Onko nopein pysähtyjä bussi, rekka, henkilöauto vai moottoripyörä?

Otsikon kysymys esitettiin Tuulilasi-lehdessä syyskuussa v. 1982. Asiasta otettiin selvää käytännön testillä. Sen jälkeen niin autot kuin moottoripyörätkin ovat kehittyneet paljon. Miksi ihmeessä sitten "vanhaa hapatusta" tuodaan Tuulilasin nettisivuille?

Yhä edelleen yli puolet Suomessa liikenteessä olevista autoista on vailla lukkiutumattomia jarruja. Testi tältä osin on vielä tänäänkin ajankohtaista asiaa. Vieläkin enemmän pätee se fysiikan laki, jolla on suurin vaikutus lopputulokseen. Hidastuvuus lasketaan kaavalla, jonka löydät halutessasi jutun lopusta. Se tuskin suuremmin muuttuu seuraavan 20 vuoden aikanakaan.

Osa autoilijoista suhtautuu karsaasti moottoripyöräilijöihin. Heitä pidetään helposti vaarallisina kaahaajina. Joidenkin kohdalla se pitää paikkansa, mutta ei suinkaan kaikkien. Autoilijoiden vääriä käsityksiä saattaa ruokkia se, että moni moottoripyörä kiihtyy huomattavasti nopeammin kuin auto. Sitä autoilija ei aina tiedosta. Jarrutuskaan ei tapahdu kuten autolla. Väärä käsitys tosiasioista saattaa johtaa ajatukseen siitä, että moottoripyöräilijät ovat kaahaajia.

Voit tarkistaa omat käsityksesi bussin, rekan, henkilöauton ja bussin pysähtymisestä helposti. Testin lopputulos, vastaus kysymykseen, mikä pysähtyi nopeimmin 80:n nopeudesta, on esitetty tiiviisti alasivulla kolme.

Testin taustaa

Järein testattavamme oli Scania T 142 H varustettuna Jykin kolmiakselisella perävaunulla ja soran kuljetukseen sopivalla kasettivarustuksella. Täyteen kuormattuna yhdistelmän suurin sallittu kokonaispaino on täydet 48 tonnia, 22 tonnia vetoautolle ja 26 tonnia perävaunulle. Jarrukokeen teimme kuitenkin ilman kuormaa.

Mukana oli myös toinen Scania, tyyppiä K 82. Se oli takamoottorilla varustettu linja-auto jonka Kutter-kori oli paikallis- ja lähiliikenteeseen tarkoitettua mallia.

Volkswagen Polo Classic sai luvan edustaa vertailussamme tavallisia henkilöautoja.

Moottoripyöriä edusti Suzuki GSX 1100 E, tuulennopea sateheppainen menijä.

Ihannejarrutus

Vaikka tiesimme jo etukäteen, että kuorma- ja linja-autolla emme pysty tekemään samanlaista ihannejarrutusta kuin henkilöautolla tai moottoripyörällä, pyrimme kuitenkin pysäyttämään nämä suuretkin ajoneuvot pyöriä lukitsematta.

Syy tähän oli varsin yksinkertainen. Tokihan tehokkain tapa pysäyttää raskas ajoneuvo olisi ollut polkaista jarrupoljin pohjaan saakka. Tällöin kaikki pyörät olisivat saavuttaneen 70–80 prosentin hidastuvuuden. Jarrutusmatka olisi ollut arviolta 34–38 metriä.

Emme kuitenkaan tehneet näin, vaikka temppu kieltämättä olisikin ollut valokuvauksellisen näköinen. Suora olisi peittynyt savuun.

Kun kuitenkin muistimme että ajamassamme täysperävaunullisessa yhdistelmässä oli 22 rengasta ja niiden yhteisarvo noin 50 000 mk, ja kun tiesimme myös, että täysjarrutus höyläisi joka renkaan pintaan melkoisen tasaisen alueen, päätimme välttää lukkojarrutusta myös linja-autolla, vaikka sen kuuden renkaan arvo jäikin vain 13 000–14 000 mk tienoille.

