesetzliche Vorschriften Landwirtschaftliche Traktoren Maximaler Bremsweg s max m = 0,15 v[ km h ] + v2 [ km h ] 116 Landwirtschaftliche Anhänger Verzögerung [m/s2] Abbremsung [%] Bis 30 km/h 2,8 34 Mehr als 30 km/h 3,1 38 4

5 kinetische Energie [kj] Je höher Geschwindigkeit und Masse, desto höher die Bewegungsenergie 3000 Bremsenergie bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten km/h 30 km/h 40 km/h Fahrgeschwindigkeit Erwärmung von 7,4 l Wasser von 20 C auf 100 C innerhalb weniger Sekunden Keine Anpassung bei 28 t auf 40 t Gesamtmasse (Zugfahrzeug + Anhänger) [t] E kin [kj] = 1 2 m[t] v[km h ] Geschwindigkeit wirkt sich im Quadrat aus 5

6 Geschwindigkeit / Wegstrecke Bremsablauf von 40 km/h auf 0 km/h Ansprechund Schwellzeit (max 0,6s) Geschwindigkeit [km/h] zurückgelegter Weg [m] Reaktionszeit m 11 m Verzögerung 3,1 m/s Zeit [s] 6

7 Bremsweg [m] Bremswege bei 30 und 40 km/h Verzögerung 2,8 m/s2 3,1 m/s2 5,0 m/s Ausgangsgeschwindigkeit [km/h] Von 30 auf 40 km/h verdoppelt sich der Bremsweg beinahe (Reaktionszeit nicht eingerechnet) s m = v 0 km h a m s 2 2 7

8 Übertragene Kraft vom Anhänger auf Traktor [kn] Gerechnete Übertragung Bremskräfte Durch Anhänger auf Traktor übertragene Kräfte 70 Anh 18 t, max Verz 38 % Anh 18 t, max Verz 50 % Anh 24 t, max Verz 38 % Anh 24 t, max Verz 50 % Gleitreibung Traktor 6 t Anhänger 24 t (20 % Adhäsion) Anhänger 18 t (25 % Adhäsion) Gleitreibung: Erreicht bei 80 % des Trakt. gew.= 47 kn Abbremsung [%] 8

9 Bremskraft Traktor + Deichselkraft [kn] Resultierende Kraft auf Reifen Zusätzliche Schubkräfte bringen Traktor in Gleitreibung 90 Einfluss der Deichselkraft auf Bremskräfte Traktor 7000 kg Gleitreibung (0,8 bis 0,9) unter optimalen Bedingungen Bremskraft Traktor + Deichselkraft 10 kn + Deichselkraft 20 kn + Deichselkraft 30 kn 0 0% 20% 40% 60% 80% Abbremsung Traktor [%] Bsp. Bei ca. 45 % Verzögerung und 30 kn auf Deichsel verliert Traktor Haftung (Gleitreibung) 9

10 Bremsversuche SMU, SLV, ART Kraft auf Bremspedal Luftdruck 1 Kraft auf Deichsel Marolf Radar Geschwindigkeit Rad Geschwindigkeit Luftdruck 2 Video 10

11 Deichselkraft [kn] Optimale Abstimmung zwischen Traktor und Anhänger wichtig Abbremsung Traktor 50% bei 6,5 bar Aussteuerdruck und unterschiedlichen Abbremsungen des Anhängers auf Zug Anhänger schiebt Abbremsung Anhänger bei 6,5 bar 38% 44% 50% 60% s s s s s s Zeit nach Bremsbeginn [s] 11

12 Verzögerung Traktor / Anhänger [%] Aussteuerdruck Traktor [bar] Traktor kann stärker Bremsen als Anhänger 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Zusammenspiel Traktor Anhänger Traktor John Deere ,5 bar Aussteuerung bei 50% Verzögerung Anhänger 38% Anhänger 50% Verzögerung- Traktor Aussteuerung- Traktor Verzögerung Traktor Aussteuerdruck Pedalkraft [N] Unterschiedliche maximale Verzögerungen = kritische Situation Bereich der Gleitreibung Verz. Anhänger 50% Verz. Anhänger 38 %

13 Theoretische Betrachtung des Anfahrens am Hang Rollwiderstand Hangabtriebskraft Anfahrkraft Anfahrkraft > Hangabtriebskraft + Rollwiderstand a Gewicht Traktor [kg] 5000 Stützlast [kg] 0 Anhängelast [kg] Steigung [%] 15 Widerstandsbeiwert [-] 0.03 Haftreibkoeffizient [-] 0.85 Gesamtgewicht [kg] Adhäsionsgewicht [%] 21% Hangabtriebskraft [N] Rollwiderstand [N] 6872 Anfahrkraft [N]

14 Messungen Gewicht Traktor [kg] 3290 (mit Fahrer) Stützlast [kg] 0 (Drehschemelanh.) Anhängelast [kg] Gesamtgewicht [kg] Adhäsionsgewicht [%] 21% Optimale Bedingungen - Kein Rückrollen - geringer Reifeninnendruck an Zugfahrzeug - geringer Rollwiderstand Anhänger - griffiger, sauberer und trockener Belag - Geübter Fahrer Achtung: - Strassenschäden - kein sicheres Gefühl 14

15 max. Anhängelast gebremst [kg] Traktoren haben hohe Anhängelasten gebremste Anhängelast im Verhältnis zu Leergewicht und Gesamtgewicht 40'000 35'000 30'000 25'000 20'000 15'000 10'000 5'000 0 max.gesamtgewicht max. Leergewicht 25 % Adhäsionsgewicht 21% Adhäsionsgewicht 0 5'000 10'000 15'000 max. Leergewicht / max Gesamtgewicht [kg] Übertragung von Stützlast auf den Traktor führt zu einer Verbesserung Datenquelle: Typenscheine 15

16 Schlussfolgerungen Steigerung von 28 t / 30 km/h auf 40 t / 40 km/h hat starke Auswirkungen auf Bremskräfte und Bremsweg Physikalisch gesehen gerät Traktor bei Vollbremsungen bei tiefem Adhäsionsgewicht und schwacher Anhängerbremse in Gleitreibung. Unterschiedliche Verzögerungen von Traktoren und Anhänger wirken sich negativ aus. Lastenregelung beim Anhänger ist wichtig Anspruchsvolle Interessenabwägung: Sicherheit - zusätzlichem Aufwand 16