4.9 Styring, fjæring og stabilitet

Kapitlet er revidert i 2010 av Alena Høye (TØI)

Problem og formål

Ulykker hvor føreren mister kontroll over kjøretøyet og velteulykker er ofte mer alvorlige enn andre ulykker (Keall, Newstead og Watson, 2006; Krull, Khattak og Council, 2000). I norsk offisiell ulykkestatistikk blir det ikke registrert om ulykken skjedde fordi føreren mistet kontrollen over kjøretøyet eller hvor mange ulykker som er velteulykker. Dybdestudier av 130 dødsulykker med vogntog i Norge i 2005-2008 viste imidlertid at 12 av ulykkene var velteulykker i kurve (Assum og Sørensen, 2010). I USA i 2000 var andelen velteulykker 2,6% av alle ulykker med personbiler, mens 20% av alle dødsulykker med personbil var velteulykker (Deutermann, 2002). I Australia var i 1999-2003 andelen velteulykker 2,4% av alle ulykker men 11% av alle ulykker hvor føreren ble alvorlig skadd eller døde (Keall m.fl., 2006). For tunge kjøretøy og SUVer (Sport Utility Vehicle) er andelen dødsulykker med velt enda større enn for vanlige personbiler. I USA var i 1999 andelen velteulykker 53% av alle dødsulykker med tunge kjøretøy. Blant personbiler var andelen velteulykker 29% av alle dødsulykker (Stevens m.fl., 2001). Disse resultatene viser at velt bidrar til å øke alvorlighetsgraden av en ulykke. Velt øker sannsynligheten for å bli kastet ut av bilen og for å bli skadet mot interiøret, for eksempel ved at taket trykkes ned. De mest alvorlige skader i velteulykker oppstår når kjøretøyet gjør mange omdreininger (Eigen, 2005).

Det finnes mange ulike typer velteulykker. Bl.a. skiller man mellom velteulykker med og uten snubling (tripped vs. untripped). I de fleste velteulykker med personbiler "snubler" bilen over for eksempel en kantstein eller en lav gjenstand (Eigen, 2005; McLean m.fl., 2005). Kun svært få velteulykker med lette kjøretøy skjer på grunn av for stor sideakselerasjon uten snubling. Andelen velteulykker uten snubling er 4% for personbiler og 20% for lastebiler (Winkler og Ervin, 1999). Blant tankbiler er andelen velt uten snubling 14%. Andelen velteulykker hvor en unnvikelsesmanøver førte til velt er omtrent 5% blant lastebiler og vogntog (Pape, Harback og McMillan, 2007). Lastebiler og vogntog velter oftere enn andre kjøretøy p.g.a. for høy fart i kurver, ofte på avkjøringsramper fra motorveger (Wang og Council, 1999). Blant vogntog er trekkvogn med semitrailer særlig utsatte for velteulykker i kurve i sammenligning med lastebiler med slepevogn eller påhengsvogn (Assum og Sørensen, 2010).

Et spesielt problem for tunge kjøretøy er at kjøreegenskapene endrer seg med vekt og plassering av lasten. Føreren har små muligheter for å kjenne tilhengerens bevegelser og gjennom dette få vite hvilke manøvrer som er uheldige med den aktuelle lasten. Når det er fare for velt legger føreren ofte ikke merke til dette før det er for sent (Winkler og Ervin, 1999). I omtrent 20% av alle velteulykker med lette kjøretøy i USA er flere kjøretøy innblandet. Slike ulykker er som regel mer alvorlige enn eneulykker med velt (Eigen, 2005).

Styring, fjæring og støtdemping skal i samvirke øke kjøretøyets stabilitet og gjøre det mulig å foreta alle vanlige manøvre - og alle påregnelige krisemanøvre - uten at kjøretøyet kommer ut av kontroll.

Beskrivelse av tiltaket

Styring er nødvendig for at føreren kan endre kjøretøyets kjøreretning. Rattbevegelser blir overført til hjulene som regel gjennom en rekke mekaniske og hydrauliske innretninger. Noen styringssystemer kan i tillegg benytte elektroniske systemer. For eksempel kan hjulene dreies i mindre grad ved samme rattbevegelse ved høy fart enn ved lav fart. Rent elektroniske styringssystemer ("steer-by-wire") er i dag ikke på markedet, men demonstrert i flere prototyper.

Styrende bakaksel: På de aller fleste kjøretøy styres det kun med framhjulene. Noen kjøretøy har firehjulsstyring hvor også hjulene på bakakselen styres. Formålet med styrende bakaksel kan være å øke manøvrerbarheten ved lav fart og å redusere plassbehovet ved kjøring gjennom kurver, eller å øke stabiliteten ved høyere fart. Ved lav fart styres bakhjulene i motsatt retning til framhjulene, mens bakhjulene ved høyere fart (som regel fra 30 til 60 km/t) styres parallelt med framhjulene. Styrende bakaksel er især relevant ved lange kjøretøy som vogntog-. Det finnes både aktive og passive styrende bakaksler. Hjulene på en passiv styrende bakaksel (selvstyrende bakaksel) kan dreie seg ved kjøring gjennom krappe kurver ved lav fart, hovedsakelig for å redusere slitasje på dekkene (Taramoeroa og de Pont, 2009). Styrende aksler på semitrailere skal normal låse seg over 40 km/t. Hvis låsingen ikke fungerer kan dette medføre redusert stabilitet (Assum og Sørensen, 2010). En aktiv styrende bakaksel kan gi i tillegg bedre stabilitet ved høyere fart og når trafikksituasjonen gjør raske svingebevegelser påkrevd (Gies, 1991; Kharrazi, Lidberg, Lingman, Svensson og Dela, 2008).

