Utrullningstest - Metodutveckling
BovikTest 2025-11-08
Detta avsnitt handlar om mina försök att hitta en bättre metod för att testa rullmotstånd på cykeldäck och att undersöka eventuella problem med metoden.
Föregående avsnitt beskriver nuvarande metod:
- Utrullningstest - Förberedelser.
- Utrullningstest - Testsekvensen.
- Utrullningstest - Databehandling.
Detta avsnitt innehåller:
- Inledning
- Förbättringar
- Försök med oföränderligt tillstånd
- Utmana metoden
- Framtida ändringar
Inledning
Sommaren 2022 började jag göra lite mer seriösa utrullningstester. Det var däcktrycksjämförelser i ett försök att hitta snabba tryck. Det var på asfalt i dåligt skick och jag hade dålig koll på vinden. Teststräckan började utför, sedan plant och jag rullade tills det tog stopp:
Continental Grand Prix 5000 28'' (700 x 25C). Rulldistans (m) (mer är bättre) vid olika däcktryck (Bar). Samma serie av tryck testades två gånger (blå och röd).
Jag var ganska nöjd med att de två omgångarna liknande varandra. Sedan skulle jag testa lägre tryck:
Continental Grand Prix 5000 28'' (700 x 25C). Rulldistans (m) (mer är bättre) vid olika däcktryck (Bar). Samma serie av tryck testades två gånger (blå och röd).
De båda tryckserierna blev väldigt olika. Nu visste jag inte vad jag skulle tro. Jag behövde nog anstränga mig mer än så här. Jag bytte testplats och ändrade metoden till att mäta tid med kamera (telefon på styret) och tillverkade startrampen.
Förbättringar
Rampen
Den första rampen hade en tendens att tippa upp framtill när jag backade upp på den. När den lyfte så hände det att den även vred sig.
För att hindra den från att vrida sig så byggde jag om den med en list mot marken baktill för att få ett bredare stöd:
När det gäller upptippandet så tänkte jag att det får väl vara så. Upptippandet får vara indikationen på att jag har backat till rätt position. Jag flyttade stödets fäste så att däcken ska få stöd bakåt i startläget och inte bli onaturligt klämda av rampens bakkant.
Tidskameran
Tidskamerans orientering har betydelse (åtminstone för Samsung Galaxy S6). Förmodligen beroende på hur bilden skannas i kameran när den filmar. Alla bildpunkter (pixlar) exponeras inte samtidigt.
Bilden är filmad med telefonen i porträttorientering och visar två ljusa brickor som jag använde som markering på asfalten tidigare innan jag började rita kritstreck. Brickorna ligger på linje vinkelrätt mot rullriktningen, det är kameran som förvränger bilden. Det blir då svårt att läsa av tiden noggrant. Det blir mycket bättre med landskapsorientering:
För övrigt gick min ena telefon sönder så jag skaffade en ny. Det blev en Samsung Galaxy S10e som verkar ha en bättre kamera. Stabilare bild vid skakningar bland annat.
Vindmätning
I början tittade jag efter rörelse i flaggor och vimplar före/efter test och i växtlighet under test.
Sedan använde jag fragment av delaminerat toapapper som jag släppte flera gånger under testet. Jag räknade sekunderna till fragmentet landade på marken och syftade hur långt fragmentet blåst. Sedan beräknade jag kvoten sträcka / tid (m/s) i huvudet.
Det kan ha varit spindeltråd som rörde sig i draget inomhus som gav mig iden med vindtrådar. Jag provade olika material och valde vanlig sytråd. Vindtrådar är ungefär lika känsliga som toapappersfragment men smidigare när vindtrådarna väl är tillverkade. Idén att använda en till telefon för att filma en vindtråd fanns med från början.
För att undersöka den första vindtråden så genomfördes utrullningstest med filmad vindtråd utan att ändra något. Däremot hoppades jag att vinden skulle ändra sig och även vända under testet, vilket den gjorde. Med detta data provade jag vindkompensering med olika matematiska formler (kurvanpassning) för att undersöka vad som var bäst. Jag kom fram till den enkla formel som jag beskrivit i förra avsnittet "Utrullningstest - Databehandling".
Vinden har större påverkan i början av rullet än i slutet. Detta hanterar jag lite slarvigt genom att ge första halvan an sträckan (P0-P1) dubbelt så stor vikt som andra halvan (P1-P2) vid medelvärdesbildningen av vindfilmen.
Det har hänt flera gånger att sytråden fastnar på lodtråden. Jag har försökt flytta lodet längre bort från sytråden men den kan fastna ändå. Jag har även provat med hal fiskelina som lodtråd. Då kan sytråden fastna på lodtyngden i stället. Lodet kanske inte behövs annat än för vindkameran?