Käytännön testi ja sen lopputulos

Arvelimme jo etukäteen, että teoriassa moottoripyörä olisi se kulkuneuvo, joka pysähtyy nopeimmin. Mutta eihän tapanamme ole ennenkään ollut uskoa pelkkää teoriaa.

Niinpä sitten siirryimme eräänä heinäkuisena päivänä Virtaankankaan lentokenttäsuoralle mukanamme mittalaitteet ja neljä varsin erilaista ajoneuvoa.

Mittasimme autojen jarrut käyttäen kahta erilaista laitteistoa samanaikaisesti. Poljinvoimaa ja hidastavuutta mittasimme Motometer-jarrupiirturilla, jonka antamat käyrät ovat tuttuja jokaisesta koeajostamme. Ja kuten aiemmin totesimme, moottoripyörän perään kiinnitettiin Liikenneturvan reaktiomatkamittari, joka ampuu tien pintaan väritäplän jarrutuksen alkaessa. Jarrutusmatka mitattiin täplästä pysähtyneen pyörän perään kiinnitettyyn laitteeseen.

Lisäksi kiinnitimme autojen perään Peiseler-mittapyörän. Jarrupolkimeen liitetty kytkin kytki keskusyksikössä jarrutusmatkan mittausautomatiikan heti jarrutuksen alussa.

Kokeemme osoitti selvästi, että kaikkien muiden ajoneuvojen on parasta pitää riittävä etäisyys edellä kulkevaan moottoripyörään. Se pysähtyy tarvittaessa todella nopeasti. Niin ikään rekan tai bussin eteen ei ole hyvä tehdä hätäjarrutusta. Iso auto voi tulla päälle.

Linja-auto Scania K 82 / Kutter

Linja-auton jarrujärjestelmä on samanlainen kuin kuorma-autoissa. Etujarrujen käyttösylinterit saavat ilmanpaineen suoraan poljinventtiilin kautta. Takajarruille ilma sen sijaan päästetään poljinventtiilin kautta kulkevalla ilmalla ohjattavan releventtiilin kautta.

Jarrutustulos jäi varsin heikoksi lähinnä toisen takapyörän lukkiutumistaipumusten vuoksi. Jarrujen epätasaisuus saattoi osin johtua auton uutuudesta, jarrupäällysteet ja rummut eivät vielä olleet sopeutuneet toisiinsa.

Bussinkuljettajalta ei enää vaadita paljon jalkavoimia, sillä poljinventtiili on varsin herkkä, ja kytkimessä on tehostin. Jarrujen viive näkyy siten, että poljinvoimakäyrä nousee hieman aikaisemmin kuin hidastavuuskäyrä.

Linja-auton tiedot:

- Omapaino: 10 340 kg
- Suurin kokonaispaino: 15 100 kg

Jarrutusmatka 80-0 km/h: 51,1 m

Täysperävaunullinen kuorma-auto Scania T 142 ja Jyki sorakasettiperävaunu

Raskaan yhdistelmän jarruissa on oltava varaa täydellekin kuormalle. Niinpä tyhjiltään jarrutettaessa yhdistelmä onkin vaikeampi pysäyttää kuin kuormattuna - ainakin jos ei halua päästää yhtäkään pyörää lukkiutumaan.

Scanian etujarrupiiri toimii suoraan poljinventtiilin kautta saatavalla ilmalla. Takajarrupiiriä käyttää poljinventtiililtä tulevan ohjauspaineen käyttämän releventtiilin antama ilmanpaine. Sama ohjauspaine ohjaa myös perävaunun releventtiiliä, joka päästää perävaunuun jarrujen ohjauspaineen, jarrujen työsylinterit saavat paineilmansa perävaunusta olevasta säiliöstä jälleen releventtiilin kautta.

Pyöriä lukitsematon jarrutus syntyy varsin kevyellä polkaisulla, jarrujen viivekin näkyi hyvin piirturin käyrästä.

