WBS 3.1 Comparaison des mesures de l’adhérence disponible ...

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PROJET SARI - PREDIT 3

Surveillance Automatisée de la Route pour l’Information des

conducteurs et des gestionnaires

Thème 3 IRCAD –

WBS 3.1 Comparaison des mesures de l’adhérence disponible : Appareils d’auscultation et

véhicule 307 INRETS MA

Date : 14 Janvier 2009

Version : 1.3

Partenaires : INRETS MA, LCPC, LRPC Lyon, CAR&D, NEXYAD

Auteurs Contributeurs

Daniel LECHNER, Claire NAUDE Damien THOMAS, Loïc BAQUE, Olivier BELLOT (INRETS MA), Minh-Tan DO (LCPC) Michel GOTHIE, Véronique CEREZO (LRPC Lyon) Gilles SCHAEFER (SERA puis CAR&D), David CHARONDIERE, Marcus HEWAT, Thibaut SEMENCE (SERA puis OKTAL), Gérard YAHIAOUI, Johann BRUNET (NEXYAD),

Thème : IRCAD

Diffusion : Partenaires SARI

Financement : DRI - Direction de la Recherche et de l'Innovation

Responsable : Daniel LECHNER

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TABLE DES MATIERES

RESUME _________________________________________________________________ 5

SUMMARY________________________________________________________________ 5

1 SYNTHESE ______________________________________________________________ 7

1.1. Généralités __________________________________________________________ 7

1.2. Plan du rapport ______________________________________________________ 7

1.3. Le véhicule expérimental Peugeot 307 de l’INRETS MA ____________________ 7

1.4. Les différentes méthodes d'estimation de l'adhérence _______________________ 9 1.4.1. Estimation de l'adhérence par la méthode du modèle (SERA NEXYAD) _______ 9

Principe _______________________________________________________________ 9

Etat des lieux final de cette application_______________________________________ 9

1.4.2. Les autres méthodes d'estimation utilisées ______________________________ 10

1-5. Synthèse des enseignements ___________________________________________ 10

2 DONNEES DE L’ETUDE : MESURES D'ADHERENCE DES APPAREILS A GRAND

RENDEMENT ET PNEUMATIQUES UTILISES _______________________________ 13

2-1. Présentation des différents appareils ____________________________________ 13

2-2. Les pistes___________________________________________________________ 13

2-3. Comparaison des résultats de mesure ___________________________________ 15

2-2. Caractéristiques des pneus ____________________________________________ 19

3 ANALYSE DES FREINAGES A 100 KM/H ___________________________________ 21

3-1. Méthode ___________________________________________________________ 21

3-2. Analyse détaillée par planche pour les deux pneumatiques__________________ 22

3-3. Etablissement d’une hiérarchie entre les pistes ___________________________ 40

3-4. Affinage de la hiérarchie par tranches de vitesse lors du freinage ____________ 56

4 ANALYSE DES FREINAGES A 60 KM/H ____________________________________ 61

4-1. Analyse détaillée par planche pour les deux pneumatiques__________________ 61

4-2. Hiérarchie entre les pistes _____________________________________________ 77

5 ANALYSE DES FREINAGES SUR EPOXY __________________________________ 89

6 ANALYSE SPECIFIQUE DE LA NOUVELLE PISTE G DU LCPC DE NANTES __ 107

6-1. Analyse détaillée des freinages d'urgence sur les différentes planches________ 108

6-2. Hiérarchie entre les pistes ____________________________________________ 114

BIBLIOGRAPHIE ________________________________________________________ 119

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RESUME

Ce rapport présente une partie des travaux effectués dans le cadre du WBS 3.1 du projet IRCAD du programme SARI. Il est consacré à la comparaison des différentes méthodes d'estimation d'adhérence effectuées par le véhicule instrumenté Peugeot 307 de l'INRETS MA avec les mesures des différents appareils à grand rendement du réseau des Ponts et Chaussées, destinés à évaluer l’adhérence offerte par un revêtement de chaussée, VANI (GripTester) et SCRIM.

Ces travaux exploitent essentiellement une campagne d'essais menée en Septembre 2006 avec le véhicule 307 sur les planches de différentes adhérences des pistes du LCPC Nantes, pour deux montes de pneumatiques Viaxer de KLEBER et Energy de MICHELIN. Après une présentation des pistes et des caractéristiques des pneumatiques, ce rapport intègre 4 chapitres dédiés à l'analyse des données recueillies au cours des différents types d'essais : - freinages à 100 km/h, - freinages à 60 km/h, - freinages à plus basse vitesse sur Epoxy (très basse adhérence), - freinages sur la nouvelle piste G, composées de différentes sections se distinguant au niveau de la macrotexture (essais réalisés en Octobre 2007). Les nombreuses exploitations proposées montrent que les hiérarchies des différentes planches de revêtement en termes d'adhérence mobilisable telles qu'estimées, au travers d'une auscultation par les appareils à grand rendement VANI et SCRIM, ou par les différentes méthodes déduites des mesures disponibles sur la 307, différent de manière assez importante. De même les deux pneumatiques testés ont des comportements très fortement différenciés entre eux et selon les revêtements.

SUMMARY

This report presents a part of works made in the context of WBS 3.1 within the IRCAD project, part of the SARI program. It deals with the comparison of the different methods carried out with the laboratory vehicle Peugeot 307 from INRETS MA to evaluate friction with the measures of the different high efficiency machines from the “French Pont et Chaussées” network, intended for evaluating the friction provided by the road, VANI (GripTester) and SCRIM. This study mainly exploits tests performed in September 2006 with the vehicle 307 on LCPC Nantes tracks with different friction levels, for two tyres KLEBER Viaxer and MICHELIN Energy. After a presentation of tracks and tyre characteristics, this report is composed with 4 chapters intended for the analysis of recorded data from the different types of tests: - braking at 100 km.p.h., - braking at 60 km.p.h., - braking at lower speed on Epoxy (very low friction), - braking on the new G track, made up of different sections that differ each from the other by the macrotexture (tests run in October 2007). The numerous data processing exposed show that the hierarchy of the different tracks in term of available friction as estimated, by the high efficiency machines VANI and SCRIM, or by the different methods taking advantage from 307 measurements, differs significantly. The same conclusion is drawn for the two tyres tested that have quite different performances one from the other but also depending of the track surfaces.

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1 SYNTHESE

1.1. Généralités

L’objectif général du projet IRCAD, thème 3 du programme SARI, est la mise en place sur des itinéraires routiers d’un système d’information alertant au moment approprié le conducteur d’un risque de perte de contrôle de son véhicule. Le type de risque considéré ici est lié à une dégradation brutale de l’adhérence disponible par la pluie, comparée à un état sec, et aggravée par l’effet éventuel du vent.

IRCAD comporte une phase de recherche et de développement devant aboutir à des outils visant à établir un schéma itinéraire de niveaux de risque, utilisé pour l’implantation d'un système d’information. Ces outils ont deux fonctions "détection des zones de faible adhérence " et "évaluation du risque de perte de contrôle ".

Si cette dernière fonction est basée sur deux approches complémentaires, l'une utilisant des analyses statistiques de données d’accident, permettant d’établir un facteur de risque à partir de la connaissance des précipitations, de l’état de la route et du trafic (WBS 1.6), et l’autre utilisant des simulations du comportement d’un véhicule permettant de mieux comprendre l’influence mutuelle des attributs de la route (WBS 1.4, 1.5, 1.7), la fonction détection , en parallèle à un recueil de données météorologiques (WBS 2.2), est basée sur des outils de mesure d’adhérence .

Dans ce contexte, ce rapport présente une partie des travaux effectués dans le cadre du WBS 3.1 du projet IRCAD. Il est consacré à la comparaison de différentes méthodes d'estimation de l'adhérence mobilisable effectuées par le véhicule expérimental Peugeot 307 de l'INRETS MA, d'une part entre elles, et d'autre part avec les mesures des appareils à grand rendement du réseau des Ponts et Chaussées, destinés à évaluer l’adhérence offerte par un revêtement de chaussée : VANI (qui tire un GripTester) et SCRIM.

1.2. Plan du rapport

Ces travaux exploitent une campagne d'essais menée du 18 au 22 Septembre 2006 avec le véhicule Peugeot 307 de l'INRETS MA sur les planches de différentes adhérences des pistes du LCPC Nantes.

Le plan expérimental intégrait essentiellement des freinages à 100 km/h et à 60 km/h, sur les différentes pistes arrosées, pour deux montes de pneumatiques Viaxer de KLEBER et Energy de MICHELIN. Le chapitre 2 de ce rapport est une présentation des différentes pistes et des caractéristiques de ces deux pneumatiques. Les chapitres 3 et 4 sont consacrés à une analyse approfondie des freinages à 60 et 100 km/h.

Le chapitre 5 est, quant à lui, dédié à l'analyse de freinages à plus basse vitesse sur la piste L1 réalisée en Epoxy et représentative de très basses adhérences. Enfin le chapitre 6 est consacré à l'analyse d'essais de freinages sur la nouvelle piste G, composée de différentes sections se distinguant au niveau de la macrotexture. Il exploite des essais réalisés en Octobre 2007.

1.3. Le véhicule expérimental Peugeot 307 de l’INRE TS MA

Du fait de la richesse de son instrumentation, le véhicule expérimental Peugeot 307 de l’INRETS MA s'est retrouvé au cœur des projets RADARR et IRCAD du programme SARI. Son système d’acquisition comporte 128 voies analogiques et recueille les données issues des capteurs installés sur la 307 :

- les données classiques de la dynamique automobile (commandes du conducteur et sollicitations du véhicule),

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- des informations plus originales et complexes à obtenir comme le torseur des efforts à l’interface pneumatique – chaussée (moyeux dynamométriques), la trajectoire précise du véhicule (GPS centimétrique), ou la hauteur d’eau sur la chaussée,

- des informations complémentaires qui sont nécessaires dans le cadre d'IRCAD comme la vitesse et la direction du vent, dont la mesure a été perfectionnée par l'acquisition d'un anémomètre sonique 3D, sur un financement combiné IRCAD et RADARR.

Le logiciel d'acquisition de la 307 intitulé ORES a été entièrement refondu et développé entre 2005 et 2007 par Damien THOMAS, responsable informatique de l'Equipe Dynamique des véhicules de MA.

Figure 1-1 : Vue générale du véhicule Peugeot 307 de l'INRETS MA

Un système de filtres anti-repliement a été installé sur la 307 début 2005. Il comporte des modules de filtrage de 8 voies, que nous avons acheté au fur et à mesure de la disponibilité des budgets d'investissements des différentes tranches de RADARR et d'IRCAD. Nous disposons actuellement de 11 cartes opérationnelles soit 88 voies filtrées. Cet ajout a nécessité une refonte complète de la connectique du système d'acquisition, qui a été rationalisée et simplifiée en deux étapes :

- la première au cours des 6 premiers mois de l'année 2005. Les connecteurs LEMO ont été abandonnés au profit de BNC, et un certain nombre de boîtiers de conditionnement intermédiaires ont été mieux intégrés,

- la seconde au cours des 6 premiers mois de l'année 2007 au cours de laquelle l'ensemble des composants (PC, baies de filtrage, d'alimentation des capteurs, de gestion des moyeux, et de connectique intermédiaire) a été intégré dans des racks 19 pouces.

