Journées Techniques Routes 2013 Nantes – 6 & 7 février 2013

1. Journées Techniques Routes2013Nantes – 6 & 7 février 2013 Fabienne Anfosso-Lédée IFSTTAR, Département Matériaux et Structures fabienne.anfosso@ifsttar.fr Mesure de la résistance au roulement – état de l’art

2. Mesure de la résistance au roulement Introduction • Actuellement, 24 % de l’énergie totale consommée en Europe est utilisée pour les transports, dont 83% par les véh. routiers . • Le transport routier génère environ 20% des émissions de CO2en Europe, les VL contribuant pour environ 12%. • Pour un VL à vitesse stabilisée 100 km/h, les pertes par résistance au roulement (RR) sont estimées à 15 - 20 % de la consommation de carburant (~ 40% pour un PL) • La RR limite les performances des véhicules électiques dont les moteurs sont énergétiquement beaucoup plus efficaces (~ 80 % de l’énergie transformée en mouvement contre 20 % pour les VT). La RR a une contribution relative beaucoup plus importante sur les VE dans les pertes énergétiques totales. Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 2

3. Mesure de la résistance au roulement Résistance au roulement • La RR est définie par la force Frr s’opposant à l’avancement d’un pneu ou d’un véhicule, principalement dûe à l’hystéresis des déformations du pneu dans la zone de contact, sous l’influence du poids du véhicule et des irrégularités de surface. • On la rapporte souvent à la charge verticale Fz pour exprimer un coefficient de résistance au roulement : Cr = Frr / Fz (Fz et Fz sont des amplitudes, et pas des vecteurs) Fz -Fz Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 3

4. Mesure de la résistance au roulement Mesure de la résistance au roulement Mesures en laboratoiresur banc à rouleau • trèsutilisées pour tester les pneumatiquesmais surfaces peureprésentatives des revêtements de chaussée Mesures in situ “Coast down”(décelération du véhicule) • mesures “rudimentaires”, ne nécessitant pas de matériel spécialisé • Chaque véhicule décelère au point mort à partir d’une vitesse initiale donnée, jusqu’à l’arrêt. • Forte incertitude de mesure liée aux paramètres d’influence externes (résistance aérodynamique, pente…) Mesures in situ sur remorques • adaptées pour tester l’effet des revêtements Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 4

5. Mesure de la résistance au roulement Mesure de la résistance au roulement Mesures in situ sur remorques • ¼ de véhicule avec suspension • Charge 2000 N • Force R s’opposant au roulement crée un mouvement arrière d’un angle θ • Capteurs: • Inclinaison θ axe - chassis • Inclinaison μ chassis – plan horizontal • Inclinaision α remorque - véhicule (static) • Température du pneu • Vitesse • Accélération Crédit : A-L. Bergiers, CRR, B Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 5

6. MIRIAM • 1ère phase 2010-2011 • 12 partenaires Europe + USA Mesure de la résistance au roulement Projet MIRIAM • Objectif : Optimiser les propriétés des revêtements routiers au regard de la consommation et de l’émission de CO2 des véhicules • 5 sous-projets : Méthodes de mesure et modèles de source Influence des caractéristiques de surface sur l’efficacité énergétique Importance de la Résistance au Roulement (RR) sur l’efficacité dans le cadre de l’ACV Contraintes / Exigences pour la mise en œuvre dans les systèmes de gestion et d’ACV Sensibilisation et soutien externe Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 6

7. MIRIAM BASt (D) TUG (PL) CRR (B) Mesure de la résistance au roulement Essais croisés MIRIAM Comparaison de 3 appareils européens Crédit : A-L. Bergiers, CRR, B Essais croisés à l’IFSTTAR Nantes 6 -10 juin 2011 Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 7

8. MIRIAM • 4 pneumatiques: • SRTT(Uniroyal Tigerpaw 225/60 R16) • Avon Supervan AV4 (195 R14C) • Michelin Energy Saver 16” (225/60 R16) • Michelin Energy Saver 14” (195/70 R14) Mesure de la résistance au roulement Essais croisés MIRIAM • Vitesses 50 et 80 km/h • 11 revêtements de chaussée. • Tests de répétabilité, interversions de pneus, etc. Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2012 8

9. MIRIAM Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM Essais croisés MIRIAM Conclusions sur la mesure : • Une bonne répétabilité immédiate(1.1% à 2.7%) • Une répétabilité du jour / lendemain plus élevée(7 à 10%) • >> nécessité d’améliorer le protocole de calibrage des appareils • Appareils assez bien corrélés entre eux mais faible reproductibilité • Importance du capotage pour limiter la résistance à l’air Influence du revêtement de chaussée sur la RR : • Dépend du type de pneu. Importance du revêtement plus marquée pour les pneumatiques à faible RR Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 9

10. MIRIAM Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM Essais croisés MIRIAM : bilan Influence du revêtement de chaussée sur la RR (suite) : • Bonne corrélation entre texture et Cr • macrotexture (PMP) et mégatexture • peuvent être encore améliorées par enveloppement • Sur les surfaces testées, de la plus lisse (hors résine lisse) à la plus rugueuse,le Cr varie de 21 - 55%, selon le type de pneu • >> correspond ~ d’une variation de 7–18% de la consommation • Il manque encore... • des résultats avec d’autres méthodes (décelération VL et PL) • des résultats avec des pneumatiques PL • des données sur l’influence de l’uni sur la RR pour VL et PL Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 10

11. MIRIAM Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM MIRIAM Phase 2 Les objectifs (2012 – 2014) : • Poursuivre le travail de la phase 1 • Influence des caractéristiques de la chaussée sur la RR : rôle de la mégatexture/uni, de l’hétérogénéité transversale, de l’humidité de la chaussée, etc. mais aussi du tracé routier dans le cadre de l’ACV, et des détériorations dans le temps • Améliorer les méthodes de mesure et les modèles de prévision • Mieux maîtriser les paramètres de la mesure et de la modélisation (effet de la vitesse, de la température des pneus, du type de pneus et de véhicules (VL, PL), etc. • Intégrer la RR dans les systèmes de gestion de l’entretien Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 11

12. MIRIAM Mesure de la résistance au roulement MIRIAM Phase 2 MIRIAM Phase 2 en 2012 : Recherche de financement (nationaux, européens, internationaux) • Projet EU déposé « ROSANE » (7ème PCRD, « safe and green roads ») : résistance au roulement, bruit, adhérence • Projet à construire dans « Infravation » • Contribution du FHWA • Projet Danois « COOEE » CO2 emission reduction by exploitation of rolling resistance modelling of pavements). (Budget : ~ 2 M€, partenaires : Danish Road Directorate, Roskilde University, the Technical University of Denmark, NCC Roads). • Projet ERA-Net « MIRAVEC » (2011-2013) (Modelling Infrastructure influence on RoAd Vehicle Energy Consumption) (partenaires : AIT (A), TRL (UK), VTI (SE), ZAG (SL), CDV (CZ), FEHRL) Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 12

13. Mesure de la résistance au roulement Merci de votre attention ! Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 13