Acceleration och bromssträcka

[M_M]

Vad gäller vanliga (förbränningsmotor)bussar så kan man väl konstatera att utan hybridteknik så gör sånt som växellådor med fasta steg o.s.v. att det inte blir komfortabelt att nyttja så mycket acceleration som man nyttja på fordon med elmotorer (som alltså inte behöver någon växellåda och därmed inte har några steg där dragkraften får ett ryck).

Spårvagnar, trådbussar och vissa hybridbussar (den variant där man har helt separata elmotorer på hjulen och dieselmotorn endast kopplad till en generator) kan accelerera rejält utan att det blir obekvämt för resenärerna. Med separat styrning av elmotorer på fler drivande axlar (kanske kombinerat med ett aktivt fjädringssystem, hydraulsystem?) så kan även kraften fördelas så att bussen inte lutar plågsamt bakåt vid acceleration och framåt vid inbromsning. Ytterligare en fördel med hybridbussar jämfört med vanliga förbränningsmotorbussar är att man slipper tomgångskörning av dieselmotorn. Just tomgångskörningen (vid hållplatsuppehåll, rödljus o.s.v.) torde vara en av de grejer som sänker komforten mest och som också bidrar mest till att inredning & co skakar sönder på bussar... Min personliga åsikt är att tomgångskörningsvibrationerna är ett såpass stort problem att det vore värt att höja tomgångsvarvtalet (växellådan/momentomvandlaren skulle kunna styras av gaspådrag snarare än varvtal, om det inte redan är så) för att minska vibrationerna.

Men allt sånthär kräver väl en del underhåll för att hållas i trim, medan på en spårvagn så krävs bara att vanlig simpel fjädring och den obligatoriska vanliga motorstyrningen över huvud taget inte är trasiga för att det ska bli hygglig komfort. Även om en sprillans ny buss kan vara komfortabel så bör resandet vara komfortabelt även när fordonen är några år gamla, och där vinner spårvagnar (och trådbussar) överlägset över de flesta (diesel)bussar.

[Henrik Schütz]

Dumheter, sätt en dubbelkopplingsväxellåda i bussen, så rycker det inte.

HS

[M_M]

Dumheter, sätt en dubbelkopplingsväxellåda i bussen, så rycker det inte.

Hur funkar en sån?

Hur som helst så blir kurvan över accelerationsförloppet i princip aldrig så komfortabel som på fordon med elmotor...

[C20_rules]

Jo - nyligen har haft tur att åka med en ett par förare som åkt på hyfsat på Tvärbanan. Accelerationen på A32 är ju inte dålig
- framförallt att det drar så bra även när man kommer upp i fart. Endel bussar drar bättre precis i starten men så fort
man kommer över 20-30 km/h går det genast mycket segare pga att effekten är för dålig. Man märker verkligen förbränningsmotorers pissiga verkningsgrad på tunga fordon
- eftersom mycket effekt behövs under förhållandevis lång tid och även i låga hastigheter där man inte har mycket fartvind att kyla med (som man oftast gör på bilar då man bara behöver använda maxeffekt när man kör fort). För varje kW motoreffekt får man ta hand om 2 kW värme eller mer - så det blir helt enkelt att värmeutvecklingen
begränsar hur mycket effekt man kan ha på motorerna.