Le travail de conception et de validation du paramétrage de ce véhicule a également été poursuivi de 2005 à 2008. Il repose initialement sur des informations communiquées par le constructeur PSA, complétées notamment par une caractérisation élasto-cinématique des liaisons au sol, réalisée sur le véhicule lui-même, afin d’améliorer la qualité de ce paramétrage en tenant compte des spécificités du véhicule.

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1.4. Les différentes méthodes d'estimation de l'adh érence

Les appareils à grand rendement du réseau des Ponts et Chaussées, SCRIM, VANI et ADHERA ont fait l'objet d'une présentation détaillée dans le livrable 3-2A de Michel GOTHIE et Al [3]. Le lecteur intéressé peut donc se reporter à ce document, et nous n'y reviendrons pas dans le présent rapport.

1.4.1. Estimation de l'adhérence par la méthode du modèle (SERA NEXYAD)

Principe

Le principe de base de cette application, initiée dans le cadre du projet ARCOS Adhérence par un consortium associant SERA, NEXYAD, INRETS MA, HEUDIASYC/UTC, LCPC, ENSEEIHT et PSA, vise à estimer l'adhérence dans un véhicule instrumenté par la méthode du modèle . Elle consiste à faire fonctionner en parallèle une acquisition des principaux paramètres de la dynamique véhicule et une simulation "temps réel" pilotée par les commandes du conducteur mesurées sur le véhicule réel. Après reconstitution des différentes sources de perturbations (profil de la chaussée, vent…), la méthode consiste à attribuer les reliquats d'écarts entre acquisition et simulation à des variations d'adhérence. La comparaison entre le comportement réel du véhicule (données mesurées) et celui du modèle (simulateur de conduite temps réel) se fait principalement sur les taux de glissement longitudinaux et les angles de dérive, reconstitués à partir des mesures d’une part, et calculés par le modèle d’autre part. La figure 1-2 résume le principe de "l'Application Adhérence".

Figure 1-2 : Principe de la méthode du modèle utilisée pour le recalage d’adhérence

Etat des lieux final de cette application

Le livrable INRETS MA de la tranche 1 d'IRCAD (Livrable IRCAD WBS 2.1, Véhicule traceur pour le diagnostic de l'état d'adhérence d'un itinéraire, Daniel LECHNER, Claire NAUDE, Thomas MULLER et Al., 22 Mai 2006 [1]) a présenté de manière détaillée la méthode, son évolution et les meilleures performances du recalage d'adhérence obtenues notamment en freinages d'urgence.

Après pratiquement trois ans d'efforts, cette application ambitieuse, notamment puisque la méthode du modèle suppose un modèle et un paramétrage parfait, nous a donné des résultats satisfaisants lors de manœuvres induisant de fortes sollicitation s dynamiques du véhicule . Cependant les résultats en sollicitations progressives et modérée s restaient insuffisants , et aucun progrès complémentaire n'a pu être réalisé depuis cette époque, faute d'un programme finançant la poursuite du développement de cette application, et en raison des problèmes rencontrés par certains des partenaires (disparition de la société SERA, leader du consortium, à l'époque d'ARCOS Adhérence).

Cette méthode a par conséquent été utilisée en l'état en Septembre 2006 lors des essais exploités dans ce rapport.

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1.4.2. Les autres méthodes d'estimation utilisées

Les nombreux capteurs disponibles sur la 307 nous ont permis de mettre en œuvre deux autres méthodes d'estimation de l'adhérence dans le cadre de cette étude :

- Du fait que l'on exploite en majorité ici des freinages d'urgence avec ABS, l'adhérence utilisée se rapproche très fortement de l'adhérence disponible , à la marge de sécurité qu'intègre l'ABS de la 307. Ainsi le calcul de l'adhérence réellement utilisée au cours de ces freinages à partir des rapports Fx/Fz de chacune des roues, déterminés à partir des 4 roues dynamométriques équipant la 307, fournit une estimation de l'adhérence disponible.

- Après avoir constaté que les ampleurs réelles des amorces de blocage variaient d'une piste à l'autre, comme si l'ABS de la 307 développé par Bosch intégrait lui-même un estimateur de l'adhérence, nous avons eu l'idée de mettre en œuvre une méthode d'estimation à partir de l'analyse des amorces de blocage en cours de freinage. Dans le prolongement de ces investigations, nous avons également constaté que les allures des pressions de freinage appliquées par l'ABS sur les roues avant différaient d'une piste à l'autre, et étaient en partie également liées à l'adhérence offerte par la chaussée.

- Enfin, la mesure de la décélération moyenne du véhicule au cours d'un frei nage d'urgence avec ABS constitue également en soi une estimation de l'adhérence mobilisable sur les différentes pistes.

1-5. Synthèse des enseignements

Le premier constat concerne les mesures de Vani et Scrim : d'une part les valeurs fournies varient au long d'une piste donnée et d'autre part leurs moyennes donnent des hiérarchies différentes entre les pistes.

Les hiérarchies établies à partir des différentes méthodes mises en œuvre à partir des mesures effectuées sur la 307 sont différentes entre elles, différentes de celles de Vani et du Scrim, et surtout différentes entre les essais avec pneus Viaxer et Energy.

Le tableau suivant résume de manière colorée et synthétique les principaux résultats obtenus en terme de hiérarchie. Pour davantage de clarté, nous avons supprimé les lignes relatives à l'amorce du premier blocage ou à la pression moyenne de freinage des roues avant, qui sont un peu trop spécifiques à l'ABS de la 307. Ils figurent cependant dans les tableaux plus complets des chapitres 3 et 4.

Seule la piste C se distingue comme étant la plus adhérente, quelle que soit la méthode d’estimation de l’adhérence et même dans chaque tranche de vitesse du freinage 90-70 70-50 50-30 ou 30-10 km/h.

Pour les autres pistes, les positions relatives sont vraiment très variables selon le pneu et selon le critère de classement, et il n’est donc pas possible d’établir une hiérarchie nette entre les 7 pistes sur la base des valeurs moyennes sur l’intégralité du freinage.

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VANI C F A G E1 M2 L2

SCRIM F C G E1 L2 M2 A

Adhérence estimée / Callas C F L2 E1 G M2 A

Adhérence utilisée AVANT C E1 G F A L2 M2

Freinage 100 km/h

307 VIAXER

Décélération C E1 G A F M2 L2

Adhérence estimée / Callas C F L2 G M2 A E1

Adhérence utilisée AVANT F C L2 M2 G A E1

Freinage 100 km/h

307 ENERGY

Décélération F C L2 G M2 A E1

Adhérence estimée / Callas C M2 L2 A E1 G F

Adhérence utilisée AVANT C L2 E1 G M2 A F

Freinage 60 km/h

307 VIAXER

Décélération C M2 E1 L2 G A F

Adhérence estimée / Callas F C M2 G E1 A L2

Adhérence utilisée AVANT F C E1 L2 A G M2

Freinage 60 km/h

307 ENERGY

Décélération F C E1 L2 G A M2

Les essais réalisés sur la piste L1 en Epoxy, qui a de loin la plus faible adhérence du panel de pistes testées, montrent des résultats cohérents entre les différentes méthodes mises en œuvre par la Peugeot 307 de l'INRETS MA. Les différences de performances entre les pneumatiq ues Energy et Viaxer y sont importantes : L'application Adhérence situe les Viaxer entre 0.2 et 0.35, et les Energy à 0.2. Les méthodes reposant uniquement sur des mesures effectuées sur la 307 mettent en évidence le même type d'écarts : les niveaux d’adhérence utilisée varient entre 0.02 et 0.4 pour les Viaxer, et entre 0.02 et 0.2 pour les pneus Energy (à l'exception de la remontée finale). On retrouve un écart équivalent sur les décélérations.

Enfin en ce qui concerne la nouvelle piste G, dont nous avons testé 4 sections en Octobre 2007, uniquement à l'aide des méthodes reposant sur les mesures de la 307 et avec les pneus Energy, les niveaux de décélérations, d’adhérence utilisée à l’avant, de pressions de freinage aux roues avant, ainsi que les amorces de blocage des roues attestent toutes d’une hiérarchie bien marquée entre les 4 pistes : G1 G2 G3 G0 de la moins adhérente à la plus adhérente . Les mesures du GripTester confirment cette hiérarchie malgré des écarts moins nets d'une piste à l'autre.

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Figure 1-3 : 4 Freinages 307 Energy sur les piste G 1 G2 G3 G0 – Hiérarchie comparée entre 3 méthodes issues des mesures disponibles sur la 307 et les Adhérences

moyennes mesurées par le GripTester

En conclusion, l’ensemble de ces résultats et leur disparité montre la difficulté globale du problème de mesure ou d’estimation de l’adhérence. Le fait que les deux seuls appareils à grand rendement du réseau des Ponts et Chaussées, opérationnels et largement utilisés depuis des années, ne fournissent pas la même hiérarchie entre les planches des pistes de Nantes, est significatif de l’influence des hypothèses faites, des protocoles expérimentaux et des conditions de mesure.

La poursuite du développement de « l’application Adhérence » initiée par SERA-CD et NEXYAD aurait nécessité des moyens plus importants que ceux attribués aux partenaires dans IRCAD. Le fait que les membres de l’équipe de SERA-CD, leader du consortium à l’époque d’ARCOS, ont été dispersés suite à la disparition de cette société, laisse peu d’espoir de reprendre ces travaux.

Les résultats des mesures d’adhérences utilisées faites à l’aide des moyeux dynamométriques équipant la Peugeot 307 de l’INRETS MA ne sont pas contestables, cependant pour véritablement obtenir un chiffre représentatif de l’adhérence, il serait préférable d’adopter des protocoles spécifiques, comme du freinage frontal (limité au train avant), ce qui n’a pas été fait dans le cadre des essais présentés ici. Enfin les autres approches proposées l’ont été à titre de recherche exploratoire.

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2 DONNEES DE L’ETUDE : MESURES D'ADHERENCE DES APPA REILS A GRAND RENDEMENT ET PNEUMATIQUES UTILISES

2-1. Présentation des différents appareils

Les appareils SCRIM, VANI et ADHERA ont fait l'objet d'une présentation détaillée dans le livrable 3-2A de Michel GOTHIE et Al [3].

2-2. Les pistes

Figure 2-1 : Vue des pistes d’essais du LCPC de Nan tes

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Figure 2-2 : Dénomination et photographie des piste s du LCPC de Nantes

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2-3. Comparaison des résultats de mesure

Les données d’adhérence fournies par le LRPC de Lyon sont les suivantes :

- Scrim (CFT) sur 7 planches (sauf L1) avec résolution 10 m,

- GripTester (Vani, Equivalent CFT) 1 sens sur 7 planches (sauf L1) avec résolution 1 m,

- Adhera : une valeur de CFL roue bloquée à 4 vitesses sur 3 planches (A, G, E1)

Le SCRIM donne une mesure de la glissance chaussée mouillée à 60 km/h, c’est-à-dire la microtexture ou CFT, et la macrotexture ou PMP (RUGO), avec un mouillage de 0.5 mm.

Le Véhicule d’Analyse d’Itinéraire VANI tracte un appareil GripTester qui donne une mesure de la microtexture : CFL 5 km/h ou 30 km/h, avec pneu lisse et 15% de glissement, à une vitesse de 40 km/h et pour un pas de mesure de 1 m (rendu au pas de 5 m).