Kuorma-auton tiedot:

- Omapaino: 19 400 kg
- Suurin kokonaispaino: 48 000 kg

Jarrutusmatka 80-0 km/h: 53,7 m

Henkilöauto Volkswagen Polo Classic 1,1 CL

Volkswagen Polo Classicin jarrut ovat samanlaiset kuin useimmissa muissakin henkilöautoissa. Edessä ovat levyjarrut, takana rumpujarrut. Poikkeuksellista on kaksipiiristen jarrujen jako ristikkäin, siis vasen etu- ja oikea takajarru ovat samassa piirissä.

Polo Classicin jarrupoljin vaikuttaa suoraan kaksiosaisen pääsylinterin kautta pyöräjarruihin. Poljinvoiman tarvetta vähentää imusarjan alipaineella toimiva tehostin.

Nestejarruissa jarrutuntuma on erittäin hyvä - edellyttäen ettei sitä ole hävitetty liiallisella tehostuksella. Viivettä ilmajarrujen tapaan ei esiinny.

Polo Classicin jarrut ovat varsin helppokäyttöiset, ja auto pysähtyykin varsin kohtuullisessa matkassa, vaikka parantamisen varaakin vielä olisi.

Henkilöauton tiedot:

- Omapaino: 770 kg
- Suurin kokonaispaino: 1 150 kg

Jarrutusmatka 80-0 km/h: 31,1 m

Moottoripyörä Suzuki GSX 1100 E

Isot Suzukin jarrut on mitoitettu pyörän vauhtivarojen mukaan. Edessä on kaksi ja takana yksi nestetoiminen levyjarru. Normaaliin moottoripyörätapaan etujarrua käytetään käsikahvasta.

Moottoripyörä kuljettajineen on niin kevyt kulkuneuvo, että sen hidastuminen vaikuttaa jonkin verran myös ilmanvastus. Ilman jarruvaikutus parantaa muutenkin hyvää jarrutulosta niin paljon, että teoreettinen maksimihidastavuus lähestulkoon saavutetaan.

Autoista poiketen jouduimme mittaamaan moottoripyörän jarrutusmatkan nauhamitalla. Moottoripyörän perään kiinnitettiin Liikenneturvan reaktiomatkamittari, joka ampuu tien pintaan väritäplän jarrutuksen alkaessa. Jarrutusmatka mitattiin täplästä pysähtyneen pyörän perään kiinnitettyyn laitteeseen.

Myöskään hidastavuusmittaria emme voineet käyttää Suzukin jarruja mitatessamme, joten käyräkin jäi piirtämättä

Moottoripyörän tiedot:

- Omapaino: 260 kg

Jarrutusmatka 80-0 km/h: 26,0 m

Vertailun ajoneuvojen jarrutusominaisuudet

Moottoripyörä vaatii taitavan jarruttajan

Moottoripyörässä on vain kaksi jarruttavaa pyörää, ja lisäksi kumpaakin jarrutetaan erikseen, joten taitava kuljettaja voi säädellä jarruvoimia siten, että päästään lähes ihannetulokseen.

Käytännössä moottoripyörällä on täysjarrutuksen tekeminen varsinaista virtuoosipuuhaa. Etujarrun lukkiutumisen näet pakkaa liittymään pieni sivuttaisluiskauhdus, joka sitten helposti saakin kuljettajan tekemään tuttavuutta asfaltin kanssa.

Kuitenkin sellainen kuljettaja, jonka käsi ja jarrujalka toimivat nopeasti, pystyy siis pysäyttämään moottoripyörän lähes niin nopeasti kuin fysiikan lait antavat periksi.

Henkilöautokin pysähtyy hyvin

Henkilöautojen etujarruina on ryhdytty käyttämään miltei yksinomaan levyjarruja, jotka sietävät rumpujarruja paremmin rasitusta ja kuumenemista.

Levyjarrut olisivat myös takajarruina hyvät. Niiden yhteyteen on kuitenkin hankala rakentaa seisontajarrua, joten takajarruina käytetään useimmissa pikkuautoissa rumpujarruja.

Levyjarruilta puuttuu rumpujarruille tyypillinen itsetehostusominaisuus. Niinpä levyjarrut vaativatkin huomattavasti suuremman poljinvoiman.