Fjæring og støtdemping omfatter hovedsakelig diverse mekanismer som befinner seg mellom hjul og ramme og som tar opp bevegelsesenergi i vertikal retning (for eksempel fra hull eller humper i vegen eller i kurver). Fjærer tar opp støt og ekspanderer etterpå, dvs. at energien som tas opp ved støtet blir lagret i fjæren før den omdannes til bevegelsesenergi i motsatt retning. En bil med kun fjæring (uten støtdemping) ville hoppe svært mye opp og ned. Støtdempernes oppgave er å dempe denne hoppingen ved å ta opp bevegelsesenergien først ved støtet og etterpå når fjæren ekspanderer. Bevegelsesenergien blir for det meste omdannet til varme.

Det finnes mange ulike typer fjæring (bl.a. spiralfjær og bladfjær) og støtdempere (hydraulisk og med luft) med ulike egenskaper. På enkelte kjøretøy finnes aktive støtdempere som er styrt elektronisk avhengig av den aktuelle kjøresituasjonen. Slike systemer har imidlertid ikke stor utbredelse og finnes vanligvis bare blant dyrere biler. Dette kapittelet omhandler kun generelle sammenhenger mellom egenskaper ved støtdemping og sikkerhet.

Formålet med fjæring og støtdemping er å forbedre kjøreegenskapene og komforten for fører og passasjerer. Fjærer og støtdempere påvirker friksjonen i ulike kjøresituasjoner, for eksempel i kurver, på ujevne vegdekker og ved bremsing og dermed kjøretøyenes styre- og bremseegenskaper. Avhengig av kjøretøyenes støtdempere vil last i kjøretøyet få støt og kan forskyve seg i mer eller mindre grad.

Stabilitet beskriver alle egenskaper ved et kjøretøy som påvirker kjøretøyets kontrollerbarhet eller styrbarhet. Jo bedre stabiliteten, desto mindre sannsynlig er det at føreren mister kontroll over kjøretøyet. Mister føreren kontroll vil kjøretøyet kjøre i andre retninger enn det føreren ønsker og kan begynne å snu seg rundt eller velte. Stabiliteten er påvirket av mange ulike egenskaper ved kjøretøyet, bl.a. styring, fjæring og støtdemping som er beskrevet i dette kapittelet. Andre faktorer som påvirker stabiliteten er bl.a. kjøretøyenes størrelse og geometri, vekt og vektfordelingen, aerodynamikken, dekk og elektroniske systemer som blokkeringsfrie bremser, elektronisk stabilitetskontroll eller veltekontroll. Det foreligger ikke statistikk som viser hvor mange kjøretøy i Norge som har hvilke egenskaper ved styring, fjæring, støtdemping og stabilitet.

Virkninger av elektroniske systemer som øker kjøretøyenes stabilitet (antiskrenssystemer, veltekontroll) er beskrevet i kapittel 4.29 Antiskrenssystemer.

Virkning på ulykkene

Det er funnet svært få studier av hvordan styring, fjæring eller støtdemping påvirker ulykkesrisikoen. Det foreligger kun resultater fra baneforsøk eller simuleringsstudier som viser hvordan egenskaper ved slike systemer kan påvirke kjøretøyenes kjøreegenskaper. Derimot er ulykkesinnblanding for ulike kjøretøytyper og sammenhengen mellom kjøretøyenes tyngdepunkt og ulykkesrisiko blitt undersøkt i en rekke studier.

Styring: Feil og mangler på styremekanisme: Det er foretatt undersøkelser av vogntogs tekniske stand, der forekomst av feil ved bl.a. styringsinnretningen og den relative risiko for å være innblandet i ulykker er beregnet. I USA viste Jones og Stein (1989) at det var feil ved styringsinnretningen ved 21% av de vogntog som var innblandet i ulykker. Risikoen for å bli innblandet i ulykker var dobbelt så høy for de vogntog som hadde feil som for vogntog uten slike feil (95% konfidensintervall [1,2; 3,4]).

Baneforsøk har vist at det ikke er høyere risiko for å miste kontroll over personbiler med innlagte svakheter som dødgang i rattet og slark i fjæringen. Evnen til å styre unna uventede hindringer i vegbanen var omtrent den samme som når det ikke var dødgang og slark. Førere av biler med innlagt dødgang så i stor grad ut til å kompensere for en slik svakhet (Arnberg og Odsell, 1978). Det må understrekes at den dødgang som ble undersøkt ikke var større enn det man kan forvente som resultat av normal bruksslitasje. En svært stor dødgang i rattet kan være farlig.

