이 논문은 타이어-노면간 마찰계수(drag factor)와 노면에 발생된 스키드마크를 통해 제동직전 속도(pre-braking speed) 산정을 정확하게 하기 위한 방법론을 제시하고자 한다. 제동직전 속도(pre-braking speed)와 활주직전 속도(pre-skidding speed)간 어떠한 상관관계가 있는지 판단하기 위해 실차 주행 및 제동실험을 통해 데이터가 수집되었다. 두 대의 차량에 fifth wheel(오륜) 장비, 스피드건, vericom 2000 등 다양한 측정장비를 탑재하여 제동실험이 수행되었으며, 자동차 속도, 제동거리, 활주거리, 감속도 등이 정밀 측정되었다. 실험자료의 분석을 통해 노면 마찰계수값과 활주직전 속도를 산정하고, 이후 활주직전 속도와 제동직전 속도를 비교하여 이들간의 상관관계를 규명하였다. 결과적으로 산정된 마찰계수값은 현재 일반적으로 적용되고 있는 0.8보다 높았으며, 제동직전 속도는 활주직전 속도보다 $5{\sim}10km/h$ 정도 높은 것으로 나타났다. 향후에는 다양한 차종과 노면조건에 대한 후속실험을 통해 더욱 정교한 한국형 분석모형의 개발과 실무적용이 필요할 것으로 판단된다.
이 논문은 타이어-노면간 마찰계수(drag factor)와 노면에 발생된 스키드마크를 통해 제동직전 속도(pre-braking speed) 산정을 정확하게 하기 위한 방법론을 제시하고자 한다. 제동직전 속도(pre-braking speed)와 활주직전 속도(pre-skidding speed)간 어떠한 상관관계가 있는지 판단하기 위해 실차 주행 및 제동실험을 통해 데이터가 수집되었다. 두 대의 차량에 fifth wheel(오륜) 장비, 스피드건, vericom 2000 등 다양한 측정장비를 탑재하여 제동실험이 수행되었으며, 자동차 속도, 제동거리, 활주거리, 감속도 등이 정밀 측정되었다. 실험자료의 분석을 통해 노면 마찰계수값과 활주직전 속도를 산정하고, 이후 활주직전 속도와 제동직전 속도를 비교하여 이들간의 상관관계를 규명하였다. 결과적으로 산정된 마찰계수값은 현재 일반적으로 적용되고 있는 0.8보다 높았으며, 제동직전 속도는 활주직전 속도보다 $5{\sim}10km/h$ 정도 높은 것으로 나타났다. 향후에는 다양한 차종과 노면조건에 대한 후속실험을 통해 더욱 정교한 한국형 분석모형의 개발과 실무적용이 필요할 것으로 판단된다.
This paper investigates the accuracy of vehicle pre-braking speed estimates based upon tire/roadway coefficient of friction (drag factor) measurements and skid mark measurements Data for pre-braking and pre-skidding speeds were collected to determine if there were any correlations between pre-brakin...
This paper investigates the accuracy of vehicle pre-braking speed estimates based upon tire/roadway coefficient of friction (drag factor) measurements and skid mark measurements Data for pre-braking and pre-skidding speeds were collected to determine if there were any correlations between pre-braking speeds and pre-skidding speeds. Braking tests were performed on two vehicles using various measurement devices including a fifth wheel, a speed gun, and a vericom 2000. The vehicle speeds, braking distances, skid mark distances, and deceleration histories were recorded. From these data. coefficients of friction and vehicle pre-skidding speeds for the tested road surface were calculated. The pre-skidding speeds were then compared to the actual pre-braking speeds of the vehicles in order to establish relationships between pre-skidding and pre-braking speed. A correlation between the Pre-skidding speed and the actual pre-braking speed was established for the study data.
This paper investigates the accuracy of vehicle pre-braking speed estimates based upon tire/roadway coefficient of friction (drag factor) measurements and skid mark measurements Data for pre-braking and pre-skidding speeds were collected to determine if there were any correlations between pre-braking speeds and pre-skidding speeds. Braking tests were performed on two vehicles using various measurement devices including a fifth wheel, a speed gun, and a vericom 2000. The vehicle speeds, braking distances, skid mark distances, and deceleration histories were recorded. From these data. coefficients of friction and vehicle pre-skidding speeds for the tested road surface were calculated. The pre-skidding speeds were then compared to the actual pre-braking speeds of the vehicles in order to establish relationships between pre-skidding and pre-braking speed. A correlation between the Pre-skidding speed and the actual pre-braking speed was established for the study data.