Les figures 2-3 et 2-4 présentent les adhérences Vani puis Scrim pour les 7 planches des pistes du LCPC de Nantes (hors Epoxy L1), et la figure 2-5 superpose les données des deux appareils pour comparaison.

Figure 2-3 : Résultats de la mesure de l'adhérence par le SCRIM sur les 7 planches des pistes du LCPC Nantes - C (rouge) E1 (vert) M2 (noi r) L2 (jaune) A (bleu) G (cyan) F

(magenta)

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Figure 2-4 : Résultats de la mesure de l'adhérence par le GRIPTESTER de VANI sur les 7 planches des pistes du LCPC Nantes - C (rouge) E1 (vert) M2 (noir) L2 (jaune) A

(bleu) G (cyan) F (magenta)

Figure 2-5 : Résultats de la mesure de l'adhérence sur les 7 planches des pistes du LCPC Nantes : Superposition SCRIM et GRIPTESTER de VANI

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Etant donné l'aspect complexe et même confus de cette fusion, la figure 2-6 a été faite en séparant chaque planche, et en ajoutant les données ADHERA disponibles pour les pistes E1, A et G pour 4 vitesses : 110, 90, 60 et 40 km/h.

Figure 2-6 : Comparaison des mesures de l'adhérence sur les 7 planches des pistes du LCPC Nantes : GRIPTESTER de VANI, SCRIM et ADHER A

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Ces données montrent une forte dispersion sur certaines pistes, avec des variations parfois brutales dont l’amplitude peut aller jusqu’à 0.34 pour Vani, par exemple pour la piste F, où l’on passe d’une adhérence de presque 1 à 0.66 en une dizaine de mètres.

Nous constatons également des différences de niveaux d’adhérence entre Vani et Scrim sur certaines pistes, notamment la piste A. Les niveaux d’adhérence Adhéra sur les pistes E1, A et G sont nettement inférieurs à Vani et Scrim, ce qui est logique puisqu'ils représentent des niveaux d'adhérence roue bloquée.

Nous présentons à la figure 2-7 un classement des pistes sur la base des moyennes et écarts-type des valeurs d’adhérence Vani et Scrim. Les couleurs utilisées reprennent celles des tracés des figures 2-3 à 2-6, un gris étant utilisé pour les tracés en noir.

VANI

SCRIM

PISTES Moyenne

Ecart type

Hiérarchie Moyenne

Ecart type

Hiérarchie

Hiérarchie globale Vani et Scrim

C Enduit

(0.8/1.5)

0.942

0.021

1

0.883

0.045

2

1

E1 BBSG (0/10)

0.841

0.028

5

0.798

0.033

4

4

M2 BBTM (0/6)

0.725

0.040

6

0.742

0.042

6

6

L1 Epoxy

L2 Sable enrobé

0.716

0.034

7

0.765

0.066

5

6

A Enrobé

drainant (0/6)

0.855

0.032

3

0.734

0.029

7

5

G Enrobé « basse

adhérence »

0.844

0.051

4

0.840

0.030

3

3

F Enrobé « haute

adhérence»

0.857

0.074

2

0.910

0.049

1

1

Figure 2-7 : Hiérarchie des pistes du LCPC de Nante s selon la moyenne et l’écart type des adhérences VANI et SCRIM

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2-2. Caractéristiques des pneus

Le plan expérimental pour la Peugeot 307 a consisté à réaliser pour deux pneumatiques différents (KLEBER VIAXER et MICHELIN ENERGY) sur les 8 planches les essais suivants :

- Démarrages sur sol sec et mouillé,

- Freinages sol mouillé à 60 km/h,

- Freinages sol mouillé à 100 km/h,

Des vitesses inférieures ont été adoptées pour l'Epoxy (planche L1), étant donné son très faible niveau d'adhérence.

Les caractéristiques longitudinales des deux pneumatiques utilisés, qui déterminent leur comportement en freinage, sont présentées (figures 2-8 et 2-9) et comparées (figure 2-10) ci-dessous.

La forme des courbes est nettement différente entre les deux pneus, avec notamment une pente à l’origine plus forte pour le pneu Energy, les maximums (µ max) sont très proches mais correspondent à un glissement plus faible pour le pneu Energy. De plus l’effort pour un glissement très important (µ bloq) est plus faible pour le pneu Energy, quelle que soit la charge verticale du pneu. Etant donné que l'Energy est de conception plus récente, on peut penser qu'il s'agit d'un choix volontaire du manufacturier, résultant d'un compromis global, intégrant le fait que l'ABS est devenu obligatoire sur tous les véhicules neufs en Europe à partir de l'été 2004.

Données d'adhérence du pneumatique307_7025.vhc

Roue : Gauche - Essieu : 1 - Pneu :195_65R15_Sec80

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

TGL (%)

Fx

(daN

)

Fx @ Fz 300

Fx @ Fz 450

Fx @ Fz 600

Prosper Truck and Bus 4.6 R31 INRETS Francais 29/01/2007 - 11:29:22

Figure 2-8 : Effort longitudinal du pneu VIAXER fon ction du taux de glissement pour

les trois charges verticales 300, 450 et 600 daN

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Données d'adhérence du pneumatique307_7025_reENE.vhc

Roue : Gauche - Essieu : 1 - Pneu :195_65R15_Sec80_Energy3_240_ca_re

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

Fx @ Fz 300

Fx @ Fz 450

Fx @ Fz 600


Figure 2-9 : Effort longitudinal du pneu ENERGY fon ction du taux de glissement pour

les trois charges verticales 300, 450 et 600 daN

Fx (TGL) VIAXER (trait épais) ENERGY (trait fin)

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100

TGL (%)

F

x (d

aN)

Fx @ Fz 300 (G.Fx ene)



Fx @ Fz 300 (G.Fx via)




Figure 2-10 : Comparaison des caractéristiques long itudinales des 2 pneus VIAXER

(trait épais) et ENERGY (trait fin)

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3 ANALYSE DES FREINAGES A 100 KM/H

3-1. Méthode

A partir des acquisitions et simulations effectuées dans la 307 lors de nos essais sur les pistes du LCPC Nantes, ou en mode rejeu, nous avons identifié trois méthodes alternatives d'estimation ou de calcul de l'adhérence :

- Estimation par l’application Adhérence intégrée au logiciel Callas (Méthode du modèle initiée par SERA – NEXYAD). Rappelons que le principe de base de cette application consiste à faire fonctionner en parallèle une acquisition des principaux paramètres de la dynamique véhicule et une simulation "temps réel" pilotée par les commandes du conducteur mesurées sur le véhicule réel. Après reconstitution des différentes sources de perturbations (profil de la chaussée, vent…), la méthode attribue les reliquats d'écarts entre acquisition et simulation à des variations de l'adhérence.

- Estimation à partir de l'analyse des amorces de blocage en cours de freina ge (ce qui sous-entend qu'un estimateur d'adhérence est intégré à l'ABS de la 307),

- Calcul de l'adhérence réellement utilisée au cours de ces freinages à partir des rapports Fx/Fz de chacune des roues déterminés à partir des 4 roues dynamométriques équipant la 307. Du fait que ces essais sont des freinages d'urgence avec ABS, l'adhérence utilisée se rapproche très fortement de l'adhérence disponible, à la marge de sécurité qu'intègre l'ABS.

Ces exploitations ont été faites sur l'ensemble des fichiers "eg" obtenus lors des essais de freinages à 100 km/h, réalisés en semaine 38 de l'année 2006 sur toutes les pistes de Nantes pour les 2 pneus Viaxer et Energy (Essais 6262, 6263 et 6264). La piste L1 en Epoxy sera traitée séparément, car étant donné son très faible niveau d'adhérence, les freinages y ont été effectués à des vitesses moindres. La liste de ces essais est récapitulée ci-dessous.

VIAXER :

6263_53_fre_mou_via_inv_C_100_2.eg

6263_52_fre_mou_via_inv_C_100_1.eg

6263_46_fre_mou_via_inv_E1_100_1.eg

6262_9_fre_mou_via_M2_100_1.eg

6263_42_fre_mou_via_inv_L2_100_1.eg

6262_16_fre_mou_via_A_100_1.eg

6262_17_fre_mou_via_G_100_1.eg

6262_19_fre_mou_via_F_100_1.eg

ENERGY :

6264_65_fre_mou_ene_inv_C_100_1.eg

6264_64_fre_mou_ene_inv_E1_100_1.eg

6264_18_fre_mou_ene_M2_100_1.eg

6264_58_fre_mou_ene_inv_L2_100_1.eg

6264_45_fre_mou_ene_A_100_1.eg

22

6264_39_fre_mou_ene_G_100_2.eg

6264_33_fre_mou_ene_F_100_2.eg

Rappel : un "eg" est un fichier de résultats de calcul de Callas temps réel (avec l’application Adhérence) qui contient également les acquisitions des mesures faites sur la 307.

3-2. Analyse détaillée par planche pour les deux pn eumatiques

Dans un premier temps des graphiques détaillés, dédiés à chacune des planches, ont été élaborés.

Ces essais n'ayant pas toujours correctement fonctionné en temps réel, la méthode utilisée a consisté, à l'aide du logiciel d'acquisition de la 307 ORES, à rejouer chacun de ces eg, avec une configuration homogène (travail effectué en Octobre 2006) de manière à en extraire les données utiles sous forme d’un fichier texte exploitable avec Matlab.

Ces rejeux ont été faits avec le paramétrage du véhicule 307 de cette époque (307_np_6262.vhc), les pneus adaptés (Viaxer modèle Callas, ou Energy modèle Pacejka selon les cas) et le sol adapté pour chaque planche, qui a été relevé par nos soins à l'aide du kit piéton de notre GPS centimétrique.

Les données nécessaires à la réalisation de ces planches de synthèse sont les suivantes :

- temps (calcul),

- codage (acquisition),

- seuil (acquisition),

- hauteurs d’eau Gauche et Droite, 0-1 et 0-10 mm (acquisition),

- 4 adhérences longitudinales AVG AVD ARG ARD estimées (application adhérence SERA-NEXYAD),

- commandes : braquage, accélérateur, papillon, effort frein, embrayage, 4 pressions de freinage (acquisition)

- vitesse longitudinale (V3) (acquisition)

- 2 vitesses de roues ARG et ARD (acquisition)

- 4 vitesses de roues AVG, AVD, ARG et ARD (acquisition)

- décélération longitudinale du véhicule au CDG (acquisition)

- 4 adhérences longitudinales AVG AVD ARG ARD utilisées.

Chaque planche de synthèse ci-dessous correspond à un essai de freinage à 100 km/h et présente, pour l’intervalle de temps du freinage, sur le graphique du haut :

- sur l’axe de gauche les 4 adhérences longitudinales estimées par l’application adhérence de Callas, la hauteur d’eau sous la roue gauche en mm, et les seuils magnétiques,

- sur l’axe de droite la vitesse longitudinale, la vitesse moyenne des roues arrière et les commandes du conducteur : papillon, accélérateur, embrayage et force de freinage. Ces échelles ont été adaptées pour que donner une vue globale de ces paramètres sur la partie inférieure de ce graphique du haut.

Et sur le graphique du bas :

- sur l’axe de gauche la vitesse (km/h) et les 4 vitesses de rotation des roues (rad/s), ainsi que les 4 adhérences longitudinales utilisées par les 4 roues, soit Fx/Fz en valeur absolue,

- sur l’axe de droite la décélération en m/s².