Jag har även försökt att kalibrera vindtråd, med det är egentligen inte nödvändigt:
Övriga förbättringar
I början använde jag en längre teststräcka och ritade kritstreck på 0, 25, 50, 75 och 100 meter. Det var ingen större skillnad på dom olika delsträckorna så jag tog bort dom två sista kritstrecken så att sträckan blev totalt 50 meter.
Tryckmätare är inte nödvändigt men är smidigt och troligen noggrannare än pumpens mätare. Man kan både tömma luft och mäta med tryckmätaren. Jag använder SKS Airchecker 2.
Jag undviker att cykla förbi nära vindtrådarna. Sytråden kan fastna på lodet av vinddraget.
Om det blåser mycket för stunden kan jag köra extra nedrullningar för att kunna välja bort dom med starkast vind i databehandlingen och ändå ha några kvar att medelvärdesbilda.
Försök med oföränderligt tillstånd
Om jag rullar utför en backe med konstant lutning, utan vind och samma underlag tillräckligt länge så kommer accelerationen så småningom att praktiskt taget upphöra. Sluthastigheten har nåtts, det är ett jämviktsläge. Fördelen med detta är att:
- Det går att beräkna rull och luftmotstånd för situationen med en matematisk modell eller hastigheten med olika trampeffekt. Det krävs dock att något mer är känt, till exempel luftmotstånd från ett vindtunneltest. En till backe med annan lutning borde också fungera.
- Påverkan från hjulens roterande vikt (tröghetsmomentet) försvinner.
- Eventuell påverkan från starten försvinner.
Jag gjorde olika försök att hitta en lämplig backe för detta i närheten. Här är en graf från mitt bästa försök:
Blå kurva är backens höjdprofil (m). Den har en sektion på cirka 200m med ganska jämn lutning.
Övriga kurvor (km/h) visar fem rull med olika starthastigheter:
- Ett rull med hög starthastigheter (Gul)
- Två rull med medelhög starthastigheter (Rosa och röd)
- Två rull med låg starthastigheter (Grå och svart)
Backens höjdprofil uppmättes med professionell utrustning som jag fick låna. Hastigheterna är uppmätta med en högupplöst hjulvarvtidsmätare som jag har gjort själv:
Hjulvarvtidsmätare.
För ett bra test så ska olika starthastigheter övergå till samma hastighet innan backens konstanta lutning är slut. Här är en simulering av en perfekt backe som jag har gjorde i ett kalkylark:
Simuleringarna visar att det behövs minst 500 meter backe för att det ska bli bra. Jag hittade inte någon lämplig backe in närheten så jag gav upp den idén.
Om man istället har en kort sträcka med konstant lutning och startar olika högt på en brantare del av backen (eller kanske en ställbar ramp) så kan man prova sig fram med olika starthastigheter tills man får konstant hastighet över sträckan. Nästa graf visar hur jag letar en lämplig backe för detta.
Hastighet (km/h) och sträcka (hjulvarv) för några olika backar. I till exempel den snabba backen (Gul) har jag träffat nära (22.5 km/h) sluthastigheten i den flacka delen.
I nästa graf har jag valt en en backe och gjort ytterligare tester. Start är på en brantare del, på två olika höjder, tre gånger på varje höjd och mätt hastigheten på den korta flackare sträckan med ganska jämn lutning. Målet är att få en konstant hastighet åtminstone några hjulvarv:
Hastighet (km/h) varje punkt är ett hjulvarv (drygt två meter).
Det här kan fungera men det är omständligt. Det kan bli knepigt om det finns störningar som ändrar sluthastigheten jag försöker hitta. Det skulle kunna fungera bättre inomhus (utan vind) på en specialgjord liten backe med jämn konstant lutning. För att det ska bli effektivt så bör systemet som mäter hastigheter direkt presentera en gissning på hur mycket starthastigheten ska höjas eller sänkas i nästa rull.
Efter att ha lagt mycket tid på oföränderligt tillstånd så bestämde jag mig för att gå tillbaks till att mäta under acceleration.
Utmana metoden
Om jag misstänker problem med metoden så vill jag testa om det stämmer. Hur stor är påverkan?
Kroppspänning
Påverkas rullmotståndet av om jag är spänd eller avslappnad? Jag gjorde ett mycket slarvigt utrullningstest direkt efter ett annat test där jag spänner kroppen ett rull och slappar av i ett annat. Resultat: 0.6 % långsammare när jag är spänd. Men det är mycket osäkert och testet skulle behöva göras om.
När man cyklar normalt så tänker jag att benen är spända men överkroppen är ganska avslappnad. I test är det förmodligen mer repeterbart att vara avslappnad än att vara spänd.