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문제 정의
본 연구는 활주직전(Pre-skidding) 속도와 제동직전 (Pre-braking) 속도간의 상관관계 규명을 통해 스키드마크를 통한 자동차 속도산출시 실제의 제동직전 속도 (Actual speed) 를 산출할 수 있도록 분석모형을 개발하는 데에 그 목적이 있으며, 연구방법으로써는 실차 주행 및 제동테스트를 실시하여 실험 결과치간의 통계적 분석을 통해 상관관계를 제시하고자 한다.
본 연구에서는에서 보는 바와 같이 브레이크 작동시점의 속도와 활주직전 속도간의 상관관계를 규명하는 데에 그 목적이 있다.
본 연구의 목적은 현재 일반적으로 적용되고 있는 승용차의 제동 감속도 0.8g의 검증과 활주직전(pre-skidding) - 제동 직전 (pre-braking) 간의 속도변화 관계를 규명하는 데에 있다.
특히 자동차의 속도제어는 교통안전분야에서 인명피해를 줄이고 적절한 교통안전대책을 시행하기 위한 필수요소로써 스키드마크 발생 직전과 제동 직전 속도의 적절한 상관관계 규명을 통해 교통사고 처리시 운전자 처벌을 강화하고 또한 운전자에게 경각심을 일깨우기 위한 연구가 필요할 것으로 판단되어 본 연구를 수행하게 되었다.
제안 방법
'98년식 현대 액센트, '98년식 스즈키 Swift, '99년식 도요타 Tercel 등 실험차량을 대상으로 범퍼건 장비를 통해 얻어진 데이터를 회귀분석하여 다음과 같은 실험식이 얻어졌다.
1) 국산 중형 승용차량 2대로 총 26회의 제동 테스트를 수행하였으며 , 그 중 성공적으로 수행된 18회의 실험데이터를 추출하여 제동전후 속도변화를 분석하였다.
GPS방식에 의해 자동차 속도를 측정하며. 측정치를기반으로 가감속도, 이동거리 , 소요시간 등을 산출한다.
이동거리. 가감속도 등을 측정한다.
본 연구에서는 5th Wheel 장비를 주로 하고, VC2000, 이동식단속카메라를 보조 장비로 사용하여 제동전후 속도변화를 측정하였다';
본 연구에서는 운전자의 제동시점 속도를 측정하기위해 브레이크페달에 답력 인식장치를 부착시켰다.
4) 실험방법
실험차량에 운전자 및 장비운용자 등 2명을 탑승시키고 30~ 120km/h의 속도로 주행하다가 급제동 조치를취하였으며, 제동시점의 속도를 5th Wheel과 이동식속도단속카메 라로 측정하였다.
실험차량은 1)항과 동일하며, 가속도계를 이용하여 제동구간 평균감속도를 측정하고 이를 통해 다음과 같은 실험식이 얻어졌다.
알림 : 본 논문은 대한교통학회 게59회 학술발표회 (2008.10.24)예서 발표된 내용을 수정 . 보완하여 작성된 것입니다.
연구의 범위는 건조한 아스팔트도로에서 국산 승용 차량 2대에 5th wheel Assembly set(답력인식장치 포함)을 장착하고 저속, 중속, 고속 주행상태에서 급제동하여 얻어진 실험결과치에 한하며, 제동직전 (Pre-braking) 속도의 정밀측정을 위해 Vericom2000장비와 이동식 단속카메라를 추가로 장착하여 보조장비로 활용하였다.
측정치를기반으로 가감속도, 이동거리 , 소요시간 등을 산출한다.
콘크리트로 채워진 반쯤 잘려진 타이어를 끄는 힘을 측정하여 노면과 타이어간 마찰계수를 산출한다.
휠 사이즈, Motion transducer 등에 따라 실험용도상의 차이가 있으며, 본 연구에서는 독일 파이슬러사의 28인치 WEel과 lOOOpulse급 Transducer# 장착하여 실험을 수행하였다.