Styrende bakaksel: Kharrazi m.fl. (2008) viste i baneforsøk at tunge kjøretøy med styrende bakaksel kjører mer stabilt gjennom et dobbelt kjørefeltskifte og krever mindre rattbegevelser enn uten styrende bakaksel. Ved bremsing på et underlag med ulik friksjon på høyre og venstre side (split-mu braking) har kjøretøy med styrende bakaksel omtrent 10% kortere bremseveg enn uten styrende bakaksel. Norske dybdestudier av 15 eneulykker med vogntog og 18 møteulykker der vogntog var utløsende part har funnet at problemer med styrbar aksel (ikke låst aksel) på en semitrailer sannsynligvis var medvirkende ulykkesfaktor i to av eneulykkene og i én av møteulykkene (Assum og Sørensen, 2010).  Det er ikke funnet studier av hvordan styrende bakaksel påvirker ulykkesrisikoen.

Slark i fjæringssystemet: Forsøk med slark i fjæringssystemet på personbiler, viste at dette ikke reduserte førerprestasjonene (Arnberg og Odsell, 1978). Ved undersøkelsen ble det imidlertid ikke lagt inn mer slark enn det man kunne forvente av normal bruksslitasje.

Defekte støtdempere; Defekte støtdempere påvirker kjøreatferd og kan påvirke sikkerheten. Defekte støtdempere er ikke registrert i politirapporter fra ulykker. I Tyskland har en av fire biler minst en defekt støtdemper (Tromp, 1989).

Tyngdepunkt og veltestabilitet: Et høyt tyngdepunkt øker risikoen for velt. Det er en nær sammenheng mellom velterisiko og den såkalte Static Stability Factor (SSF, forholdet mellom halvparten av bilens sporvidde og tyngdepunktets høyde over bakken). Et forholdstall nær 1 gir høyest ulykkesandel, mens ulykkesandelen går mot null når forholdstallet går mot 1,5 - 1,6 (Allen, Szostak, D.H., Rosenthal og Owens, 1992). En annen indikator på velterisikoen er den såkalte Tilt Table Ratio (TTR). Når et kjøretøy står på en overflate som heller mot siden er TTR den vinkelen hvor hjulene på den ene siden av kjøretøyet begynner å miste bakkekontakt (Farmer og Lund, 2002). Et mer direkte mål på veltestabiliteten er den statiske grenseverdien for velt (static rollover threshold, SRT) som uttrykkes som g eller sentrifugalkraften som kreves for å velte kjøretøyet. Jo lavere g desto lettere velter kjøretøyet. Kjøretøy med en SRT på 0,3 eller lavere har over fire ganger så mange ulykker med velt, eller hvor føreren mister kontrollen over kjøretøyet enn kjøretøy med en SRT på 0,5 elle høyere (Taramoeroa og de Pont, 2009).

Brede og lave biler har lav velterisiko, smale og høye biler har høy velterisiko (Harwin og Brewer, 1990; Robertson, 1989; Robertson og Kelley, 1989; Whitfield og Jones, 1995). Den nøyaktige formen på denne sammenhengen påvirkes av flere forhold, blant dem fjæringssystemet, akselavstanden (bilens lengde) og bilens masse (vekt). Kallan og Jermakian (2008) viste at SUVer med en SSF større enn 1,2 har 69% lavere velterisiko enn SUVer med en lavere SSF (95% konfidensintervall [-80; -52]). Andre faktorer som påvirker velterisikoen og som det er kontrollert for er bl.a. størrelse på bilen, elektronisk stabilitetskontroll, førerens alder og alkohol. Allen m.fl. (1992) viste at korrelasjonen mellom SSF og andelen eneulykker med velt er r = 0,769. Resultater i standardiserte kjøreprøver på bane har større sammenheng med velterisiko enn statiske indikatorer (Farmer og Lund, 2002).

Den største risikofaktoren for velt er et høyt tyngdepunkt i situasjoner med sideakselerasjon. I Norge har et høyt tyngdepunkt av lasten vært en medvirkende faktor i åtte av 15 eneulykker med vogntog i årene 2005-2008 (Assum og Sørensen, 2010).

Studier fra USA (Winkler, 2000; Winkler og Ervin, 1999) viser at personbiler som regel tåler sideakselerasjoner på over 1g. For pickuper, SUVer og varebiler ligger den maksimale sideakselerasjonen som regel mellom 0,8 og 1,2g. For lastebiler ligger grenseverdien ofte under 0,5g. Med full last kan grenseverdien være under 0,2g. Tankbiler har som regel grenseverdier på omtrent 0,35. I USA er kurver bygd slik at sideakselerasjonen ved designfart er 0,17g. I praksis kjører imidlertid mange slik at sideakselerasjonen ligger over 2g. Ulykkesdata fra 1987-1991 viser at det er en tett sammenheng mellom den maksimale sideakselerasjonen og andelen velteulykker av alle eneulykker (Winkler og Ervin, 1999). En økning av grenseverdien for maksimal sideakselerasjon på 0,1g medfører en reduksjon av velterisikoen på 50%. Dette gjelder for grenseverdier mellom 0,4 og 0,7g (Sampson og Cebon, 2001).

Personbiler vs. SUVer / pickuper / varebiler og veltestabilitet: SUVer og pickuper har høyere tyngdepunkt enn personbiler og tyngdepunktet er ofte høyt i forhold til sporvidden (Whitfield og Jones, 1995). Flere studier har vist at disse kjøretøyene velter oftere enn personbiler. I en studie fra 1989 (Robertson, 1989) hadde enkelte  modeller som Ford Bronco (1974-87) og Jeep'er av typen CJ-5 (1963-87) og CJ-7 (1976-86) mellom 6 og 20 ganger så stor velterisiko som personbiler.