23

Concernant les essais de freinage à 100 km/h avec pneumatiques Via xer , nous constatons les points suivants :

- Il y a une forte dissymétrie entre les adhérences estimées (par l’application adhérence de Callas) AVG et AVD, l’adhérence AVG étant toujours presque constante à un niveau haut, proche de 1.2 quelle que soit la piste, et l’adhérence AVD évoluant davantage, sauf pour la piste C (constante proche de l’AVG), de manière oscillatoire et convergeant vers une valeur toujours inférieure à 1.2 : entre 0.95 et 1.1. Cette dissymétrie est un dysfonctionnement de l'application Adhérence, pour lequel nous n'avons pas d'explication à proposer.

- Les adhérences utilisées par les deux roues avant sont souvent proches l'une de l'autre (en tout cas beaucoup plus que les estimées). On constate quelques écarts sur certaines portions du freinage, qui peuvent atteindre jusqu'à 20 % notamment sur les planches E1, M2, L2 et F. On remarque cependant que ces écarts correspondent le plus souvent à une diminution du niveau d’adhérence utilisée, associée à une amorce de blocage de la roue concernée, suivie par une série d’oscillations. Ces dissymétries peuvent être liées soit à des hétérogénéités de l'adhérence des pistes elles-mêmes, soit à des variations de la hauteur d'eau présente localement. On retrouve également le fait que le niveau moyen augmente quasi systématiquement au cours du freinage, phénomène que nous avions déjà signalés dans l'analyse de freinage d'urgence dans le livrable 2-1 [1]. On constate cependant des variations dans l'allure de ces phénomènes avec parfois des augmentations régulières atteignant jusqu'à 20% au fil du freinage (pistes C, A ou G), un niveau presque constant avec une légère augmentation finale (piste E), ou même une inversion du phénomène (baisse finale) pour la piste F, alors que la force de freinage est maintenue. Les niveaux d'adhérence utilisée obtenus sont ainsi variables entre 0.9 et 1.4. Les adhérences utilisées présentent également des variations locales qui diffèrent d'une planche à l'autre. Sur la piste C, on constate des oscillations assez régulières, d'une fréquence de 2 à 3 Hz et de 0.1 à 0.15 d'amplitude de crête à crête, sans qu'il y ait d'amorce de blocage de roues. Sur les pistes E1, M2, L2, A et G, ces variations sont en relation directe avec des amorces de blocage, comme déjà signalé, par contre sur la piste F, les amplitudes de ces variations sont énormes, jusqu'à 0.5, et ne sont pas uniquement liées aux amorces de blocage.

- Il est intéressant de noter que les décélérations ne montrent pas des variations locales aussi intenses que les adhérences utilisées, elles sont dans l'ensemble assez stables, sans doute du fait que le cumul des efforts sur les 4 roues lisse les variations individuelles. On retrouve l'augmentation progressive de la décélération sur la plupart des planches, avec une valeur moyenne située entre -8 et -10 m/s² avec un gain d'un à deux m/s² au long du freinage, sauf pour la piste F, où la décélération augmente plusieurs fois en cours de freinage avant de rebaisser.

- La piste C est la seule piste sur laquelle les roues ne bloquent pas du tout en freinage. Sur les autres pistes, se produisent de multiples amorces de blocage des roues avant d’amplitudes variables.

Concernant les essais de freinage à 100 km/h avec pneumatiques Ene rgy , nous faisons les remarques suivantes :

- Les adhérences estimées AVG et AVD convergent davantage l’une vers l’autre qu'avec les VIAXER (sauf pistes C et M2). Les niveaux d’adhérence atteints sont toujours situés entre 0.9 et 1.1, sauf la roue AVG pour la piste C qui indique 1.2. On notera également que l'adhérence estimée de la roue AVG est située systématiquement à des niveaux très bas (entre 0.25 et 0.6) avant même le début de freinage. Cela est dû à une réponse incohérente de l'application au cours de la phase de démarrage sur chaussée sèche, qui estime des adhérences très faibles alors qu'il n'en est rien. Il convient de signaler que cette campagne d'essai a été pour nous la première occasion de changer les pneumatiques de la 307 en passant des Viaxer aux Energy, alors que toute la mise au point de l'application avait été faite en Viaxer. Cela illustre la trop grande sensibilité de cette application au moindre changement de paramètre, et par conséquent sa non opérationnalité en pratique, dans l'optique d'une utilisation à grand rendement.

- Les niveaux d’adhérence utilisée à l'avant sont situés entre 1 et 1.2. Ils présentent à la fois davantage de similitudes entre les 2 pneumatiques avant, et également moins de variations au cours du temps qu’en Viaxer, surtout sur les pistes C, E1, M2 et G. Sur les pistes A et F on constate au contraire un écart de 0.05 à 0.1 sur presque tout le freinage avec l'AVD supérieur à l'AVG. Sur la piste L2, on constate un écart ponctuel important autour de 25 s, sans autre explication qu'une réelle hétérogénéité intrinsèque de la piste. Par ailleurs on notera que la baisse de l'adhérence utilisée et de

24

la décélération, pour la piste C avant 33 s, résulte clairement d'une baisse de l'effort de freinage associé, et ne doit pas donner lieu à une interprétation en termes physiques.

- Les décélérations sont situées entre -8 et -9 m/s² : en effet elles ne dépassent pas 9 m/s² sur C, E1, M2 et A, et 9.5 sur F. Seules les pistes L2 et G ont permis des valeurs atteignant furtivement les 10 m/s².

- Globalement les roues avant bloquent nettement moins avec ces pneus Energy que lors des freinages en Viaxer : si aucun des 2 pneus ne bloque sur la piste C, on ne constate aucune amorce de blocage de roue sur les pistes E1 et F, et seulement quelques toutes petites amorces de blocage sur les pistes M2, L2 et A, alors qu'elles étaient nombreuses et amples sur les mêmes pistes en Viaxer. Seule la piste G permet de mettre en évidence deux nettes amorces de blocage en fin de freinage, associés à des oscillations très amples de l'adhérence utilisée et une baisse finale de la décélération, qui venait d'atteindre 10 m/s², comme signalé précédemment.

Cette différence de comportement des deux pneumatiques est particulièrement intéressante, si on la met en relation avec nos observations sur la comparaison des 2 modèles de pneumatiques : raideur de glissement supérieure pour l'Energy, niveau d'effort maximum comparable, et potentiel d'effort en roue bloquée inférieur pour l'Energy. On peut ainsi comprendre les choix de Michelin dans son compromis de performances : il peut sacrifier le µbloq puisque les autres caractéristiques de son pneu lui permet de minimiser les amorces de blocage, et par conséquent de ne pas solliciter les performances du pneumatique en blocage de roue. Par contre ce pneumatique devrait être déconseillé pour les véhicules anciens non pourvus de l'ABS.

25

VIAXER :

Figure 3-1 : 1 er Freinage 307 Viaxer à 100 km/h sur la piste C moui llée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

26

Figure 3-2 : 2 ème Freinage 307 Viaxer à 100 km/h sur la piste C moui llée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

27

Figure 3-3 : Freinage 307 Viaxer à 100 km/h sur la piste E1 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

28

Figure 3-4 : Freinage 307 Viaxer à 100 km/h sur la piste M2 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

29

Figure 3-5 : Freinage 307 Viaxer à 100 km/h sur la piste L2 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

30

Figure 3-6 : Freinage 307 Viaxer à 100 km/h sur la piste A mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

31

Figure 3-7 : Freinage 307 Viaxer à 100 km/h sur la piste G mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

32

Figure 3-8 : Freinage 307 Viaxer à 100 km/h sur la piste F mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

33

ENERGY :

Figure 3-9 : Freinage 307 Energy à 100 km/h sur la piste C mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

34

Figure 3-10 : Freinage 307 Energy à 100 km/h sur la piste E1 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

35

Figure 3-11 : Freinage 307 Energy à 100 km/h sur la piste M2 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

36

Figure 3-12 : Freinage 307 Energy à 100 km/h sur la piste L2 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

37

Figure 3-13 : Freinage 307 Energy à 100 km/h sur la piste A mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

38

Figure 3-14 : Freinage 307 Energy à 100 km/h sur la piste G mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

39

Figure 3-15 : Freinage 307 Energy à 100 km/h sur la piste F mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

40

3-3. Etablissement d’une hiérarchie entre les piste s

Pour chaque planche et chaque pneu, on détermine :

- à partir des graphiques synthétiques, la valeur moyenne d’adhérence estimée par l’application Adhérence de Callas temps réel (roues avant),

- à partir de calculs complémentaires sur les données expérimentales :

- le rapport de la valeur moyenne de diminution de vitesse de rotation de la roue lors de la première amorce de blocage par rapport à la vitesse en début de blocage de roue (exprimée en %).

R = (Dh x 100) / H

Cette méthode est explicitée sur le graphique de la figure 3-16. Nous avons eu cette idée d'exploitation, après avoir constaté que les ampleurs des amorces de blocage variait d'une piste à l'autre, comme si l'ABS de la 307 développé par Bosch intégrait lui-même un estimateur de l'adhérence.

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

24 24.5 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29

Temps (s)

Vite

sse

de r

otat

ion

roue

(tr

/min

)

Vitesse de rotation/Essieu 1/Gauche

Vitesse de rotation/Essieu 1/Droite

Vitesse de rotation/Essieu 2/Gauche

Vitesse de rotation/Essieu 2/Droite

Custom/Acqui Traitée/RotRoues/Vrot AVG

Custom/Acqui Traitée/RotRoues/Vrot AVD

Custom/Acqui Traitée/RotRoues/Vrot ARG

Custom/Acqui Traitée/RotRoues/Vrot ARD

Figure 3-16 : Vitesses de rotation des roues calcul et mesure lors d’un freinage 307 : amplitude de la première amorce de blocage de roue

- la valeur moyenne de l’adhérence réellement utilisée pendant le freinage, c’est-à-dire le rapport Fx / Fz (en valeur absolue) calculé à partir des efforts mesurés par les moyeux dynamométriques.

Ces valeurs ont été regroupées dans un tableau et analysées afin d’établir une hiérarchie entre les pistes sur la base des données mesurées. La hiérarchie des pistes faite à partir des valeurs moyennes des adhérences Vani d’une part et des adhérences Scrim d’autre part a été intégrée au tableau pour comparaison.