Det är ju en skön känsla när det blir en kontinuerlig acceleration upp i fart utan växlingar, och även fördel för oss som vill ha snabb acceleration för oavsett vad man själv tycker så delar man ju oftast fordon med andra som vill åka mjukt - och med jämn acceleration utan "avbrott" kan man accelerera lite snabbare utan att dom klagar
(vilket endel förare faktiskt också märkt och utnyttjar).
Man tappar man ju dragkraften nån sekund medan man byter växel och därmed får man ju långsammare acceleration i genomsnitt - även om maxaccelerationen är samma. Förbränningsmotorer har ju ofta dåligt vridmoment på låga varvtal och tål inte heller så höga varvtal - så ha färre växlar är ju ingen lösning. Dubbelkoppling låter ju förresten som att det skulle kunna leda till mer friktionsförluster och även om växlingarna blir jämnare kommer man ju fortfarande tappa dragkraften vid växlingarna (den största nackdelen) och dom kanske t o m blir segare då frikoppling/ikoppling tar längre tid.
Växlingsrycken i sig, är ju inget jag saknar - det är som när man kör över en liten grop i vägen. Många tycker det är obekvämt, jag och endel andra bryr oss inte - men det är väl i stort sett ingen som tycker det är nackdel om man t ex istället styr ut lite så hjulet går bredvid och det är ju att föredra för att minska slitaget på fordonet. Förbränningsmotorer känns bara som ett nödvändigt ont eftersom man än så länge inte kommit på nåt bra sätt att lagra stora mängder el.

När jag åkt lite på senare tid så har jag faktiskt blivit mer och mer för utbyggnad av spårvagnsnätet
- förlängningen till Solna kommer nog jag utnyttja endel då jag ofta åker där och kan byta till pendeltåg vid Sundbyberg.

[C20_rules]

Med separat styrning av elmotorer på fler drivande axlar (kanske kombinerat med ett aktivt fjädringssystem, hydraulsystem?) så kan även kraften fördelas så att bussen inte lutar plågsamt bakåt vid acceleration och framåt vid inbromsning.

Haha lutar plågsamt bakåt/framåt - en buss är ju så lång att skillnaden är försumbar även vid full broms. Även om fronten går ner 15 cm och baken upp 15 cm och hjulbasen är 7 m (och så mycket blir det nog inte) så blir kraften inne i bussen vid t ex 5 m/s² bromsning 5,4 N/kg istället för 5 N/kg som det skulle blivit om den stannar helt plan (och vid mindre broms lutar det ju proportionellt mindre). I kurvorna kan det ju dock märkas lite grann - spårvidden är ju mycket kortare än hjulbasen. När man mäter med accelerometrarär det ju däremot viktigt att ta hänsyn till att fordonet även lutar vid t ex en bromsning - om man vill veta vad den verkliga retardationen är.

Sen spelar det ju ingen roll vilken axel man driver för hur mycket det lutar - det bestäms ju av tyngdpunkten och fjädringen. Däremot påverkas ju accelerations och bromskapaciteten av fördelningen mellan axlarna eftersom tyngden på respektive axel ändras ju beroende på hur mycket man accar eller bromsar. Det ser du ju exempel på även på cykeln - på torr asfalt behöver man ju inte ens använda bakbromsen, medan kör man med bara bakbromsen så får man ju ut max kanske 40% av sin bromskapacitet
Aktiv fjädring däremot kan ju motverka krängning både vid broms/acceleration och i kurvor, men jag vet inte om det införts på nåt fordon - är ju inte helt okomplicerat att bygga för en relativt liten vinst.

[M_M]

Med separat styrning av elmotorer på fler drivande axlar (kanske kombinerat med ett aktivt fjädringssystem, hydraulsystem?) så kan även kraften fördelas så att bussen inte lutar plågsamt bakåt vid acceleration och framåt vid inbromsning.

Haha lutar plågsamt bakåt/framåt - en buss är ju så lång att skillnaden är försumbar även vid full broms. Även om fronten går ner 15 cm och baken upp 15 cm och hjulbasen är 7 m (och så mycket blir det nog inte) så blir kraften inne i bussen vid t ex 5 m/s² bromsning 5,4 N/kg istället för 5 N/kg som det skulle blivit om den stannar helt plan (och vid mindre broms lutar det ju proportionellt mindre). I kurvorna kan det ju dock märkas lite grann - spårvidden är ju mycket kortare än hjulbasen. När man mäter med accelerometrarär det ju däremot viktigt att ta hänsyn till att fordonet även lutar vid t ex en bromsning - om man vill veta vad den verkliga retardationen är.