Nyere modeller har lavere risiko for velt enn eldre modeller. For hvert år i økt alder på kjøretøyer viste (Strashny, 2007) at velterisikoen øker med 1,7%. Kindelberger og Eigen (2003) viste at risikoen øker med 3% og Keall m.fl. (2006) viste at risikoen øker med 2%. Alle tre studiene har kontrollert for en rekke andre faktorer, bl.a. førernes alder. Likevel viser også nyere studier at SUVer har høyere risiko for velt enn personbiler. Tabell 4.9.1 viser beste anslag på risikoen for velteulykker og risikoen for å bli drept i en veltevulykke i ulike typer kjøretøy. Alle resultatene gjelder risikoen for den aktuelle typen kjøretøy sammenlignet med risikoen for personbiler. Resultatene er basert på følgende studier:

Viner, Council og Stewart, 1994 (USA)
Bligh og Mak, 1999 (USA)
Deutermann, 2002 (USA)
Farmer og Lund, 2002 (USA)
Khattak og Rocha, 2003 (USA)
Viano og Parenteau, 2004 (Australia)
Keall m.fl., 2006 (Australia)
Keall og Newstead, 2007 (Australia, New Zealand)
Strashny, 2007 (USA)

Tabell 4.9.1: Velterisiko for SUVer og pickuper sammenlignet med risikoen for personbiler.

 

Prosent endring i antall velteulykker

Skadenes alvorlighet

 

Beste anslag

Usikkerhet i virkning

Risiko for velt per registrert kjøretøy

Alle skadegrader

SUV, pickup, varebil, bil med firehjulstrekk

+265

(+162; +408)

Risiko for velt per ulykkesinnblanding

Alle skadegrader

SUV, pickup, varebil

+67

(+39; +100)

Alle skadegrader

SUV

+62

(+21; +117)

Alle skadegrader

Pickup

+97

(+75; +121)

Alle skadegrader

Varebil

+43

(+20; +71)

Alle skadegrader

Tung lastebil

+262

(+254; +269)

Risiko for å bli drept i velteulykke

Drept

SUV, pickup

-5

(-17; +10)

Drept

Varebil

+6

(-29; +56)

Drept

Tung lastebil

+1

(-7; +11)

 

Resultatene viser at SUVer, pickuper og andre lette kjøretøy med firehjulsdrift velter oftere enn personbiler når man ser på antall velteulykker per registrert kjøretøy. Det er kontrollert for en rekke faktorer som er både overrepresentert blant SUVer og som bidrar til velterisiko, for eksempel unge førere, høy fart, alkohol og kjøring i spredtbygd strøk (Farmer og Lund, 2002; Rudin-Brown, 2004). I studien til Farmer og Lund (2002) har SUVer og pickuper over dobbelt så stor risiko som personbiler for å velte i eneulykker. Når det er kontrollert for forskjeller mellom førere av ulike bilmodeller, bilenes størrelse og vegmiljøet er risikoen fortsatt 1,8 ganger så stor for SUVer og pickuper. Bilens størrelse er derimot ikke relatert til risikoen for velt når det er kontrollert for biltype og andre faktorer. Når en SUV blir påkjørt i siden er risikoen for å velte ifølge (Farmer, Braver og Mitter, 1997) omtrent 14 ganger så høy som når en personbil blir påkjørt i siden.

Velterisikoen for SUVer, pickups og varebiler i forhold til personbiler har ikke endret seg fra 1991 til 2000 (basert på data presentert av Deuterman, 2002).

Når man ser på risikoen for at et kjøretøy velter når det er innblandet i en ulykke viser det seg også at SUVer og pickuper velter oftere enn personbiler. Dette gjelder også for tunge lastebiler. Varebiler har ikke signifikant høyere velterisiko enn personbiler. Studien til Khattak og Rocha (2003) finner også at SUVer gjør flere omdreininger ved velt enn personbiler, noe som tyder på at velteulykker med SUVer er mer alvorlige enn velteulykker med personbiler.

Når det gjelder risikoen for å bli drept i en velteulykke i ulike typer kjøretøy er resultater ikke konsistente. Studier har vist at risikoen er større

  • for førere av biler med firehjulsdrift enn for førere av personbiler med tohjulsdrift ifølge Keall m.fl. (2006);
  • for førere av biler med tohjulsdrift enn i biler med firehjulsdrift ifølge Kallan og Jermakian (2008);
  • for førere av SUVer eller tunge kjøretøy enn for førere av personbiler ifølge Deutermann (2002);
  • for førere av personbiler enn før førere av SUVer og pickuper ifølge Strashny (2007) og Khattak og Rocha (2003);
  • for førere i SUVer enn i pickuper og større i mindre SUVer og pickuper enn i større SUVer og pickuper (Donelson, Karunaramachandran og Kalinowski, 1999).

Den større risikoen for å bli drept eller for alvorlige skader i velteulykker i SUVer i forhold til risikoen i personbiler som ble funnet av Khattak og Rocha (2003) og Strashny (2007) kan ifølge Khattak og Rocha forklares med at SUVer beskytter personer i bilen bedre enn personbiler og at den bedre beskyttelsen mer enn oppveier at velt med SUVer ofte er mer alvorlige enn velt med personbiler. Disse to studiene har kontrollert for en rekke faktorer, bl.a. egenskaper ved føreren og vegen. Slike faktorer er ikke kontrollert for i studien til Deutermann (2002) som viste at risikoen i velteulykker er større i SUVer enn i personbiler.

