Droga hamowania motocykla a samochodu: który pojazd zatrzyma się szybciej w sytuacji awaryjnej?

Na papierze mamy wyniki pomiarów wykonanych precyzyjnymi przyrządami, a na ekranie komputera — kadry z nagrania. Kiedy je analizuję, z ulgą myślę o tym, że siedziałem na motocyklu ustawionym około trzech metrów za samochodem. Za chwilę rozstrzygniemy spór o to, który pojazd ma krótszą drogę hamowania: samochód czy motocykl. Dla osób, które chcą poznać odpowiedź przed zapoznaniem się z pełnym testem: podczas hamowania awaryjnego samochody niemal zawsze zatrzymują się szybciej niż motocykle. Wniosek ten ma znaczenie nie tylko dla motocyklistów — przynajmniej tych rozsądnych — lecz także dla kierowców samochodów.

Dlaczego ludzie sądzą, że motocykle hamują lepiej niż samochody?

Błędne przekonanie, że motocykl powinien wytracać prędkość równie skutecznie, jak ją nabiera — zwłaszcza na suchej i gładkiej nawierzchni — prawdopodobnie wynika z jego imponującego przyspieszenia. Nawet niepozorny BMW G 310 R z jednocylindrowym silnikiem o mocy 34 KM może osiągnąć 100 km/h w zaledwie siedem sekund. Można więc oczekiwać, że w chwili nagłego hamowania motocykl poradzi sobie równie imponująco. Nasz test w rzeczywistych warunkach pokazuje, dlaczego to założenie się nie sprawdza.

Pojazdy użyte w teście: porównanie samochodów i motocykli

Czterokołową grupę reprezentowały BMW M4, Kia Stinger GT i BMW X3. Po stronie jednośladów mieliśmy zróżnicowany zestaw — od dużego turystycznego cruisera BMW K 1600 Grand America po niepozornego roadstera BMW G 310 R. Pomiędzy nimi znalazły się trzy motocykle turystyczno-enduro — Honda Africa Twin Adventure Sports, BMW R 1200 GS i BMW R 1200 GS Rallye — oraz sportowy BMW S 1000 RR. Po uwzględnieniu BMW GS Rallye wyposażonego w opony terenowe nasz zestaw motocykli obejmował naprawdę szerokie spektrum konstrukcji, w tym:

BMW K 1600 Grand America – pełnowymiarowy cruiser turystyczny
BMW S 1000 RR – supersport
Honda Africa Twin Adventure Sports – motocykl turystyczno-enduro, 21-calowe koło przednie
BMW R 1200 GS – motocykl turystyczno-enduro, opony drogowe
BMW R 1200 GS Rallye – motocykl turystyczno-enduro, opony terenowe
BMW G 310 R – roadster dla początkujących

BMW M2 Coupé, BMW M4 Coupé i BMW X3 kontra BMW G 310 R, BMW S 1000 RR, BMW K 1600 Grand America i BMW R 1200 GS Rallye

Jak testowaliśmy drogę hamowania

Celowo wybraliśmy drogi, które nie były idealnie równe i przypominały nawierzchnie spotykane podczas codziennej jazdy. Ciśnienie w oponach ustawiono zgodnie z zaleceniami producentów. Podczas hamowania symulowaliśmy paniczne wciśnięcie pedału hamulca — w motocyklach klamki przedniego i pedału tylnego hamulca — aż do zadziałania ABS i całkowitego zatrzymania pojazdu.

Kontrola BMW R 1200 GS przed jazdą testową

Fizyka hamowania motocyklem

Na skuteczność hamowania motocyklem wpływa wiele czynników, w tym:

Właściwości przyczepne i konstrukcja opon
Siły oraz momenty bezwładności
Zmiany ugięcia widelca podczas wytracania prędkości
Pozycja i ruchy motocyklisty
Konstrukcja układu hamulcowego
Obecność ABS i innych zaawansowanych systemów wspomagających

Nasz redaktor naczelny, miłośnik motocykli, a zarazem bezkompromisowy perfekcjonista, nalegałby jednak na omówienie pojęć takich jak „mała siła hamowania” albo — co gorsza — „im szersza opona, tym większa powierzchnia styku”. Natychmiast wyciągnąłby kartkę pokrytą wektorami biegnącymi wzdłuż i wszerz, po czym bez wytchnienia dążyłby do racjonalnie uzasadnionego porozumienia w kwestii wartości siły tarcia w miejscu styku opony z nawierzchnią.

Siły działające na motocykl i motocyklistę podczas hamowania w nieinercjalnym układzie odniesienia związanym z przyspieszającym motocyklem.

M – środek masy układu „motocykl + motocyklista”.
F = Mg – siła grawitacji skierowana pionowo w dół od środka masy.
Fin – siła bezwładności. Podczas hamowania, czyli opóźniania ruchu, jest skierowana zgodnie z kierunkiem jazdy — do przodu.
F1 i F2 – siły nacisku normalnego, czyli reakcje podłoża, działające odpowiednio na przednie i tylne koło. Podczas hamowania obciążenie przenosi się na przednie koło (\(F_1 > F_2)).
Fsc1 i Fsc2 – siły przyczepności, czyli tarcia, przedniego i tylnego koła. Podczas hamowania są skierowane przeciwnie do kierunku jazdy — do tyłu.