Dh

H

41

TABLEAU RECAPITULATIF DES NIVEAUX D’ADHERENCES ESTI MEE ET UTILISEE, VITESSES DE ROUES

VIA VANI SCRIM ENE PISTE

A

dhér

ence

es

timée

Vit

rot

roue

1èr

e am

orce

de

bloc

age

(%)

A

dhér

ence

ut

ilisé

e

M

oy c

alcu

l E

cart

type

Hié

rarc

hie

Moy

cal

cul

Eca

rt ty

pe

Hié

rarc

hie

H

iéra

rchi

e gl

obal

e V

ani e

t S

crim

A

dhér

ence

es

timée

Vit

rot

roue

1èr

e am

orce

de

bloc

age

(%)

A

dhér

ence

ut

ilisé

e

C Enduit

(0.8/1.5)

1.22 1.27 0.942 0.021

1 0.883 0.045

2 1 1.1 6 1.14

E1 BBSG (0/10)

1.03 20 1.13 0.841 0.028

5 0.798 0.033

4 4 0.89 1.03

M2 BBTM (0/6)

0.9 31 1.05 0.725 0.040

6 0.742 0.042

6 6 0.96 23 1.11

L2 Sable

enrobé

1.05 26 1.07 0.716 0.034

7 0.765 0.066

5 6 1 24 1.11

A Enrobé drainant

(0/6)

0.92 41 1.1 0.855 0.032

3 0.734 0.029

7 5 0.91 10 1.1

G Enrobé « basse

adhérence »

0.95 43 1.12 0.844 0.051

4 0.840 0.030

3 3 0.98 10

1.1

F Enrobé « haute

adhérence »

1.1 24 1.01 0.857 0.074

2 0.910 0.049

1 1 1.04 1.19

43

Ces données de comparaisons chiffrées sont complétées par des figures synthétiques des données mesurées pour les 7 pistes (en 2 parties), d’abord pour les essais en Viaxer puis en Energy. On notera que ces traitements n'utilisent que des données mesurées sur la 307, et que l'application Adhérence SERA-NEXYAD n'y figure pas. Le lecteur peut se reporter aux commentaires faits au paragraphe 3-2, qui sont aussi pertinents pour cette nouvelle représentation qui compare les planches entre elles.

La différence de comportement entre les pneumatiques Energy et Viaxer, avec en particulier un nombre plus important et des amplitudes de blocages de roues beaucoup plus grandes, est ici encore plus clairement mise en évidence, par la comparaison des colonnes de gauche des premiers graphiques de chaque pneumatique.

On observe également le lien plus direct entre le léger gain en décélération pour l'Energy et l'allure plus régulière de ce paramètre du fait des amorces de blocage moins nombreuses.

44

Figure 3-17 : Comparaison des freinages 307 Viaxer à 100 km/h sur les pistes C, E1, M2 et L2 – Vitesse longi, vitesses de rotation des roues et adhérences utilisées

45

Figure 3-18 : Comparaison des freinages 307 Viaxer à 100 km/h sur les pistes C, E1, M2 et L2 – Pressions de freinage, décélération

PISTES

C : Enduit (0.8/1.5)

E1 : BBSG (0/10)

M2 : BBTM (0/6)

L2 : Sable enrobé

46

Figure 3-19 : Comparaison des freinages 307 Viaxer à 100 km/h sur les pistes A,G et F – Vitesse longi, vitesses de rotation des roues et adhérences utilisées

47

PISTES

A : Enrobé drainant (0/6)

G : Enrobé « basse adhérence »

F : Enrobé « haute adhérence »

Figure 3-20 : Comparaison des freinages 307 Viaxer à 100 km/h sur les pistes A, G et F – Pressions de freinage, décélération

48

ENERGY :

Figure 3-21 : Comparaison des freinages 307 Energy à 100 km/h sur les pistes C, E1, M2 et L2 – Vitesse longi, vitesses de rotation des roues et adhérences utilisées

49

Figure 3-22 : Comparaison des freinages 307 Energy à 100 km/h sur les pistes C, E1, M2 et L2 – Pressions de freinage, décélération

PISTES

C : Enduit (0.8/1.5)

E1 : BBSG (0/10)

M2 : BBTM (0/6)

L2 : Sable enrobé

50

Figure 3-23 : Comparaison des freinages 307 Energy à 100 km/h sur les pistes A,G et F – Vitesse longi, vitesses de rotation des roues et adhérences utilisées

51

PISTES




Figure 3-24 : Comparaison des freinages 307 Energy à 100 km/h sur les pistes A, G et F – Pressions de freinage, décélération

Cette étude a été également complétée par un calcul des moyennes lors du freinage (entre 90 et 10 km/h) :

- des estimations de l’adhérence utilisée (Avant, Arrière, et 4 roues),

- de l’accélération longitudinale,

- des pressions de freinage (Avant, Arrière, et 4 roues),

52

d’abord pour les freinages avec pneu Viaxer, puis avec pneus Energy.

La comparaison de ces données expérimentales moyennées pour les différentes pistes est présentée aux figures 3-25 et 3-26 pour les pneumatiques VIAXER puis ENERGY.

Figure 3-25 : Freinages 307 Viaxer à 100 km/h sur l es 7 pistes C, E1, M2, L2, A, G et F – Moyennes des adhérences longitudinales utilisées (A V, AR, 4 roues), de la

décélération et des pressions de freinage (AV, AR, 4 roues)

53

Figure 3-26 : Freinages 307 Energy à 100 km/h sur l es 7 pistes C, E1, M2, L2, A, G et F – Moyennes des adhérences longitudinales utilisées (AV, AR, 4 roues), de la


54

Le tableau et les graphiques précédents permettent d’établir les hiérarchies suivantes (de la piste la plus adhérente à la moins adhérente) :



1ère amorce de blocage roue C E1 L2 M2 F G A

Adhérence utilisée AVANT C E1 G F A L2 M2

Décélération C E1 G A F M2 L2

Freinage 100 km/h

307 VIAXER

Pression de freinage AVANT C E1 L2 M2 G F A

1ère amorce de blocage roue F E1 C A G M2 L2

Adhérence utilisée AVANT F C L2 M2 G A E1

Décélération F C L2 G M2 A E1

Freinage 100 km/h

307 ENERGY

Pression de freinage AVANT F A L2 C E1 M2 G

On constate déjà qu’entre Vani et Scrim la hiérarchie des pistes n’est pas vraiment la même : inversion de C et F, de M2 et L2, et grosse différence de positionnement de la piste A, en troisième position derrière C et F d’après Vani et en dernière position d’après Scrim.

La hiérarchie établie à partir des mesures 307 est encore différente, en particulier entre les essais avec pneus Viaxer et Energy.

Pour le pneu Viaxer , la piste C est la plus adhérente selon tous les critères, comme d’après la mesure Vani, et se trouve en deuxième d’après la mesure Scrim, et la seconde est toujours E1 (qui vient plus tard pour Vani et Scrim).

Pour le pneu Energy , la piste la plus adhérente est la piste F, comme pour le Scrim, et en seconde position d’après Vani, alors qu’en Viaxer elle n’est que 4ème, 5ème ou 6ème selon le critère. L’adhérence utilisée par les roues avant et la décélération donne la piste C en deuxième; le critère de la première amorce de blocage d’une roue et la pression de freinage moyenne avant ne la classe que 3ème derrière E1 ou 4ème derrière A et L2.

Pour les autres pistes, les positions relatives sont vraiment très variables selon le pneu et selon le critère de classement, et il n’est donc pas possible d’établir une hiérarchie nette entre les 7 pistes. Seule la piste C se distingue comme étant la plus adhérente.

Par ailleurs, le fait que la moyenne des pressions de freinage sur les roues avant (intégrant le fonctionnement de l'ABS) est parfois en accord avec les autres méthodes d'estimation de l'adhérence est une confirmation que l'ABS de la 307 développé par Bosch intègre un estimateur de l'adhérence qui apparaît performant, même s'il est parfois pris en défaut.

Les différences importantes de hiérarchie des pistes selon le type de pneu, outre les différences intrinsèques entre les deux pneumatiques, peuvent sans doute être en partie également influencées par les conditions d’essai différentes entre les deux : jour, hauteurs d’eau, ou positionnement du freinage sur la piste.

55

A titre d'approfondissement, nous avons tiré parti des données disponibles pour investiguer ce dernier point : nous avons superposé les trajectoires GPS brutes des essais de freinage à 100 km/h en Viaxer et en Energy, uniquement pour la piste F, qui met en évidence les plus fortes différentes entre les 2 pneumatiques (figure 3-27). Compte tenu de la configuration des pistes, les essais débutent sur une piste décalée et le conducteur se place dans l’axe de la piste F en cours d’essai. Cette figure permet de constater que le conducteur n’a pas tourné au même niveau pour les deux essais et que la fin du freinage en Viaxer est située 19 m après la fin du freinage en Energy. Il convient également de signaler que le seuil précédent de peu le freinage (visible sur les figures 3-8 et 3-15) correspond au début de la piste F. On constate que le freinage en Energy débute juste après le seuil, et le freinage en Viaxer environ 1 s après le seuil, ce qui correspond à 100 km/h à environ 28 m. Le seuil a été repéré sur cette figure 74 m avant la fin du freinage en Energy.

Trajectoire GPS brutes des essais de freinage à 100km/h Via xer et Energy

247260

247280

247300

247320

247340

247360

247380

247400

297700 297750 297800 297850 297900 297950 298000 298050 298100 298150 298200

X (m)

Y (

m)

EnergyViaxer

19 m

Seuil début piste F

74 m

Figure 3-27 : Superposition des freinages à 100 km/ h sur la piste F – Pneu Viaxer (magenta) Pneu Energy (bleu)

On en déduit les positions des fins de freinages sur le graphique 3-28 des adhérences Vani et Scrim sur la piste F. L’adhérence selon le GripTester de Vani dans cette zone varie entre 0.97 et 0.8.

56

Figure 3-28 : Positions en fin de freinage à 100 km /h sur la piste F (Essais en Viaxer et en Energy), par rapport aux données d’adhérence VAN I (-) et SCRIM (--)

Cette analyse montre que la variation d’adhérence au long d'une même piste peut par conséquent également contribuer à expliquer en partie les différences observées en essais entre les deux pneus.

La difficulté à établir une hiérarchie à partir des valeurs moyennes sur l’ensemble du freinage ou concernant la première amorce de blocage de roue nous a conduit à étudier les données intéressantes par tranches de vitesse.

3-4. Affinage de la hiérarchie par tranches de vite sse lors du freinage

Cette exploitation a été réalisée uniquement pour les essais avec les pneus Viaxer . Elle utilise les données suivantes :

- temps, - vitesse longitudinale V3 (acquisition), - 4 adhérences longitudinales estimées, - 4 adhérences utilisées (Fx/Fz acquisition), - 4 vitesses de rotation des roues (acquisition), - 4 vitesses de rotation des roues calculées, - 4 TGL acquisition, - 4 TGL calcul.

Les moyennes de certaines de ces données ont été calculées et tracées pour 4 tranches de vitesse : 90-70, 70-50, 50-30, 30-10 km/h :

- d’abord pour chaque freinage : pour les 4 roues, les vitesses de roues calcul et acquisition, moyennes des taux de glissements calcul et acquisition, adhérences estimées et utilisées,

- ensuite sur un même graphique les moyennes des adhérences longitudinales estimées, puis utilisées, pour chaque freinage (donc pour chaque piste).

On ne présente ici que les adhérences longitudinales estimées (figure 3-29) et utilisées (figure 3-30) pour toutes les pistes.

Fin freinage Energy

Fin freinage Viaxer

57

Le tableau suivant donne les hiérarchies observées pour les deux roues avant pour l’adhérence estimée (Callas) et l’adhérence utilisée (Fx/Fz moyeux) :

Tranche de vitesse

Adhérence estimée Adhérence utilisée

90-70 C L2 M2 F E1 G A C E1 F M2 G A L2

70-50 C F E1 L2 M2 G A C F G E1 A L2 M2

50-30 C F E1 L2 G M2 A C E1 G F A L2 M2

30-10 C E1 L2 F G A M2 C G A E1 L2 M2 F

Nous remarquons en particulier que C est la piste la plus adhérente quelle que soit la méthode d’estimation de l’adhérence et dans chaque tranche de vitesse.

