Можно ли измерить сцепление шины с дорогой?

Катящиеся шины обладают запасом сцепления, который можно расходовать на сопротивление таким силам, как ускорение, поворот и торможение. Водители распределяют свое сцепление по мере необходимости, а в случае дрифта намеренно превышают сцепление, доступное для раскручивания шин. Это функция таких переменных, как погода, площадь пятна контакта, вес шины, ее состояние и так далее.

Можно измерить отсутствие сцепления, проскальзывание, как разницу между периметром шины и пройденным расстоянием. Тем не менее, я никогда не видел датчик, который бы показывал, какое сцепление с дорогой доступно для торможения и поворота. Можно ли построить один?

Поскольку дорожное покрытие постоянно меняется, я не понимаю, как это можно сделать надежно. Вы можете почувствовать, когда сцепление пропало, но в определенных обстоятельствах это уже слишком поздно, но во многих случаях это работает достаточно хорошо. Вот что делает электронный контроль устойчивости в современных автомобилях.
С математической точки зрения, самое сложное — определить, какой будет нагрузка на шины для каждого сценария; это очень динамично и во многом зависит от конструкции подвески. Если вы знаете, как нагружается шина в каждом сценарии, то определить, какое трение требуется для потери сцепления с дорогой, становится намного проще.
Нет адгезии; есть трение - статическое и динамическое.
хорошее замечание @blacksmith37. если я правильно понимаю, адгезия - это менее формальное название того статического трения, которое превышает кинетическое трение.

Ответы (2)

Я считаю, что прогностическая модель была бы лучшим, что вы могли бы создать. Существует так много переменных, от износа шин и температуры до дорожных условий и уклона, что невозможно иметь абсолютно точный «датчик» сцепления. Методы компьютерного обучения могут считывать столько датчиков, сколько вы можете упаковать в автомобиль, и разработать безопасный «управляемый диапазон» для автомобиля, но для обеспечения точности необходимо постоянно измерять и настраивать.

Вы можете настроить прогностическую модель так, чтобы она была несколько консервативной, чтобы вы почти всегда были в безопасности, но всегда есть шанс, что неизвестный порыв ветра или скользкая дорога заставят вас скользить. А поскольку система консервативна, ваша общая производительность пострадает.

Одна из проблем заключается в том, что статическое трение всегда выше, чем кинетическое трение. Это означает, что как только шина начнет скользить, она будет продолжать скользить, пока сила не будет уменьшена. Это означает, что для того, чтобы действительно найти предел, вы должны потерять сцепление с дорогой, начать проскальзывать, а затем изменить силы, действующие на шину, до тех пор, пока скольжение не прекратится. Современные электронные системы курсовой устойчивости (ESP/EPC) делают именно это, и они отлично справляются со своей задачей. Они могут позволить автомобилю работать чуть выше безопасных пределов и регулировать усилия, чтобы вернуть автомобиль под контроль быстрее, чем человек.

То, что вы хотите сделать, на самом деле очень похоже на испытание на прочность деревянной доски. Единственный способ сделать это — сломать доску. Пока не сломаешь, предела не узнаешь. Но как только эта доска сломана, ваши измерения становятся просто оценкой, потому что этой точной, уникальной доски больше не существует. Вы можете измерить 100 досок и получить довольно хорошую модель того, когда доска сломается, но всегда будут очень твердые доски и очень слабые, которые не поддаются вашей модели.

Подводя итог, можно сказать, что единственный способ измерить адгезию — это превысить предел и определить, когда адгезия была потеряна. Затем вы можете использовать это как хороший прогноз того, когда адгезия будет потеряна в будущем, но это никогда не будет на 100% точным из-за количества задействованных переменных.

Похоже, что системы ESC являются единственным возможным источником этого потока данных.

Было бы не слишком сложно проверить шину на устойчивость на дороге. Вот как бы я это сделал. Возможно, именно так и сделано производителями.

Если вы прикладываете точно дозированную силу к колесу, вы можете толкнуть поверхность, на которой оно стоит, и измерить, какая сила необходима, чтобы шина преодолела порог статического трения в различных направлениях. Как только статическое трение преодолено, вы можете измерить, какая сила необходима для поддержания проскальзывания шины на разных скоростях и углах, и это ваше динамическое трение.

Варьируйте параметры влажности дороги, текстуры дороги, температуры/давления в шинах, износа шин, материала шин и т. д., чтобы получить полное представление о характеристиках шин.

Если еще нет стандарта для определения ваших результатов для сопоставимости, создайте новый и предложите его в ИСО.