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

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 CO2 en 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

Résistance au roulement 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

Mesure de la résistance au roulement Mesures en laboratoire sur banc à rouleau très utilisées pour tester les pneumatiques mais surfaces peu représentatives 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

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

Mesure de la résistance au roulement MIRIAM Projet MIRIAM Objectif : Optimiser les propriétés des revêtements routiers au regard de la consommation et de l’émission de CO2 des véhicules 1ère phase 2010-2011 12 partenaires Europe + USA 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 5 sous-projets : Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 6

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

Essais croisés MIRIAM Vitesses 50 et 80 km/h 4 pneumatiques: Mesure de la résistance au roulement MIRIAM Essais croisés MIRIAM Vitesses 50 et 80 km/h 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) 11 revêtements de chaussée. Tests de répétabilité, interversions de pneus, etc. Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2012 8

Essais croisés MIRIAM Conclusions sur la mesure : Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM 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 Dépend du type de pneu. Importance du revêtement plus marquée pour les pneumatiques à faible RR Influence du revêtement de chaussée sur la RR : Fabienne Anfosso-Lédée – JTR 2013 9

Essais croisés MIRIAM : bilan Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM 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

MIRIAM Phase 2 Les objectifs (2012 – 2014) : Mesure de la résistance au roulement – projet MIRIAM 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

MIRIAM Phase 2 MIRIAM Phase 2 en 2012 : Mesure de la résistance au roulement MIRIAM 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

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