대상 데이터
국산 중형승용차량 2대로 26회의 Skid Test를 거쳐 유의한 18 set의 실험데이터를 추출하였으며, 이를 분석하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
운전자는 10년 내외 운전경력의 35세 이상 50세 미만의 남성으로 구성되었다.
이렇게 구성된 실험을 총 26회 실행하였으며, 성공적으로 수행된 18회의 실험데이터를 추출하였다().
성능/효과
2) 실험차량이 활주(skidding)하는 동안 감속도는 0.67~ l.07g로 다양하게 나타났으며 제동직전 속도가 높을수록 감속도가 낮아지는 경향을 보였다.
3) 활주시 평균감속도는 0.865g로써 기존 적용 0.8g 보다 다소 높게 나타났으며, 이는 제동장치, 타이어 등 자동차의 성능 향상에 기인한 것으로 추정된다.
4) 제동직전 속도는 활주직전 속도보다 5~ 10km/h 높게 나타나 불완전제동구간의 속도변화를 감안할경우, 교통사고시 법정 과속에 해당되는 경우가증가할 것으로 판단된다.
제동 전 속도가 높을수록 제동마찰계수서)값은낮아지게 되며, 제동마찰계수값은 최저 0.67, 최고 1.07에 이르고 평균값은 0.865로써 현재 일반적으로적용되고 있는 0.8보다는 높게 나타났다.
후속연구
그러나, 본 연구의 결과는 특정 차종 및 노면조건을 대상으로 산출된 결과이므로 교통사고 처리나 사고분석시에절대치로 적용키에는 다소 무리가 있으며, 향후 다양한차종에 대한 후속 실험과 검증이 수반되어야 할 것이다. 현재 교통사고종합분석센터 (Traffic Accident Analysis Center) 에서는 다양한 차종과 노면조건별 실험을 지속적으로 수행 중에 있으며, 각종 조건에 따른 실험결과를 데이터베이스로 구축하여 속도분석모형을 더욱 고도화시킬 예정이다.
5g 일 경우, <그림 3>의 경우와 유사하게 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 불완전제동구간의 평균감속도를 0.5g로 전제하여 제동 전후 속도변화를 추정하고자 하며, 향후에는 불완전제동구간의 평균감속도 변화에 대한 더욱 정교한 연구가 필요할 것으로 사료된다.
이 연구를 통해 향후 자동차 제동직전 속도분석과 관련하여 유용한 자료로 활용될 수 있기를 기대한다.
제동 직전 속도간의 관계식을 활용하면, 보다 실질적인 자동차의 속도분석이 가능할 것으로 보여지며, 교통 사고처리에 있어서 과속의 범주가 확대됨에 따라 많은 민원이 발생할 수 있는 반면에 최근 시행되고 있는 '교통사고 사상자 절반줄이기 프로젝트' 등 교통안전정책 추진에 있어 일조할 수 있을 것으로 판단된다.
참고문헌 (12)
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Jerry J. Eubanks., et al(1993), 'A Com Devices Used to Measure Vehicle Braking Deceleration', SAE 930665
Fricke, Lynn. B and Baker, J Stannard (1990), 'Drag factor and Coefficient of Friction in Traffic Accident Reconstruction', The Accident Investigation Manual, Northwestern Univ, Traffic Institute
Robert Overgaard., et al(2001), 'Relationship Between Pre-Skidding and Pre-Braking Speed', SAE 2001-01-1281
D.W.Goudie,. et al(2000), 'Tire Friction During Locked Wheel Braking', SAE 2000-01-1314
Edward L. Robinson(1994), 'Analysis of Accelerometer Data for Use in Skid-Stop Calculation', SAE #940918
Neptune, J. A., et al(1995), 'Speed from Skids: A Modern Approach'. SAE #950354
Reed, W., et al.(1988), 'A Comparison of Emergency Braking Characteristics of Passenger Cars'. SAE #880231
Reed, W., et al(1987), 'Vehicular Response to Emergency Braking'. SAE #870501
Nathaniel H.Sledge,. et al(1997), 'Vehicle Critical Speed Formula - Values for the Coefficient of Friction - A Review', SAE #971148
Limpert, R., 'Motor Vehicle Accident Reconstruction and Analysis', 2nd Edition, The Michie Company
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