Viner m.fl. (1994) fant ingen sammenheng mellom kjøretøytype og risikoen for alvorlige skader. De sammenlagte virkningene i tabell 4.9.1 viser ingen signifikante forskjeller mellom de ulike typene kjøretøy.

Passasjerer og veltestabilitet: Passasjerer som sitter høyere enn bilens tyngdepunkt øker risikoen for velteulykker (Whitfield og Jones, 1995). En vesentlig årsak til at personbiler har en relativt lav velterisiko, er at fører og passasjerer i personbiler sitter i et plan som ligger nærmere kjøretøyets tyngdepunkt enn personer i SUVer og pickuper. For SUVer er velterisikoen 40% høyere med passasjerer enn uten passasjerer; for minibusser med 15 seter øker risikoen til det tredobbelte med 15 passasjerer i forhold til uten passasjerer (Subramanian, 2005). Strashny (2007) viste at passasjerer (3-5 personer i kjøretøyet vs. 1-2 personer i kjøretøyet) øker risikoen for velt med 40% for personbiler i eneulykker, med 36% for pickuper i eneulykker og med 29% for SUVer i eneulykker.

Tunge kjøretøy: Veltestabiliteten til vogntog er avhengig av en rekke ulike faktorer. Bl.a. har vogntog som regel høyere tyngdepunkt enn personbiler. Tyngdepunktet kan dessuten forskyves i ugunstig retning pga. uheldig plassering av gods eller når lasten forskyver eller beveger seg under kjøringen. En slik endring av tyngdepunkt kan gjøre vogntog ustabile og utsatt for velting. I engelske fullskalaforsøk er det vist at en semitrailer med last og med tyngdepunkt 2,5 m over bakken kan velte ved en fart på bare 24 km/t i en kurve med radius 20m (Kemp, Chinn og Brock, 1978).

Hvor lett vogntog velter er også avhengig av fjæring, støtdemping og rammens stivhet. Når rammen tar opp mye av kjøretøyenes bevegelser kan en ugunstig plassering av last føre til at kun en del av kjøretøyet velter mens hele kjøretøyet vrir seg rundt sin egen akse (Winkler og Ervin, 1999). Stabiliteten til tilhengeren påvirker velterisikoen til vogntog mer enn trekkvognens stabilitet. Grunnen er at tilhengerens bevegelser blir kraftigere enn trekkvognens eksempelvis ved en unnvikelsesmanøver (Strandberg, 1978). For førere av vogntog er det vanskelig eller umulig å kjenne bevegelser og sideakselerasjon i tilhengeren eller semitraileren og å vite når vogntoget nærmer seg den maksimale sideakselerasjonen hvor vogntoget velter (Sampson og Cebon, 2001; Winkler og Ervin, 1999). Det er derfor vanskelig å tilpasse kjøremåten til den aktuelle lasten. En forskjell mellom lastebiler med tilhenger og trekkbil med semitrailer er at hvis tilhengeren til en lastebil velter vil lastebilen som regel ikke velte. Hvis en semitrailer velter vil derimot også trekkbilen velte. Trekkvogner med semitrailer er overrepresentert i velteulykker i kurver i forhold til andre type vogntog (Assum og Sørensen, 2010). 

I lastebiler og trekkbiler er det et problem at førerhuset ofte blir mer eller mindre fullstendig knust i velteulykker slik at det ikke blir overlevelsesrom for føreren (Brumbelow, Teoh, Zuby og McCartt, 2009). Økt stabilitet av taket til tunge kjøretøy ville derfor redusere antall drepte eller alvorlig skadde førere av tunge kjøretøy i velteulykker (Brumbelow m.fl., 2009).

Tankbiler: I de fleste lastebiler er lasten sikret slik at den ikke beveger eller forflytter seg under kjøringen. I noen tilfeller kan derimot lasten bevege seg. Dette gjelder hovedsakelig tankbiler. Også lastebiler som transporterer levende dyr eller slaktede (hengende) dyr har bevegelig last. Flytende last kan redusere veltestabiliteten til lastebiler, spesielt når tanken ikke er helt fult og under brå svingebevegelser. I slike situasjoner kan væsken få en egen dynamikk og skvalpe fram og tilbake slik at tankbilens stabilitet reduseres. 

Veltestabiliteten avhenger av tankens høyde, form, fyllingsgrad, skvalpeskott og egenskaper til væsken i tanken (Kang, Rakheja og Stiharu, 1999). Med full tank er det liten forskjell på grensen for velt mellom ulike tankformer (sirkulær, elliptisk, super-elliptisk; Strandberg, 1978). Modellstudier viser at ved fyllingsgrader på 50% og 70% er den elliptiske tankform med tre vertikale skvalpeskott mest stabil mot velting.

Mange tankbiler er utstyrt med skvalpeskott på langs av kjøreretningen. Disse forhindrer imidlertid ikke at væsken i tanken skvalper sideveis. Det er også mulig å dele opp tanken i separate avdelinger. Tømmes én avdeling om gangen vil alle avdelingene være enten helt fulle eller helt tomme, slik at ingen væske skvalper (Winkler, 2000).