Samalla polkimella käytettäväksi kytkettyjen rumpujarrujen lukkiutumisen estämiseksi takajarrupiirissä käytetään nykyisin melko yleisesti paineenrajoitusventtiiliä. Se voi olla kuormitussääteinen, jolloin taka-akselikuorman kasvaessa takajarruille pääsee suurempi paine.

Takajarrut kääntävät lukkiutuessaan ennen etujarruja auton vaarallisesti poikittain. Niinpä niiden toiminta joudutaan turvallisuussyistä säätämään niin heikoiksi, että ne eivät missään olosuhteissa lukkiudu ensimmäiseksi. Tämä heikentää hieman auton jarrutustehoa.

Raskaan kaluston jarrut ovat erilaiset

Henkilö- ja pakettiautoissa käytetään kuljettajan jalkavoimien apuna tehostinta. Tehostin lisää jarrujärjestelmän pääsylinterin mäntään vaikuttavaa voimaa. Muuten järjestelmä toimii aivan kuten se toimisi ilman tehostintakin.

Kuorma- ja linja-autoissa on toisin. Jarrukenkiä käyttäviin sylintereihin vaikuttaakin paineilma, jota ohjaillaan jarrupolkimeen liitetyn venttiilin avulla.

Käytännössä nykyisten kuorma- ja linja-autojen jarrujärjestelmät ovat melkoisen mutkikkaita. Jotta pitkissäkin ajoneuvoissa vältettäisiin pitkistä jarruputkista aiheutuvat viiveet jarrupolkimen painamisen ja jarrutuksen alkamisen välillä, jarrujärjestelmissä käytetään releventtiilejä, jotka poljinventtiilistä ohjauspaineen saatuaan avaavat kanavat paineilman syöttöjärjestelmään.

Raskaiden autojen jarruissa käytetään yhä lähes poikkeuksetta pelkästään rumpujarruja.
Jarrukenkiä levittämään tarvittavat voimat ovat suuria, niinpä paineilmasylinterit ovatkin sijoitettu jarrujen ulkopuolelle, jotta niistä voidaan tehdä riittävän kookkaita.

Suurien voimien hallitseminen pikkutarkasti on vaikeata. Niinpä kuorma- ja linja-autojen jarruilla ei päästä samanlaisiin tehojarrutuksiin kuin henkilöautoilla.

Moottoripyörä pysähtyy parhaiten

Kokeissa kävi aivan kuten arvelimmekin. Moottoripyörä pysähtyi lyhimmässä matkassa. Ensimmäisellä mittauskerralla tosin saavutimme jopa niin hyviä tuloksia, että emme edes itse niihin uskoneet.

Kun mittasimme jarrutusmatkoja, jarrutuksen alkamiskohdan ilmaisevasta väritäplästä oli matkaa moottoripyörän perään vain 16 metriä. Tämän perusteella kitkakerroin oli ollut noin 1,5! Selitys lyhyeen pysähtymismatkaan oli se, että nopeus oli ennen jarrutusta päässyt laskemaan liian pieneksi. Uusintakokeissa pidimmekin paremmin huolta nopeuden säilymisestä, ja tulokset olivat uskottavampia.

Fysiikan lait

Fysiikan lait kertovat, että jarrutusmatkaan vaikuttavat vain ja ainoastaan alkunopeus sekä ajoneuvon ja tien välinen kitkakerroin. Esimerkiksi ajoneuvon paino siis ei vaikuta asiaan.

Kitkakertoimen arvo on yleensä aina pienempi kuin 1, poikkeuksena jotkut erikoiskumilaadut, joilla renkaan ja asfaltin välinen kitkakerroin voi ylittää tuon arvon jonkin verran. Teoreettinen jarrutusmatka voidaan laskea oheisesta kaavasta.

Siinä S on jarrutusmatka metreinä, Vo on lähtönopeus metreinä sekunnissa, u on kitkakerroin ja g maan vetovoiman kiihtyvyys, jonka arvo on 9,81 m/s2.

Tuulilasi