Concurrent evaluation of the tire/pavement contact torsor by means of both a dynamometer wheel and a road infrastructure-integrated system
Evaluation concurentielle du torseur de contact pneumatique/chaussée au moyen d'une roue dynamométrique et d'un système intégré à l'infrastructure routière
Résumé
Knowledge of the forces exerted by vehicle wheels on a pavement facilitates the
evaluation of control loss risk. More specifically, for experimental studies, such
forces when measured can be correlated with tire skidding in order to consoli-
date the dynamic behavior analysis of a vehicle. Given the costly dynamometer
wheels conventionally introduced for these studies, an alternative system has
been developed at the LCPC Laboratory. Composed of an instrumented pave-
ment section, this system enables measuring components of the contact torsor
present between a tire and a pavement. Its validation will be performed in this
article by means of comparing results derived from a vehicle equipped with a
dynamometer wheel. Findings will be provided for situations of pure one-wheel
turning situations, constant speed driving and emergency braking, under either
dry or lubricated contact conditions. Even though such a system cannot yield
precise values of forces over an entire trajectory, its inclusion in the pavement is
still able to locally acquire the contact torsor, to a degree of precision that rivals
the output of a dynamometer wheel. This holds true for any vehicle, even one that
has not been instrumented. Use of this system on a road section could eventu-
ally authorize evaluation of the section in terms of forces mobilized by a hetero-
geneous group of vehicles. As for potential applications, it would be possible to
complement the road speed observation data from existing network stations with
measurements of skid resistance actually being mobilized by various road user
categories, in the general aim of contributing to safety gains on road sections
identified as especially dangerous.
La connaissance des efforts exercés par les roues d'un véhicule sur une chaussée facilite l'évaluation des risques de perte de contrôle. En particulier, pour des études expérimentales, de tels efforts mesurés peuvent être rapportés aux dérives des pneumatiques pour consolider l'analyse du comportement dynamique d'un véhicule. Face aux coûteuses roues dynamométriques traditionnellement employées pour cela, un système alternatif a été développé au lcpc. Constitué d'un élément de chaussée instrumenté, ce système permet la mesure des composantes du torseur de contact entre un pneumatique et une chaussée. Sa validation est ici établie par confrontation à un véhicule muni d'une roue dynamométrique. Des résultats sont présentés pour des situations de braquage pur d'une roue, de roulement à vitesse constante et de freinage d'urgence, en contact sec ou lubrifié. Bien qu'il ne donne pas accès à la connaissance des efforts tout au long d'une trajectoire, un tel système intégré à la chaussée permet d'acquérir localement le torseur de contact avec un ordre de précision semblable à celui d'une roue dynamométrique et ce pour tout véhicule, même dénué d'instrumentation. L'emploi de ce système sur une section routière pourrait autoriser l'évaluation de celle-ci vis-à-vis des sollicitations mobilisées par un ensemble varié de véhicules. En perspectives d'application, il serait possible de compléter les observatoires de vitesse existant sur le réseau routier par des mesures de l'adhérence réellement mobilisée par les divers usagers, dans le but général de contribuer au bilan de sécurité des voies répertoriées comme particulièrement dangereuses.
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