D’une manière générale le classement est assez différent pour les autres pistes entre adhérence estimée par l’application adhérence de Callas et adhérence utilisée par les pneus d’après les mesures des moyeux dynamométriques, même au sein d’une même tranche de vitesse.

La hiérarchie des autres pistes change selon la tranche de vitesse. On peut tout de même regrouper les tranches de vitesses en milieu de freinage : 70-50 et 50-30, qui mise à part une inversion entre 2 pistes donnent la même hiérarchie : C / F / E1 / L2 / M2 ou G / G ou M2 / A pour l’adhérence estimée à l’avant par Callas, C / F ou E1 / G / E1 ou F / A / L2 / M2 pour l’adhérence utilisée par les roues avant.

Le positionnement de certaines pistes évoluant de manière progressive au cours du freinage, par exemples celui de M2 selon l’adhérence estimée (de moins en moins adhérente) ou celui de G, de A et de L2 selon l’adhérence utilisée (de plus en plus adhérente), on peut se demander si c’est dû à une différence de comportement entre les phases du freinage (début, milieu, fin) ou à une évolution de l’adhérence réelle de la piste.

Les mesures de Vani et Scrim varient sur une piste donnée, parfois rapidement, mais la corrélation n’est pas évidente. La similitude de classement des pistes entre les 2 tranches de vitesse centrales fait plutôt penser à une variation du comportement des pneus selon la phase du freinage : début – milieu – fin. Reste alors à savoir dans quelle phase du freinage le comportement du pneu traduit le mieux l’adhérence réelle.

58

Figure 3-29 : Freinages 307 Viaxer à 100 km/h sur l es 7 pistes C, E1, M2, L2, A, G et F –

Moyennes des adhérences longitudinales ESTIMEES des 4 roues par tranches de vitesse 90-70 70-50 50-30 30-10 km/h

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Figure 3-30 : Freinages 307 Viaxer à 100 km/h sur l es 7 pistes C, E1, M2, L2, A, G et F –

Moyennes des adhérences longitudinales UTILISEES de s 4 roues par tranches de vitesse 90-70 70-50 50-30 30-10 km/h

61

4 ANALYSE DES FREINAGES A 60 KM/H

4-1. Analyse détaillée par planche pour les deux pn eumatiques

De même que pour les freinages à 100 km/h, nous présentons pour les freinages à 60 km/h des graphiques détaillés par essai, sur les 7 pistes et pour les deux pneumatiques Viaxer et Energy (figure 4-1 à 4-15).

A propos des freinages à 60 km/h avec pneumatiques Viaxer , nous remarquons les points suivants :

- L’adhérence estimée (par l’application adhérence de Callas) à l’AVG reste constante ou presque vers 1.2, sauf sur les pistes G et F où elle baisse respectivement jusqu’à 1.1 et 1 en deux temps à partir du milieu du freinage. L’adhérence estimée à l'AVD par contre ne reste constante (1.25) que sur la piste L2. Sur les autres pistes elle baisse jusqu’à une valeur située entre 1 et 1.15.

Les niveaux d’adhérence utilisée varient entre 0.8 et 1.25, entre les différentes pistes et au cours d’un même freinage. Sur toutes les pistes les freinages induisent des amorces de blocage de roue, sauf sur un des deux essais sur la piste L2, mais la vitesse de cet essai est inférieure à 60 km/h : plutôt vers 45 km/h, et l'ABS ne s'y est manifestement pas déclenché. Même sur la piste C, où aucun blocage n'apparaissait à 100 km/h, on relève cette fois des amorces de blocage. L'allure des signaux d'adhérence utilisée est relativement comparable à celle des freinages à 100 km/h pour les pistes M2, A, G et F, les autres sont assez différentes.

- Les niveaux de décélération sont tous situés entre -8 et -10 m/s², mais ne dépassent pas -9 m/s² pour les pistes L2, G et F. Ils sont tout à fait comparables en ordre de grandeur à ceux obtenus à 100 km/h. Même si les remontées finales sont parfois légèrement différentes, il n'apparaît pas évident d'évoquer une baisse des performances en fin de freinage à 100 km/h, du fait d'un échauffement supérieur du pneumatique.

- De même que pour les freinages à 100 km/h, les amorces de blocage des roues entraînent une diminution du niveau d’adhérence utilisée de la roue concernée et des oscillations, d’où les écarts d’adhérence utilisée entre les deux roues avant. Le niveau moyen d’adhérence utilisée baisse pendant l’amorce de blocage de la roue et remonte progressivement par la suite, jusqu’à l’amorce de blocage suivante.

Concernant les freinages à 60 km/h avec pneumatiques Energy :

- Les adhérences estimées pour les deux roues avant convergent l’une vers l’autre dans tous les freinages sauf sur la piste A où elles se croisent pour atteindre 1.05 à l’avant gauche et 0.97 à l’avant droit.

- Les niveaux d’adhérence utilisée sont plutôt légèrement plus élevés qu’en Viaxer : entre 0.8 et 1.4, avec plusieurs essais entre 1.2 et 1.4 (surtout les pistes C et F), et ceci est beaucoup lié au nombre inférieur de blocages de roues, comme pour les freinages à 100 km/h. On observe en outre le même phénomène de diminution du niveau d’adhérence utilisée corrélé à l’amorce de blocage de la roue.

- Les niveaux de décélération sont également situés entre -8 et -9 m/s², avec des valeurs jusqu'à -10 m/s² pour les pistes C, M2 et F. Là encore pas d'écarts très significatifs par rapport aux freinages à 100 km/h.

- Comme pour les freinages à 100 km/h, les roues équipées de pneus Energy bloquent moins que les Viaxer : pas d’amorce de blocage sur la piste G, des micro-amorces de blocages sur les pistes E1, L2, et F, une amorce de blocage de la roue AVG sur la piste M2, et de la roue ARG sur la piste A. Par contre on retrouve cette fois une amorce de blocage pour la piste C, alors qu'il n'y en avait pas à 100 km/h : on observe donc globalement davantage de blocages en pneu Energy à 60 qu'à 100 km/h, point pour lequel il est difficile d'avancer une explication cohérente.

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VIAXER :

Figure 4-1 : Freinage 307 Viaxer à 60 km/h sur la p iste C mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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Figure 4-2 : Freinage 307 Viaxer à 60 km/h sur la p iste E1 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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Figure 4-3 : Freinage 307 Viaxer à 60 km/h sur la p iste M2 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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Figure 4-4 : 1 er Freinage 307 Viaxer à 60 km/h sur la piste L2 moui llée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

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Figure 4-5 : 2 ème Freinage 307 Viaxer à 60 km/h sur la piste L2 moui llée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

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Figure 4-6 : Freinage 307 Viaxer à 60 km/h sur la p iste A mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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Figure 4-7 : Freinage 307 Viaxer à 60 km/h sur la p iste G mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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Figure 4-8 : Freinage 307 Viaxer à 60 km/h sur la p iste F mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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ENERGY :

Figure 4-9 : Freinage 307 Energy à 60 km/h sur la p iste C mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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Figure 4-10 : Freinage 307 Energy à 60 km/h sur la piste E1 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

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Figure 4-11 : Freinage 307 Energy à 60 km/h sur la piste M2 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

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Figure 4-12 : Freinage 307 Energy à 60 km/h sur la piste L2 mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, dé célération et vitesses de roues

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Figure 4-13 : Freinage 307 Energy à 60 km/h sur la piste A mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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Figure 4-14 : Freinage 307 Energy à 60 km/h sur la piste G mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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Figure 4-15 : Freinage 307 Energy à 60 km/h sur la piste F mouillée– Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse, décéléra tion et vitesses de roues

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4-2. Hiérarchie entre les pistes

Les figures suivantes présentent de manière synthétique, comme pour les freinages à 100 km/h, les données mesurées les plus pertinentes pour établir une hiérarchie en terme d’adhérence, d’abord pour les essais avec pneus Viaxer puis Energy.

Comme indiqué au paragraphe 3-3 pour le cas des freinages à 100 km/h, on rappelle que ces traitements n'utilisent que des données mesurées sur la 307, et que l'application Adhérence SERA-NEXYAD n'y figure pas. Le lecteur peut se reporter aux commentaires faits au paragraphe 4-1, qui sont aussi pertinents pour cette nouvelle représentation qui compare les planches entre elles.

On remarquera également, surtout pour les pneus Viaxer, que les amplitudes relatives des amorces de blocage sont très proches pour les freinages à 1 00 et à 60 km/h sur une même piste (comparaison des figures 4-16 et 4-18 à 3-17 et 3-19).

L'examen comparé approfondi des figures de décélération (Viaxer 3-18 et 3-20 à 100 et 4-17 et 4-19 à 60 km/h, Energy 3-22 et 3-24 à 100 et 4-21 et 4-23 à 60 km/h) montre que si les décélérations entre les freinages à 100 et 60 km/h sont quasiment identiques en Viaxer, elles sont très légèrement supérieures à 60 km/h qu'à 100 km/h avec les pneumatiques Energy.

78

Figure 4-16 : Comparaison des freinages 307 Viaxer à 60 km/h sur les pistes C, E1, M2 et L2 – Vitesse longi, vitesses de rotation des rou es et adhérences utilisées

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PISTES

C : Enduit (0.8/1.5)

E1 : BBSG (0/10)

M2 : BBTM (0/6)

L2 : Sable enrobé

Figure 4-17 : Comparaison des freinages 307 Viaxer à 60 km/h sur les pistes C, E1, M2 et L2 – Pressions de freinage et décélération

80

Figure 4-18 : Comparaison des freinages 307 Viaxer à 60 km/h sur les pistes A, G et F – Vitesse longi, vitesses de rotation des roues et adhérences utilisées

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PISTES




Figure 4-19 : Comparaison des freinages 307 Viaxer à 60 km/h sur les pistes A, G et F – Pressions de freinage et décélération

82

ENERGY

Figure 4-20 : Comparaison des freinages 307 Energy à 60 km/h sur les pistes C, E1, M2 et L2 – Vitesse longi, vitesses de rotation des rou es et adhérences utilisées

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PISTES

C : Enduit (0.8/1.5)

E1 : BBSG (0/10)

M2 : BBTM (0/6)

L2 : Sable enrobé

Figure 4-21 : Comparaison des freinages 307 Energy à 60 km/h sur les pistes C, E1, M2 et L2 – Pressions de freinage et décélération

84

Figure 4-22 : Comparaison des freinages 307 Energy à 60 km/h sur les pistes A, G et F – Vitesse longi, vitesses de rotation des roues et adhérences utilisées

85

PISTES




Figure 4-23 : Comparaison des freinages 307 Energy à 60 km/h sur les pistes A, G et F – Pressions de freinage et décélération

Le calcul des moyennes lors du freinage (entre 50 et 10 km/h cette fois-ci) a été fait pour les adhérences utilisées, l’accélération longitudinale et les pressions de freinage, d’abord pour les freinages avec pneus Viaxer, puis avec pneus Energy.

La comparaison de ces données expérimentales moyennées pour les différentes pistes est présentée aux deux figures 4-24 et 4-25.