Bilenes alder: Kallan og Jermakian (2008) viste at velterisikoen (andel eneulykker med velt) for SUVer er omtrent halvert fra 2001 (25,3%) til 2006 (11,5%). Endringen er statistisk signifikant også når det er kontrollert for en rekke andre faktorer. SUVer med 4WD har ikke signifikant lavere velterisiko enn SUVer med 2WD. Små SUVer har 33% høyere (95% KI [+3; +71]) velterisiko enn store SUVer og middels store SUVer har 37% (95% KI [+6; +79]) høyere velterisiko.

Takstyrke: I velteulykker kan personer i bilen bli skadet fordi taket blir knust eller i sammenstøt med taket uten at taket blir deformert. Studier som er basert på kollisjonstester har funnet motsetningsfulle resultater om sammenhengen mellom takstyrke og skaderisiko. Risikoen for å bli drept eller få alvorlige skader i velteulykker er ifølge Brumbelow m.fl. (2009) lavere når taket er sterkere. Resultatet baseres på sammenhengen mellom andelen drepte / skadde i velteulykker og et statisk mål på takstyrke.

Veggrep på fram- og bakhjulene: Spesielle kjøreforhold kan føre til at bilen mister veggrepet slik at styrings- og stabilitetsegenskaper reduseres. Spesielt kan kjøring på glatt vegbane i sving føre til at bilen får skrens. Særlig farlig er det hvis bakparten sklir mer ut en forparten, dvs at bilen er i ferd med å få en rotasjon. Om veggrepet skal være bedre på fram- eller bakhjulene avhenger av kjøremanøver og om bilen har forhjulstrekk, bakhjulstrekk eller firehjulstrekk. I de fleste situasjoner er det imidlertid mer fordelaktig å ha bedre dekk på bakhjulene enn på framhjulene viser baneforsøk av bilprodusenter og bilorganisasjoner (FDM, 2010).

Virkning på framkommelighet

Tunge kjøretøy med dårlige fjæringsegenskaper kan virke spesielt nedbrytende på kjørebanen (Magnusson og Arnberg, 1977). Det er påvist at luftfjæring er mer skånsom mot karosseri, personer og last enn mer tradisjonelle fjæringssystemer som bladfjæring (Transportforskningskommissionen, 1984). Luftfjæring er også mer skånsom for vegen enn mekaniske fjærer som for eksempel bladfjærer. På luftfjærede aksler er det derfor mulig å tillate større aksellast (Pahl, 2002).

Nedbryting av veglegemet kan redusere framkommeligheten ved at kjørebanen blir ujevn og ved at behovet for vedlikeholdsarbeider som kan forstyrre trafikken øker.

Kjøretøy med dårlig stabilitet må kjøre saktere enn andre kjøretøy, spesielt i kurver, noe som kan føre til økt reisetid for andre trafikanter.

Det er fortsatt et åpent spørsmål om bedre styring, fjæring og stabilitet fører til endringer i føreratferd (høyere fart) som helt eller delvis fjerner den bedring av sikkerheten som disse tiltakene ellers gir (Elvik, 1988). Det er imidlertid kjent at førere kan kompensere for dødgang i ratt og slark i fjæring gjennom mer forsiktig kjøring (Arnberg og Odsell, 1978).

Virkning på miljøforhold

En mulig virkning av bedre stabilitet på miljøforhold er reduksjon av eksempelvis tankbilulykker der det oppstår lekkasjer som kan skade mennesker og miljø. Dette kan være utslipp av bensin, klor eller andre kjemikalier med muligheter for brann, eksplosjon eller annen miljøforurensning.

Støtdempere som omdanner bevegelsesenergi til strøm har i de siste årene vært under utvikling (Kynan, Iovenitti og Toncich, 2000). Slike støtdempere ville redusere drivstofforbruket, noe som ville være positivt for miljøet. Drivstofforbruket kan bli redusert med omtrent 2% på en jevn asfaltdekke og med opp til 10% på en humpete veg (Zuo, Scully, Shestani og Zhou, 2010). Slike støtdempere finnes i dag ikke på markedet.

Kostnader

Det er ikke funnet data for hva det koster å forbedre styring, fjæring og stabilitet.

Nytte-kostnadsvurderinger

Ved regresjonsanalyser er det i USA anslått at en bedring av den statiske stabilitet med en tiendedel kunne ha redusert antallet velteulykker med dødelig utgang med ca 9 pr 100.000 registrerte kjøretøyer (Robertson, 1989). Kostnadene ved en slik forbedring av den statiske stabilitet er imidlertid ukjente. Nyttekostnadsforholdet kan dermed ikke beregnes. For de øvrige tiltak foreligger det heller ikke data som gir grunnlag for å beregne nytte-kostnadsverdien.

Formelt ansvar og saksgang

Initiativ til tiltaket

Initiativ til endringer i kjøretøyforskriftene kan bli tatt av Vegdirektoratet, bilbransjen eller som følge av norsk deltakelse i internasjonalt kjøretøyteknisk samarbeid.