Om jag räknar rätt så med ditt exempel, 15cm i varje ände = totalt 30cm och 7 meters avstånd så blir det en vinkel på 7 grader. (Ja, jag vet att det är lite felräknat eftersom 15cm var i änden och inte vid hjulaxlarna). Problemet är inte bromskraften i sig, utan att kombinationen av broms/accelerationskraft i kombination med lutningen ger en välta/tippa-effekt. Det är svårare att hålla sig stående om golvet också börjar luta åt det håll man försöker undvika att falla åt.

Sen spelar det ju ingen roll vilken axel man driver för hur mycket det lutar - det bestäms ju av tyngdpunkten och fjädringen. Däremot påverkas ju accelerations och bromskapaciteten av fördelningen mellan axlarna eftersom tyngden på respektive axel ändras ju beroende på hur mycket man accar eller bromsar. Det ser du ju exempel på även på cykeln - på torr asfalt behöver man ju inte ens använda bakbromsen, medan kör man med bara bakbromsen så får man ju ut max kanske 40% av sin bromskapacitet
Aktiv fjädring däremot kan ju motverka krängning både vid broms/acceleration och i kurvor, men jag vet inte om det införts på nåt fordon - är ju inte helt okomplicerat att bygga för en relativt liten vinst.

Aktiv fjädring gör säkert största skillnaden men vilka hjul som driver/bromsar har väl också viss inverkan på lutandet?

(Hur som helst, med separat styrd drivning på flera axlar och aktiv fjädring så kan de systemen samarbeta extra bra för att motverka lutande)

[C20_rules]

Med separat styrning av elmotorer på fler drivande axlar (kanske kombinerat med ett aktivt fjädringssystem, hydraulsystem?) så kan även kraften fördelas så att bussen inte lutar plågsamt bakåt vid acceleration och framåt vid inbromsning.

Haha lutar plågsamt bakåt/framåt - en buss är ju så lång att skillnaden är försumbar även vid full broms. Även om fronten går ner 15 cm och baken upp 15 cm och hjulbasen är 7 m (och så mycket blir det nog inte) så blir kraften inne i bussen vid t ex 5 m/s² bromsning 5,4 N/kg istället för 5 N/kg som det skulle blivit om den stannar helt plan (och vid mindre broms lutar det ju proportionellt mindre). I kurvorna kan det ju dock märkas lite grann - spårvidden är ju mycket kortare än hjulbasen. När man mäter med accelerometrarär det ju däremot viktigt att ta hänsyn till att fordonet även lutar vid t ex en bromsning - om man vill veta vad den verkliga retardationen är.

Om jag räknar rätt så med ditt exempel, 15cm i varje ände = totalt 30cm och 7 meters avstånd så blir det en vinkel på 7 grader. (Ja, jag vet att det är lite felräknat eftersom 15cm var i änden och inte vid hjulaxlarna). Problemet är inte bromskraften i sig, utan att kombinationen av broms/accelerationskraft i kombination med lutningen ger en välta/tippa-effekt. Det är svårare att hålla sig stående om golvet också börjar luta åt det håll man försöker undvika att falla åt.

Sen spelar det ju ingen roll vilken axel man driver för hur mycket det lutar - det bestäms ju av tyngdpunkten och fjädringen. Däremot påverkas ju accelerations och bromskapaciteten av fördelningen mellan axlarna eftersom tyngden på respektive axel ändras ju beroende på hur mycket man accar eller bromsar. Det ser du ju exempel på även på cykeln - på torr asfalt behöver man ju inte ens använda bakbromsen, medan kör man med bara bakbromsen så får man ju ut max kanske 40% av sin bromskapacitet
Aktiv fjädring däremot kan ju motverka krängning både vid broms/acceleration och i kurvor, men jag vet inte om det införts på nåt fordon - är ju inte helt okomplicerat att bygga för en relativt liten vinst.

Aktiv fjädring gör säkert största skillnaden men vilka hjul som driver/bromsar har väl också viss inverkan på lutandet?