86

Figure 4-24 : Freinages 307 Viaxer à 60 km/h sur le s 7 pistes C, E1, M2, L2, A, G et F – Moyennes des adhérences longitudinales utilisées (A V, AR, 4 roues), de la


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Figure 4-25 : Freinages 307 Energy à 60 km/h sur le s 7 pistes C, E1, M2, L2, A, G et F – Moyennes des adhérences longitudinales utilisées (A V, AR, 4 roues), de la


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Des graphiques précédents nous déduisons les hiérarchies suivantes (de la piste la plus adhérente à la moins adhérente) :



Amorces de blocage roues

F A E1 C G M2 L2

Adhérence utilisée AVANT

C L2 E1 G M2 A F

Décélération C M2 E1 L2 G A F

Freinage 60 km/h

307 VIA

Pression de freinage AVANT

M2 L2 C E1 A G F

Amorces de blocage roues

C M2 A E1 F L2 G

Adhérence utilisée AVANT

F C E1 L2 A G M2

Décélération F C E1 L2 G A M2

Freinage 60 km/h

307 ENE

Pression de freinage AVANT

F L2 A C E1 M2 G

Nous faisons pour les freinages à 60 km/h les mêmes constatations qu’à 100 km/h :

- les hiérarchies sont différentes entre les essais en Viaxer et en Energy, et notamment la piste la plus adhérente est aussi la piste C (sauf en pression de freinage et pour les amorces de blocage des roues) en Viaxer et la piste F en Energy,

- la piste C est classée deuxième en Energy pour le critère de l’adhérence utilisée avant et pour la décélération.

Nous relevons également les différences suivantes :

- alors que la piste F apparaît globalement comme la plus adhérente (1ère pour le SCRIM, seconde pour VANI, 1ère pour une majorité de critères en pneu Energy aussi bien à 100 qu'à 60 km/h), elle n'apparaît qu'en milieu de tableau en Viaxer pour les freinages à 100 km/h, et même dernière selon 3 de nos critères (dont les adhérences utilisées et la décélération qui sont peu contestables) pour les freinages à 60 km/h. Nous serions très intéressés d'avoir un retour du manufacturier sur un tel constat.

- la piste E1 n’est pas en deuxième position en Viaxer (comme lors des freinages à 100), mais seulement en 3ème ou 4ème position derrière L2 et/ou M2.

En comparant ces hiérarchies avec celles obtenues pour les freinages à 100 km/h, le constat un peu général est que même pour un même critère les classements sont assez différents. Cela peut s’expliquer soit par un échauffement supérieur du pneu au long du freinage à 100 km/h, ce qui modifie son comportement par la suite, soit par des faibles variations réelles de l’adhérence des différentes pistes.

89

5 ANALYSE DES FREINAGES SUR EPOXY

Pour des raisons de sécurité, étant donné le très faible niveau d'adhérence de cette piste en Epoxy, les essais ont été réalisés seulement à 30 et 40 km/h.

Nous présentons des planches détaillées pour chacun des 4 essais sur Epoxy (2 avec pneumatiques Viaxer et 2 avec Energy), de même que pour les freinages à 100 km/h et à 60 km/h, mais cette fois-ci deux planches pour chaque essai, pour nous permettre d'ajouter les pressions de freinage et rendre moins confus le 2ème graphique de la première planche :

- une première planche regroupe les commandes, la vitesse et les adhérences longitudinales estimées par l’application Callas (en haut) et les adhérences utilisées par les roues (Fx/Fz) résultant des mesures des moyeux dynamométriques (en bas),

- une deuxième planche présente les vitesses de rotation des roues, la vitesse et la décélération (en haut), et les pressions de freinage (en bas).

Pour chacun des 4 essais, ces deux planches sont dupliquées avec les mêmes données zoomées sur les 2 secondes centrales du freinage, permettant une analyse plus fine du comportement du véhicule de son ABS et des pneumatiques.

La première constatation globale sur l’ensemble des 4 essais présentés concerne les adhérences estimées par l’application Adhérence de Callas : on observe pour les 4 roues une forte diminution du niveau d’adhérence (sauf la roue ARD du premier essai où la diminution est modérée) entre 0.2 et 0.4. Si on se concentre comme précédemment sur les roues avant, on constate que si la baisse d'adhérence est déjà nette une seconde après le début du freinage, la valeur minimale n'est atteinte qu'après environ 2 secondes. Le niveau atteint en Viaxer est de 0.35 pour l'essai à 30 km/h, et de 0.2 pour l'essai à 40 km/h avec une remontée finale autour de 0.3. Pour les pneus Energy, la baisse à un niveau de 0.2, stabilisé ensuite, est plus rapide, elle suit de quelques dixièmes de seconde seulement l'application du freinage ; elle a une allure identique pour les 2 vitesses testées. On remarque également que les roues arrière convergent vers le même niveau mais seulement 2 ou 3 secondes plus tard. Cette configuration est l'une de celles où l’application Adhérence fonctionne assez correctement et détecte bien le très faible niveau d’adhérence de la piste.

Sur les autres données analysées, nous remarquons d es différences très importantes entre les pneus Viaxer et Energy :

Pour les niveaux d’adhérence utilisée : Les Viaxer montrent plusieurs cycles successifs de niveaux d'adhérence variant entre 0.02 et 0.4 et d'une durée de proche de 0.8 s (selon le zoom des figures 5-3 et 5-7). Le pneu Energy reste à des niveaux situés entre 0.02 et 0.2, et montre des variations cycliques moins amples mais plus rapides (proches de 2.5 ou 3 Hz) qu'avec les Viaxer. En toute fin de freinage, le niveau d’adhérence utilisée monte vers 0.6 avec les pneus Viaxer et vers 0.5 avec les pneus Energy.

Les vitesses de roues révèlent des blocages complets des roues avant chaussées en Viaxer, qui reviennent toutes les 1.2 seconde environ, mais aussi quelques fortes amorces de blocage des roues arrière. Les amorces de blocages des pneus Energy sont moins fortes et moins franches (aucun blocage complet), mais plus nombreuses que celles des pneus Viaxer (on retrouve les 2.5 à 3 Hz).

Les signaux de décélération globale du véhicule sont fortement influencés par ces blocages réguliers des roues avant en Viaxer : la décélération atteint à chaque cycle -3 m/s² puis rechute à -1, sauf en toute fin de freinage où elle dépasse -4 m/s², en adéquation parfaite avec les niveaux d'adhérence utilisée. En pneus Energy, la décélération oscille autour de -1 m/s² en première moitié de freinage, monte ensuite doucement à -2 m/s² avant la pointe finale un peu au-delà de -3 m/s².

En Viaxer, les allures des pressions de freinage par vagues suivent les amorces de blocage des roues associées : elles montent régulièrement à 30 bars et redescendent brutalement à presque 0 bars à chaque amorce de blocage. Celles des roues arrière sont plus élevées qu'à l'avant et d'allures très

90

complexes avec parfois des paliers intermédiaires (comme sur la figure 5-2). Pour les pneus Energy, la descente est d’amplitude plus faible (car l’amorce de blocage l’est), les pressions avant ne dépassent pas 12 bars, alors que celles de l'arrière sont quasiment doubles.

Les adhérences utilisées ont une allure globale assez proche de celle des pressions de freinage, avec davantage d’oscillations (bruit de mesure).

91

VIAXER : 1er essai

Figure 5-1 : 1 er Freinage 307 Viaxer à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 1 -Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse

92

Figure 5-2 : 1 er Freinage 307 Viaxer à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 2 - Décélération, vitesses de rotation des roues et pre ssions de freinage

93

Figure 5-3 : 1 er Freinage 307 Viaxer à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 1 -Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse – Zoom entre 17 et 19 s

94

Figure 5-4 : 1 er Freinage 307 Viaxer à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 2 - Décélération, vitesses des roues et pressions de fr einage - Zoom entre 17 et 19 s

95

Figure 5-5 : 2 ème Freinage 307 Viaxer à 40 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 1 -Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse

96

Figure 5-6 : 2 ème Freinage 307 Viaxer à 40 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 2 - Décélération, vitesses de rotation des roues et pre ssions de freinage

97

Figure 5-7 : 2 ème Freinage 307 Viaxer à 40 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 1 -Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse – Zoom 14.5-16.5 s

98

Figure 5-8 : 2 ème Freinage 307 Viaxer à 40 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 2 - Décélération, vitesses des roues et pressions de fr einage - Zoom 14.5-16.5 s

99

ENERGY : 1er essai

Figure 5-9 : 1er Freinage 307 Energy à 30 km/h sur la piste L1 Epoxy - Planche 1 -Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse

100

Figure 5-10 : 1 er Freinage 307 Energy à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 2 - Décélération, vitesses de rotation des roues et pre ssions de freinage

101

Figure 5-11 : 1 er Freinage 307 Energy à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 1 -Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse – Zoom entre 20 et 22 s

102

Figure 5-12 : 1 er Freinage 307 Energy à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 2 - Décélération, vitesses des roues et pressions de fr einage - Zoom entre 20 et 22 s

103

2ème essai

Figure 5-13 : 2 ème Freinage 307 Energy à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 1 -Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse

104

Figure 5-14 : 2 ème Freinage 307 Energy à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 2 - Décélération, vitesses de rotation des roues et pre ssions de freinage

105

Figure 5-15 : 2 ème Freinage 307 Energy à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 1 -Adhérences longi estimées et utilisées, commandes, vitesse – Zoom entre 18 et 20 s

106

Figure 5-16 : 2 ème Freinage 307 Energy à 30 km/h sur la piste L1 Epox y - Planche 2 - Décélération, vitesses des roues et pressions de fr einage - Zoom entre 18 et 20 s

107

6 ANALYSE SPECIFIQUE DE LA NOUVELLE PISTE G DU LCPC DE NANTES

Cette piste a été modifiée en 2007 et nous avons eu l'occasion d'y faire des passages lors des essais SARI d'Octobre 2007 (Essais 7268). Elle est maintenant constituée de 5 planches successives de 50 m de longueur, dont 4, intitulées G1, G2, G3 et G4, ont été resurfacées, afin de présenter des différences importantes au niveau de la macrotexture. Avant la nouvelle portion G4, on trouve sur 50 m un reliquat de l'ancienne planche G (utilisée dans les essais de 2006 exploités au chapitres 3 et 4), pour conserver en l'état l'entrée du virage INFRASURE. La figure 6-1 suivante donne la configuration de cette nouvelle planche G. La figure 6-2 donne le relevé GPS des différents freinages analysés par la suite, elle montre que nos 4 essais correspondent aux 3 premières zones de peinture, suivies de l'ancienne planche G (qu’on appellera G0), nous n'avons par conséquent pas utilisé les zones libellées ci-dessous "Peinture 4 Silice", ni la répétition de la "Peinture 2 BdV" (billes de verre).

2,90

m

49,80 m0,20 m

0,90 m

0,05 m

0,05 m

Peinture 3« BGdV »

Peinture 1« glissante »

Peinture 2 « BdV »

Peinture 4« Silice »


2,90

m

49,80 m0,20 m

0,90 m

0,05 m

0,05 m

Peinture 3« BGdV »

Peinture 1« glissante »


Peinture 4« Silice »


Figure 6-1 : Vue de la nouvelle planche G des piste s du LCPC Nantes

Figure 6-2 : Vue des traces GPS des essais Peugeot 307 datés 7268 sur la nouvelle planche G

108

6-1. Analyse détaillée des freinages d'urgence sur les différentes planches

Les tentatives de mise en œuvre de l'application Adhérence sur cette piste n'ont pas abouti. Les fichiers eg obtenus sont inexploitables (distorsion du temps en raison d'un fonctionnement incorrect de l'application Callas + recalage d'adhérence Nexyad). Seuls des essais d'acquisition pure INRETS, avec ORES sont par conséquent exploitables. Nous avons essentiellement effectué un freinage d'urgence à partir de 60 km/h sur chacune des portions libellées G1, G2, G3 et G0.