Formelle krav og saksgang

Det stilles i dag krav basert på EU-direktiver til kjøretøys aksler, fjærer og støtdemping og styring (kjøretøyforskriften kapittel 12 og 21). Formelle stabilitetskrav, utover dem som følger av grenser for kjøretøys høyde, lengde, bredde og vekt, stilles ikke. Tankbiler som transporterer farlig gods, og som er godkjent etter ECE 111, må ha en statisk grenseverdi for velt på minst 0,42g (Taramoeroa og de Pont, 2009; United Nations Economic Commission for Europe, 2005).

Ansvar for gjennomføring av tiltaket

Produsent eller importør av kjøretøy er ansvarlig for at de krav som stilles til nye kjøretøy og de typegodkjenninger som er gitt blir etterlevet. Statens vegvesen utfører stikkprøve­kontroller av typegodkjente kjøretøy (fabrikknye biler før de selges) for å sikre at regelverket respekteres. Styring, fjæring og støtdemping kontrolleres løpende i EU-kontroller.

Referanser

Allen, R. W., Szostak, H. T., D.H., K., Rosenthal, T. J. & Owens, K. J. (1992). Vehicle dynamic stability and rollover. Report DOT HS 807 956. Hawthorne, CA: Systems Technology Inc.

Arnberg, P. R. & Odsell, O. (1978). Degradation of steering and suspension components affecting driver-vehicle performance during emergency situations. VTI-rapport 109A. Linköping, Statens väg- och trafikinstitut.

Assum, T. & Sørensen, M. (2010). 130 dødsulykker med vogntog. Gjennomgang av dødsulykker i 2005 - 2008 gransket av Statens vegvesens ulykkesanalysegrupper (130 fatal accidents involving heavy goods vehicles. Analysis of fatal accidents in Norway 2005 - 2008 studied in-depth by the Norwegian Public Roads Administration). TØI-Rapport 1061/2010. Oslo: Transportøkonomisk institutt.

Bligh, R. P. & Mak, K. K. (1999). Crashworthiness of roadside features across vehicle platforms. Transportation Research Record, 1690, 68-77.

Brumbelow, M. L., Teoh, E. R., Zuby, D. S. & McCartt, A. T. (2009). Roof Strength and Injury Risk in Rollover Crashes. Traffic Injury Prevention, 10(3), 252 - 265.

Deutermann, W. (2002). Characteristics of fatal rollover crashes. Report DOT HS 809 438. Washington DC: National Highway Traffic Safety Administration.

Donelson, A. C., Karunaramachandran, K. Z. & Kalinowski, A. (1999). Rates of occupant deaths in vehicle rollover. Transportation Research Record, 1665, 109-117.

Eigen, A. M. (2005). Rollover crash mechanisms and injury outcomes for restrained occupants. Report DOT HS 809 894. Washington DC: National Center for Statistics and Analysis. National Highway Traffic Safety Administration.

Elvik, R. (1988). Tolkning og fornyet analyse av undersøkelser om den ulykkesreduserende virkning av trafikksikkerhetstiltak. Arbeidsdokument TS/0012/88. Oslo, Transportøkonomisk institutt.

Farmer, C. M., Braver, E. R. & Mitter, E. L. (1997). Two-vehicle side impact crashes: The relationship of vehicle and crash characteristics to injury severity. Accident Analysis & Prevention, 29(3), 399-406.

Farmer, C. M. & Lund, A. K. (2002). Rollover risk of cars and light trucks after accounting for driver and environmental factors. Accident Analysis & Prevention, 34(2), 163-173.

FDM. (2010). Montering af dæk, from http://www.fdm.dk/bilen-til-daglig/daek/montering-af-daek (last accessed 07/06/2010).

Gies, S. (1991). Die Sicherheitsrelevanz neuer Fahrhilfen in Kraftfahrzeugen. Forschungsbericht 238. Bergisch Gladbach, Bundesanstalt für Strassenwesen (BASt).

Harwin, E. A. & Brewer, H. K. (1990). Analysis of the relationship between vehicle rollover stability and rollover risk using the NHTSA CARDfile accident database. Journal of Traffic Medicine, 18, 109-122.

Jones, I. S. & Stein, H. S. (1989). Defective equipment and tractor-trailer crash involvement. Accident Analysis & Prevention, 21(5), 469-481.

Kallan, M. J. & Jermakian, J. S. (2008). SUV rollover in single vehicle crashes and the influence of ESC and SSF. Annual Proceedings of the Association for the Advancement of Automotive Medicine, 52, 3-8.

Kang, X., Rakheja, S. & Stiharu, I. (1999). Optimal tank geometry to enhance static roll stability of partially filled tank vehicles, SAE Paper 1999-01-3730, Proceedings vol. SP-1486. SAE Truck and Bus Meeting and Exp., Nov. 14-17, 1999, Detroit, MI.

Keall, M.D., Newstead, S. & Watson, L. (2006). Four-wheel drive vehicle crash involvement patterns. Research Report 06/05. Royal Automobile Club of Victoria.

Keall, M. D. & Newstead, S. V. (2007). Four-whell drive vehicle crash involvement risk, rollover risk and injury rate in compatison to other passenger vehicles: Estimates based on Australian and New Zealand crash data and on New Zealand motor vehicle register data. Report 262. Monash University Accident Research Centre.

Kemp, R. N., Chinn, B. P. & Brock, G. (1978). Articulated vehicle roll stability: methods of assessment and effects of vehicle characteristics. TRRL Laboratory Report 788. Crowthorne, Bershire, Transport and Road Research Laboratory.

