JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES

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2 Atelier «Impact de la conception et de l état des chaussées sur la consommation en carburant des véhicules» Bibliographie - Influence des caractéristiques de surface sur la résistance au roulement LRPC d Angers / ERA 36 ORRo (Optimisation des Revêtements Routiers) Olivier BOUJARD Julien BONAL Olivier BOUJARD Page 2/21

3 CONTRIBUTIONS DE LA CHAUSSEE Influence des caractéristiques de surface Influence des caractéristiques de la structure Evaluation de l influence des caractéristiques de surface sur la résistance au roulement : Important d un point de vue entretien du réseau existant Des caractéristiques qui affectent la consommation des poids-lourds et des véhicules légers Olivier BOUJARD Page 3/21

4 INFLUENCE DE LA SURFACE Influence des caractéristiques de surface 2 caractéristiques influent potentiellement sur la résistance au roulement : le comportement mécanique de la couche de roulement la géométrie (texture + uni), par l intermédiaire des pneumatiques et des amortisseurs Olivier BOUJARD Page 4/21

5 Les dissipations Contact pneumatique/chaussée V ω Déformation macroscopique du pneumatique Olivier BOUJARD Page 5/21

6 Les dissipations Contact pneumatique/chaussée Dissipation dans les amortisseurs V ω Déformation macroscopique du pneumatique Indentation Frottement Olivier BOUJARD Page 6/21

7 Les échelles de la géométrie Les dissipations Contact pneumatique/chaussée Uni Mégatexture Macrotexture Dissipation dans les amortisseurs Déformation macroscopique du pneumatique Indentation Frottement V ω Microtexture Olivier BOUJARD Page 7/21

8 Suivi de la consommation (énergie ou carburant) (Université Libre de Bruxelles, 2004) LES METHODES DE MESURE Suivi de la vitesse lors d une décélération au point mort (VTI, 2008) Mesure directe de la force ou du coefficient de résistance au roulement (TUG, 2004) Olivier BOUJARD Page 8/21

9 0,5 < λ < 50 m INFLUENCE DE L UNI Engendre des dissipations au niveau des amortisseurs (Laganier et Lucas, 1990) Des variations de consommation de l ordre de 10 % (VL) (Laganier et Lucas, Sandberg, Du Plessis, 1990) Laganier et Lucas [1990] Des variations de résistance au roulement de l ordre de 47% à 90 km/h (VTI, 2008) Olivier BOUJARD Page 9/21

10 50 < λ < 500 mm INFLUENCE DE LA MEGATEXTURE Limite : évaluation de la mégatexture Corrélation maximale Gammes de texture contribuant au bruit de roulement via la vibration du pneumatique Descornet [1990] Olivier BOUJARD Page 10/21

11 0,5 < λ < 50 mm INFLUENCE DE LA MACROTEXTURE Laganier et Lucas [1990] Sandberg [1990] Dispersion des résultats Contribuerait à des variations de consommation de 5 à 7% (Laganier et Lucas, Sandberg, Du Plessis, 1990) Contribuerait à des variations de résistance au roulement de 60% (VTI, 2008) Une contribution négligeable en dessous de km/h (Sandberg, 1990) Olivier BOUJARD Page 11/21

12 λ < 0,5 mm INFLUENCE DE LA MICROTEXTURE Peu étudiée jusqu ici Influence généralement supposée négligeable Evaluation complexe de cette échelle de texture Conflit avec les exigences en terme d adhérence? Selon une étude allemande (BASt), la corrélation maximale entre texture et résistance au roulement se manifesterait à cette échelle (Schwalbe, 2008) Olivier BOUJARD Page 12/21

13 Bilan des campagnes expérimentales Une influence significative de la texture : elle conduirait à des variations de consommation de 6 à 11 % Au niveau des amortisseurs : dissipations liées à l uni => résultat attendu : nécessité d assurer un bon uni La contribution des échelles de la micro- à la mégatexture - grande dispersion des résultats - problème de caractérisation des paramètres de texture influents (nombre insuffisant ou mauvais choix d indicateurs) Pertinence des méthodes d évaluation de la résistance au roulement et de la consommation sur site? Olivier BOUJARD Page 13/21

14 Perspectives de recherche : Vers une optimisation des revêtements? Evaluation de la résistance au roulement sur le réseau la contribution des différentes techniques Optimisation des techniques et/ou des recommandations Les pistes : - compréhension physique des phénomènes (modélisation) - optimisation des formules (formulation / essais en laboratoire)? => compromis à rechercher entre faible résistance au roulement et autres propriétés d usage (adhérence, bruit ) Olivier BOUJARD Page 14/21

15 V V ω Stutts & Soedel (1990) ω Fraggstedt & Finnveden (2006) POINT SUR LA MODELISATION Les dissipations au niveau du pneumatique induites par le contact pneu chaussée 2 phénomènes abordés dans la bibliographie la résistance au roulement quasi-statique : couple induit par la dissymétrie du champ de déformation au niveau du contact pneu/chaussée Limite : modèle de contact très simplifié la résistance au roulement dynamique : dissipations associées au comportement vibratoire du pneumatique Limite : aucune relation établie entre puissance dissipée et paramètres de texture Olivier BOUJARD Page 15/21

16 Nielsen & Sandberg (2002) => Intégration d une description thermodynamique du pneumatique? POINT SUR LA MODELISATION Les dissipations au niveau du pneumatique induites par le contact pneu chaussée => Nécessité d intégrer : un modèle de contact réaliste un modèle de pneumatique description quasi-statique et vibratoire du pneu Description de la résistance au roulement en fonction de la vitesse, des pressions de contact... Un autre paramètre influent : la température influe sur le comportement de la gomme modifie la pression de gonflage Olivier BOUJARD Page 16/21

17 LES MOYENS DE MESURE En laboratoire Rouleuse avec pneu à l extérieur du volant (Michelin) Rouleuse à sol plan (Michelin) Appareil d étude des interactions véhicules/revêtement (BASt) Permettent de s affranchir des perturbations extérieures (pente, vent, inertie ) Mesure sur des surfaces non représentatives du réseau routier Olivier BOUJARD Page 17/21

18 LES MOYENS DE MESURE Sur site Mesure de la force de résistance au roulement (BASt) Mesure du coefficient de résistance au roulement (Technical University of Gdansk) Essais croisés à l initiative des ministères des transports hollandais et allemand (2004) Mesures de la résistance au roulement et de la consommation d énergie ou de carburant Olivier BOUJARD Page 18/21

19 LES MOYENS DE MESURE Sur site Comparaison des mesures de résistance au roulement (BASt et TUG) Bonne corrélation des mesures de résistance au roulement (85 %) Répétabilités similaires à celle des essais en laboratoire sur rouleuse Outil pertinent pour l évaluation de la résistance au roulement EN RELATIF Evaluation de l influence de la texture sur la consommation : trop grande influence des autres sources de dissipation (ex : le vent) Olivier BOUJARD Page 19/21

20 Bilan et perspectives Influence probable de la texture sur les dissipations au niveau du pneumatique Pistes de travail : - Evaluation des différentes techniques existantes (développement de matériel?) - Compréhension des phénomènes :. Modèle de contact + modèle de pneumatique. Travail de formulation et d évaluation de la résistance au roulement en laboratoire? - Relation résistance au roulement / consommation / émission de CO 2 Un axe encore peu (ou pas) abordé : Influence du comportement mécanique de la couche de roulement Olivier BOUJARD Page 20/21

21 Merci de votre attention Olivier BOUJARD Page 21/21