Nous avons exploité les informations de vitesses de roue, pour en déduire les premières amorces de blocage (comme expliqué au chapitre 3), ainsi que les adhérences réellement utilisées au cours de ces freinages à partir des rapports Fx/Fz de chacune des roues déterminés à partir des 4 roues dynamométriques équipant la 307. Comme indiqué au chapitre 3, du fait que ces essais sont des freinages d'urgence avec ABS, l'adhérence utilisée se rapproche très fortement de l'adhérence disponible, à la marge de sécurité qu'intègre l'ABS.

Les planches présentées dans les pages suivantes représentent pour chacun des freinages d'urgence effectués sur G1, G2, G3 et G0, avec de la Peugeot 307 INRETS MA, uniquement équipée des pneumatiques Michelin Energy :

- les différentes commandes, dont les pressions de freinage des 4 roues (avec dans certains cas l'activation de l'ABS),

- la décélération obtenue,

- la vitesse du véhicule et la comparaison des vitesses de rotation des 4 roues (avec en particulier les amorces de blocage),

- les adhérences longitudinales utilisées pour les 4 roues.

L'analyse de ces tracés nous conduit à formuler les commentaires suivants :

Lors du freinage sur la piste G1 :

- La vitesse en début de freinage est de 54 km/h. La décélération varie autour de -0.5 g pendant le freinage, après une pointe initiale à -0.65 et une finale à -0.8 g.

- Il y a plusieurs amorces de blocage des roues avant avec même des blocages quasi complets, et aussi quelques amorces pour les roues arrière mais plus faibles.

- Les pressions de freinage évoluent entre 20 et 70 bars, avec une moyenne proche de 40 bars à l’avant et 60 à l’arrière, les oscillations étant liées aux amorces de blocage des roues.

- Les adhérences réellement utilisées par les roues sont en moyenne de 0.4 à l’avant et 0.6 à l’arrière, avec en début et fin de freinage des valeurs supérieures, vers 0.7 et 0.8.

Pour le freinage sur la piste G2 :

- Le conducteur commence à freiner à une vitesse de 56 km/h. La décélération est d’environ -0.7 g, elle est beaucoup plus homogène que sur la piste G1.

- Il y a seulement quelques amorces de blocage des roues avant de très faible amplitude, ce qui explique la stabilité de la décélération.

- Les pressions de freinage sont proches de 60 bars à l’avant et à l’arrière, avec de plus petites oscillations que pour G1.

- Les adhérences réellement utilisées par les roues sont en moyenne de 0.75 à l’avant et 0.6 à l’arrière, pendant tout le freinage. On remarque en particulier que les valeurs à l’avant sont supérieures à celles de l’arrière, au contraire du freinage sur la piste G1.

Pour le freinage sur la piste G3 :

- La vitesse avant freinage est de 60 km/h. La décélération est proche de -0.8 g, et là encore très stable.

- On observe une seule vraie amorce de blocage des roues avant, vers 41 s, et nettement plus faible que les amorces de blocage des roues sur la piste G1.

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- Les pressions de freinage avant augmentent régulièrement pendant le freinage de 70 à 80 bars, et les pressions de freinage arrière diminuent quant à elles de 70 vers 60 bars.

- La moyenne des adhérences utilisées à l’avant est proche de 1, avec une légère mais constante supériorité pour l'AVG, et celle de l’arrière est de 0.7. L’avant est cette fois aussi davantage sollicité, avec plus d’écart par rapport à l’arrière.

Concernant le dernier freinage, sur la piste G0 :

- La vitesse en début de freinage est de 55 km/h. La décélération dépasse -1 g et frôle -1.1 g.

- Il n’y a pas d’amorce de blocage des roues.

- Les pressions de freinage frôlent 100 bars à l’avant et stagnent à l’arrière à 65 et 70 bars, l'ABS ne se déclenche pas.

- Les adhérences utilisées sont à l’avant autour de 1.25 et à l’arrière entre 0.8 et 1.

On notera enfin que ces performances sont supérieures à celles obtenues en 2006 sur la même planche G sur chaussée arrosée. Cependant le plan des pistes (Figure 6-1) et les indications de nos capteurs de hauteurs d'eau montrent que cette partie de l'ancienne piste G étant située à l'entrée du virage INFRASURE, elle n'est que peu arrosée, au contraire des 3 autres sections, mais aussi de la portion sur laquelle nous avions freiné en 2006. En résumé on compare un freinage sur le mouillé avec un freinage sur un sol légèrement humide.

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Figure 6-3 : Freinage 307 Energy sur la piste G1 – Commandes, Décélération, Vitesse

longi et vitesses des roues, Adhérences utilisées

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6-2. Hiérarchie entre les pistes

Les niveaux de décélérations, d’adhérence utilisée, en particulier à l’avant, et de pressions de freinage, ainsi que les amorces de blocage des roues attestent d’une hiérarchie bien marquée entre les 4 pistes : G1 G2 G3 G0 de la moins adhérente à la plus adhérente.

Deux planches récapitulatives (figure 6-7 et 6-8) mettent directement en perspective pour les 4 freinages :

- d’une part les vitesses de rotation des roues avec les adhérences utilisées,

- d’autre part les pressions de freinage, la décélération et les mesures du GripTester sur la piste concernée.

Les différences entre G1 et les trois autres planches sont très nettement mises en évidence. Le tableau suivant donne :

- le rapport entre la diminution de vitesse lors de la première amorce de blocage et la perte totale de vitesse (en %),

- l’adhérence utilisée moyenne des 4 roues pendant le freinage,

- pour comparaison les valeurs moyennes de l’adhérence donnée par le GripTester.

Piste Rapport Vit rot 1ère amorce de blocage

Adhérence utilisée (Fx/Fz)

Décélération moyenne entre 40 et 10 km/h

(m/s²)

GripTester Hiérarchie (du + au – adhérent)

G1 75 0.5 -4.6 0.47 4

G2 12 (3 amorces de blocage

successives)

0.75 -7 0.55 3

G3 19 1 -8.6 0.7 2

G0 Ne bloque pas 1.2 -10.8 0.95 1

La hiérarchie des pistes est très nette si l’on considère l’adhérence moyenne réellement utilisée par les roues. La première amorce de blocage sur la piste G2 est par contre inférieure à celle observée sur la piste G3, alors que la piste G2 est moins adhérente que la piste G3, mais on constate que sur cette piste G2 la première amorce de blocage se prolonge par deux autres de même amplitude pendant une demi seconde, ce qui n’est pas le cas sur la piste G3. D’une certaine manière les roues bloquent plus sur G2 que sur G3. Par ailleurs nous ne prétendons pas que ce critère marche dans toutes les combinaisons de configurations de couples de pneumatiques et de revêtements.

Concernant la comparaison des mesures de la 307 avec celles du GripTester, on constate que les hiérarchies sont identiques.

Cette hiérarchie générale des 4 planches est bien représentée par la figure 6-9 qui compare pour les 4 pistes les valeurs moyennes des adhérences utilisées et des pressions de freinage (roues avant, roues arrière et 4 roues), ainsi que celle de la décélération. Ces moyennes ont toutes été considérées pour la partie du freinage située entre 40 et 10 km/h.

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Figure 6-7 : 4 Freinages 307 Energy sur les piste G 1 G2 G3 G0 – Planche 1 - Vitesses

de rotation des roues, Adhérences utilisées

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Figure 6-8 : 4 Freinages 307 Energy sur les piste G 1 G2 G3 G0 – Planche 2 – Pressions

de freinage, décélération, et Adhérence GripTester

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Moyennes entre 40 et 10 km/h :

Figure 6-9 : 4 Freinages 307 Energy sur les piste G 1 G2 G3 G0 – Moyennes des adhérences longitudinales utilisées (AV, AR, 4 roue s), de la décélération et des

pressions de freinage (AV, AR, 4 roues)

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La similitude des allures relatives des 4 pistes pour les adhérences utilisées sur les roues avant, les décélérations, et les pressions de freinage aux roues avant, est déjà nette sur la figure 6-9. Pour la mettre encore mieux en évidence, nous avons repris ces paramètres en les rendant adimensionnels. C'est l'objet de la figure 6-10 dont les 3 premiers histogrammes sont très voisins. Ce graphique permet aussi de comparer ces résultats aux données du GripTester (moyenne sur la piste et entre les 2 jours de mesure) là aussi après adimensionnement. Ces données confirment la hiérarchie des 4 pistes mais il est clair que ce dernier appareil établit moins d'écart entre les différentes sections de cette nouvelle piste G que nos trois autres méthodes.

Figure 6-10 : 4 Freinages 307 Energy sur les piste G1 G2 G3 G0 – Hiérarchie comparée des adhérences utilisées avant, Décélérations, Pres sions de freinage et Adhérences

moyennes GripTester

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BIBLIOGRAPHIE

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2 LECHNER D., NAUDE C., BAQUE L., THOMAS D., MENHOUR L., Projet SARI (Predit 3), Thème 3 IRCAD – Rapport de la tâche WBS 3.2b : Véhicule traceur pour le diagnostic de l’état d’adhérence d’un itinéraire. Novembre 2008.

3 GOTHIE M., Projet SARI (Predit 3), Thème 3 IRCAD – Rapport de la tâche WBS 3.2a : Etat de mouillage critique. Mai 2007.

4 LECHNER D., THOMAS D., BARLETTA E., MENHOUR L., Projet SARI, Thème 1 RADARR – Tâche 1.8.4 : Diagnostic de rupture d'un itinéraire – Valorisation de la méthode. Octobre 2008

5 LECHNER D., THOMAS D., BAQUE L., BARLETTA E., Projet SARI, Thème 1 RADARR – Tâche 3.4.5 : Démonstration d'un outil de diagnostic de l’infrastructure à grand rendement. Octobre 2008

6 LECHNER D., (INRETS), DELANNE Y., (LCPC), SCHAEFER G., (SERA-CD), SCHMITT V., (ETAS). Méthodologie de validation du logiciel de dynamique automobile CALLAS. Papier SIA 970202. Congrès SIA International "La dynamique du véhicule automobile et ferroviaire" Ecole Centrale de Lyon, Avril 1997. Reprint in "Ingénieurs de l'Automobile" N°713, Mai 1997.

7 LECHNER D. (INRETS), DELANNE Y. (LCPC), SCHAEFER G. (SERA-CD), Influence of road and vehicle factors on accidents - What can be gained from driver-road-vehicle interaction models? 1998 FISITA Congress, PARIS, Septembre 98.

8 SCHAEFER G. (SERA-CD), LECHNER D. (INRETS), YAHIAOUI G. (NEXYAD), COLINOT J-P. (PSA), Estimateur embarqué de l’adhérence disponible. Congrès SIA international "Dynamique du véhicule et confort de suspension" Ecole Centrale de Lyon, Juin 2005.

9 LECHNER D. (INRETS), SCHAEFER G. (SERA-CD), YAHIAOUI G. (NEXYAD), COLINOT J-P. (PSA), NAUDE C. (INRETS), On-board estimation of friction potential. Paper F2006V228. 2006 FISITA Congress, Japon.

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