Kharrazi, S., Lidberg, M., Lingman, P., Svensson, J.-I. & Dela, N. (2008). The effectiveness of rear axle steering on the yaw stability and responsiveness of a heavy truck Vehicle System Dynamics, 46(S1), 365-372.

Khattak, A. J. & Rocha, M. (2003). Are SUVs "Supremely Unsafe Vehicles"? Transportation Research Record, 1840.

Kindelberger, J. & Eigen, A. M. (2003). Young drivers and sports utility vehicles. Report DOT HS 809 636. Washington DC: National Highway Traffic Safety Administration.

Kjøretøyforskriften. (2009). from http://www.lovdata.no/for/sf/sd/td-19941004-0918-021.html

Krull, K. A., Khattak, A. J. & Council, F. M. (2000). Injury effects of rollovers and events sequence in single-vehicle crashes. Transportation Research Record, 1717, 46-54.

Kynan, E. G., Iovenitti, P. G. & Toncich, D. (2000). Electromagnetic regenerative damping in vehicle suspension systems. International Journal of Vehicle Design, 24(2-3), 182-197.

Magnusson, G. & Arnberg, P. W. (1977). Vägjämnhetens inverkan på bilars broms- och styrbarhet. En litteraturstudie. VTI-rapport 134. Linköping, Statens väg- och trafikinstitut.

McLean, A. J., Kloeden, C. N., Ponte, G., Baldock, V. L., Lindsay, V. L. & van den Berg, A. L. (2005). Rollover crashes. Report CASR026. Australia: The University of Adelaide, Centre for Automotive Research.

Pahl, H.-J. (2002). Luftfedern in Nutzfahrzeugen. Dormagen: LFT Germany GmbH. http://www.hjpahl.com/frameset_d_2f.htm.

Pape, D. B., Harback, K. & McMillan, N. (2007). Cargo tank roll stability study. Battelle Final Report, prepared for the US Department of Transport; contrract no. GS23-F-0011L.

Robertson, L. S. (1989). Risk of fatal rollover in utility vehicles relative to static stability. American Journal of Public Health, 79, 300-303.

Robertson, L. S. & Kelley, A. B. (1989). Static stability as a predictor of overturn in fatal motor vehicle crashes. Journal of Trauma, 29, 313-319.

Rudin-Brown, C. M. (2004). Vehicle height affects drivers speed perception. Transportation Research Record, 1899, 84-89.

Sampson, C. J. M. & Cebon, D. (2001). Achievable roll stability of heavy vehicles. Cambridge, UK: Cambridge University Engineering Department.

Stevens, S. S., Chin, S. M., Hake, K. A., Hwang, H.-L., Rollow, J. P. & Truett, L. F. (2001). Truck roll stability data collection and analysis. Oak Ridge, Tennessee: Center for Transportation Analysis.

Strandberg, L. (1978). Tankfordons sidstabilitet. VTI-rapport 147. Linköping, Statens väg- och trafikinstitut.

Strashny, A. (2007). An analysis of motor vehicle rollover crashes and injury outcomes. Report DOT HS 810 741. Washington DC: National Highway Traffic Safety Administration.

Subramanian, R. (2005). The effect of occupancy on the rollover propensity of passenger vehicles, Paper No 05-0197. 19th International Conference on the Enhanced Safety of Vehicles, Washington DC.

Taramoeroa, N. & de Pont, J. (2009). Optimization of heavy vehicle performance. NZ Transport Agency research report 387.

Transportforskningskommissionen. (1984). Konsekvenser av höjd axeltryck för bussar. TFK-rapport 1984:5. Stockholm, Transportforskningskommissionen.

Tromp, J. P. M. (1989). The influence of defective shock absorbers on traffic safety (De invloed van defecte schokdempers op de verkeersveiligheid). Report SWOV R-89-6.

United Nations Economic Commission for Europe. (2005). Uniform provisions concerning the approval of tank vehicles of categories N and O with regard to rollover stability. . United Nations Economic Commission for Europe (Addendum 110, Regulation no.111; Amendment 1; Supplement 1 - Date of entry into force: 4 April 2005).

Viano, D. C. & Parenteau, C. S. (2004). Rollover crash sensing and safety overview. SAE Technical Paper Series 2004-01- 0342.

Viner, J. G., Council, F. M. & Stewart, J. R. (1994). Frequency and severity of crashes involving roadside safety hardware by vehicle type. Transportation Research Record, 1468, 10-18.

Wang, J. & Council, F. M. (1999). Estimating truck-rollover crashes on ramps by using a multistate database Transportation Research Record, 1686, 29-35.

Whitfield, R. A. & Jones, I. S. (1995). The effect of passenger load on unstable vehicles in fatal, untripped rollover crashes. American Journal of Public Health, 85(9), 1268-1271.

Winkler, C. B. (2000). Rollover of heavy comercial vehicles. UMTRI Research Review, 31, 1-20.

Winkler, C. B. & Ervin, R. D. (1999). Rollover of heavy commercial vehicles. Report UMTRI-99-19. Ann Arbor: University og Michigan Transportation Research Institute.

Zuo, L., Scully, B., Shestani, J. & Zhou, Y. (2010). Design and characterization of an electromagnetic energy harvester for vehicle suspensions. Smart Materials and Structures, 19(4).