Vindkorrektionsfaktorn
Är det fusk att i databehandlingen justera vindkorrektionsfaktorn för minsta standardavvikelse i resultatet? Kan standardavvikelsen bli bättre än vad den borde vara? Jag testade med byta ut vinddata med olika serier av slumptal för att se om jag kunde få bättre standardavvikelse än med vinddata. Resultatet är att det är osannolikt att det blir bättre. Det är ännu osannolikare att standardavvikelsen blir mycket bättre.
Det är lite som ett kodlås, om det är få rull så är risken att luras högre. Med många rull så är risken låg. Om vindkorrektionsfaktorn i ett test är mycket högre än i tidigare test utan någon rimlig anledning så kan det tyda på att det är för få rull i testet eller att vinddatat är av dålig kvalité.
Däcktemperatur efter tryckförändring eller cykling
Det är välkänt att varma däck rullar lättare. Det är även välkänt att luft som komprimeras blir varmare och släpper man ut luften så blir det kallare. Hur mycket påverkar det utrullningstesterna?
Här är en graf från ett test där jag inomhus mäter temperaturen med IR-termometer på ett stillastående tunt däcks sidovägg samtidigt som jag pumpar och släpper ut luft om vartannat:
Det är en minut mellan varje punkt på kurvan så efter någon minut har däcket antagit mycket av omgivningstemperaturen. Temperaturförändringarna är inte så stora ens när skillnaden är som störst. Om det påverkar testerna så borde det synas i resultatet. Tiden för det första rullet efter tryckändring borde skilja sig mot följande med samma tryck. Så kan det se ut i vissa test men om jag tittar på alla test generellt så syns inte något sådant mönster.
Jag har även mätt däckens sidoväggar och slitbanor med IR-termometer i backen under test och såg knappt någon uppvärmning av att hjulen rullar. Detta trots att jag försökte hålla igång och undvika pauser.
Påverkan av olika däckvikt
Däck som väger olika kommer att påverka accelerationen olika på grund av sin massa och svänghjulseffekt (tröghetsmoment). Det är alltså två olika effekter och dom tar delvis ut varandra.
- Tröghetsmomentet sänker accelerationen.
- Massan ökar accelerationen.
Jag gjorde en simulering i ett kalkylark som visade att att effekten från tröghetsmomentet är större än effekten från massan. Den totala effekten skulle vara nära försumbar. Jag var osäker på om jag hade simulerat rätt så jag gjorde ett test med vikter på ekrarna:
Ekervikt.
Lätt attrapp.
På ett hjulpar monterades två vikter per hjul. På ett annat hjulpar lätta attrapper för att få ungefär samma luftmotstånd. Totalt vägde vikterna 1.6 kg, attrappernas vikt är försumbar. Resultatet blev att mätfelet per däckviktskillnad blev 0.2% / kg.
Som ett extremt exempel en jämförelse mellan:
Continental Grand Prix 5000 28'' (700 x 25C)
Schwalbe Ice Spiker Pro RaceGuard DD Folding 57-584
Viktskillnad mellan hjulparen är ca 2 kg vilket ger 0.4 % fel. Så 16.5% skillnad i däckjämförelsetest är egentligen bara 16.1 %. Det är en så liten skillnad att jag inte bryr mig om att kompensera för den.
Påverkan av ramp
Jag har provat att starta olika högt på rampen i samband med ett annat test. Jag växlade mellan två extremlägen, låg och hög. Låg är precis så rampen lyfter fram, i högt läge är rampen parallell med asfalten. Det skiljde 0.8%. Så det är ganska noga att starta lika varje gång.
Framtida ändringar
Här är idéer som jag kanske kommer att genomföra:
Ännu kortare teststräcka
För att minska inverkan från luftmotståndet så skulle jag kunna minska hastigheterna. det kan ske genom att korta ner teststräckan eller flytta till ett ställe med mindre lutning. Tidsupplösningsmässigt så går det att korta ner teststräckan ytterligare.
Ett däck räcker
I stället för att köpa ett komplett par så skaffar jag bara ett däck av en ny sort för att testa. En omräkningsfaktor används för att jämföra med kompletta par. Om däcket verkar lovande så kanske jag skaffar ett till och testar det som par.
Ändras vindtrådens känslighet under ett test?
Om sytråden blir fuktig under pågående test så borde känsligheten minska eftersom tråden blir tyngre. För att testa detta så skulle jag kunna ha med en torr tråd i en hermetisk burk som jag tar fram i slutet av testet och jämför med en tråd som varit med under testet.
Vindtrådsvinkel i stället för utslag
Filmat vindtrådsutslag som mäts på bildskärm kan räknas om så de blir jämförbara med vindtrådsutslag som avlästes direkt på testplatsen. Egentligen är det vinkeln i förhållande till lodlinjen som är intressant.