(Hur som helst, med separat styrd drivning på flera axlar och aktiv fjädring så kan de systemen samarbeta extra bra för att motverka lutande)

Hur får du det till 7°? Höjd/längdförhållandet är ju 0,3 / 7 = ca 0,043 (hade det varit en spårlutning hade det angivits som 43 promille). För att få i grader räknar man ju inverterade sinus på det - det ger ju bara 2,46° lutning.
Kraften blir ju dock motsvarande höjd/längd-förhållandet alltså 0,043 ggr tyngdkraften - vilket är 0,42 N/kg (tyngdkraften är ju ca 9,82 N/kg och fritt fall ger ju då motsvarande acceleration i m/s²).
I mitt exempel så ger ju bromsningen 5 N/kg så sammanlagd kraft blir 5 + 0,42 = ca 5,42 N/kg, istället för 5 - skillnaden är ju då inte ens 10%.
Dessutom är det nog en stark överdrift att höjdskillnaden blir 30 cm också. Om det är 30 cm vid hjulaxlarna blir det ju säkert 40 cm höjdskillnad mellan fram och bak pga överhänget. Jag drog liksom till med det maximala bara för att visa att skillnaden blir liten, även om man räknar med extremfall. Skillnaden blir mest troligt ännu mindre i normalfallet

Om du tänker på den lilla rotationen som blir när fordonet börjar luta i början av en bromsning eller kurva så vill ju den snarare "hjälpa till" att hålla balansen än tvärtom - om du har stått i en mindre båt på sjön där det gungar så förstår du principen.
Även med sidokrafter på upp till 2,5 N/kg som dessutom växlar snabbt från sida till sida, är det relativt lätt att hålla balansen stående utan att hålla i sig (så länge fötternas friktion på golvet är tillräcklig så man inte glider) då kroppens rotationströghet hjälper till att parera så man automatiskt står i rätt vinkel.
I en buss är dock rotationskrafterna helt försumbara jämfört med bromskraften eller sidokraften i kurvor, så det intressanta där att räkna med är ju bara hur mycket lutningen adderar ovanpå den bromskraft som ändå skulle blivit.

Det som spelar roll för lutningen är hur mycket tyngden ändras på respektive axel pga stegringseffekten och hur mycket det i sin tur påverkar fjädringen. Eftersom hjulen inte fjädrar framåt och bakåt spelar det ju ingen roll vilket hjul som driver då hjulbasen är konstant.

[M_M]

Jag gjorde som alla andra som glömt bort det mesta av skolmatten, d.v.s. surfade in på wikipedia och chansade på att det blir rätt med a=0,3, b=7 och tangens för a/b blir vinkeln. Ja, sen kanske jag räknade fel nånstans också


Men, problemet är inte bara kraftens styrka utan riktningen på kraften. Bromskraften i sig riktas givetvis horisontellt medan golvet lutar så att passagerna vill relativt fordonet "lyfta" från golvet. Det blir alltså extra svårt att hålla emot sig mot golvet mot ifall det varit en spårvagn eller annat fordon som inte lutar lika mycket vid bromsning/acceleration.

[C20_rules]

Jo men hur mycket man "lättar" kan man ju också lätt räkna på. Tyngdkraften minus den del av bromskraften som omriktas uppåt, i mitt exempel blir det ju 9,82 - 0,043 x 5 = ca 9,6 N/kg. Man har alltså 97,8 % av tyngden kvar. Den "lättningen" är inte ens kännbar - om man jämför med en vanlig hiss när man startar neråt och stannar på väg upp så lättar man oftast minst till 95% av sin tyngd (och oftast mer).

Ska man räkna helt korrekt ska man ju naturligtvis räkna med vinkelns påverkan på tyngdkraften resp bromskraften också, men lutningsvinken här är så liten att man kan bortse från den (motsvarar ju skillnaden mellan cosinus 2,46°och exakt 1)