Mówiąc krótko: im dłuższy rozstaw osi i im niżej położony środek ciężkości, tym krótsza droga hamowania. Ogranicza to niepożądane zjawiska podczas intensywnego wytracania prędkości, takie jak unoszenie tylnego koła czy zarzucanie tyłu, na które szczególnie podatne są sportowe i „nagie” motocykle o krótkim rozstawie osi. To jednak nie wszystkie niuanse warte omówienia.

_{Naklejki z prawidłowym ciśnieniem można znaleźć na niemal każdym motocyklu.}

Zawodowi kierowcy wykorzystują technikę określaną jako „kompresowanie zawieszenia”, aby maksymalnie zwiększyć przyczepność. Zawodnicy różnych serii „spłaszczają” przedni widelec i centralny amortyzator, obciążając oba koła i zwiększając powierzchnię ich styku. Chociaż wiele zależności ma charakter liniowy — siła tarcia w miejscu styku jest iloczynem współczynnika tarcia i ciężaru spoczywającego na kole — podczas hamowania większa powierzchnia styku rzeczywiście stanowi zaletę. Jednak na długo przed utratą przyczepności przedniej opony większość motocykli o krótkim rozstawie osi zaczyna unosić tylne koło. Aby opóźnić to zjawisko, zawodnicy podczas hamowania przesuwają ciało możliwie daleko do tyłu, przenosząc środek ciężkości w stronę tylnego koła. Strategie te są jednak typowe dla profesjonalnych wyścigów na zamkniętych torach, gdzie liczą się ułamki sekund. Co dzieje się natomiast na zwykłych drogach?

Wyniki drogi hamowania samochodów: od 100 km/h do zatrzymania

Wszystkie pojazdy czterokołowe podczas gwałtownego wytracania prędkości ze 100 km/h uzyskały, zgodnie z przewidywaniami, zróżnicowane wyniki:

BMW M4: 36,3 metra
BMW X3: 39,1 metra

Oczywiście nie wyłączaliśmy ABS, zwłaszcza że motocykle od dawna również są wyposażane w układy zapobiegające blokowaniu kół. Od 2015 roku ABS jest obowiązkowy we wszystkich nowych motocyklach z silnikami o pojemności powyżej 125 cm³ sprzedawanych w Europie. BMW należało zresztą do pionierów tej technologii, wprowadzając w 1987 roku seryjny model BMW K 100 z ABS.

BMW R1200GS i BMW R1200GS Adventure

Co się dzieje, gdy przednie koło motocykla zostaje zablokowane?

Nawet doświadczeni motocykliści — co widać podczas wyścigów najwyższej klasy MotoGP — mogą popełnić krytyczny błąd i zablokować przednie koło. Taka sytuacja niemal gwarantuje problemy: od względnie łagodnego poślizgu i upadku po wyrzucenie motocyklisty w powietrze w szczególnie niefortunnych okolicznościach. Warto pamiętać, że do zablokowania przedniego koła może dojść również w motocyklu z ABS. Gdyby ABS był dozwolony w wyścigach, dążenie publiczności do widowiskowości oraz nastawienie organizatorów i nadawców na zysk prawdopodobnie doprowadziłyby do większej liczby wypadków.

Zablokowanie tylnego koła także jest bardzo niepożądane. Choć nie zawsze prowadzi do upadku, zarzucający tył motocykla zdecydowanie nie sprzyja stabilności ani skróceniu drogi hamowania.

BMW serii 2 i BMW K 1600 Grand America

Wyniki drogi hamowania motocykli: od 100 km/h do zatrzymania

Przejdźmy teraz do motocykli. Zacznę od najlepszego wyniku w naszym zestawieniu: ciężki BMW K 1600 Grand America, ważący 364 kg z pełnym obciążeniem, zatrzymał się na najkrótszym dystansie — zaledwie 42 metrów. Co godne uwagi, nie wymagało to z mojej strony żadnych ruchów korygujących ani obronnych. Wprowadzenie tej dwukołowej limuzyny w stoppie jest niemal niemożliwe, za co odpowiada najdłuższy wśród testowanych maszyn rozstaw osi wynoszący 1618 mm. Kolejnym atutem BMW jest przednie zawieszenie Duolever w „Wielkiej Ameryce”. Najważniejszą cechą tej niemal samochodowej konstrukcji jest minimalna skłonność przedniego koła do unoszenia się niezależnie od siły hamowania. Innymi słowy, podczas wytracania prędkości nie występują szarpnięcia ani niestabilność — motocykl pozostaje niewzruszenie stabilny.

_{Widelec Africa Twin o dużym skoku składa się podczas hamowania awaryjnego jak domek z kart, lecz nie dochodzi do niebezpiecznego stoppie}

Kolejnym „mistrzem hamowania” jest sportowy BMW S 1000 RR, który uzyskał drogę hamowania 42,5 metra, mimo że jest naszpikowany elektroniką niczym nowoczesny smartfon z pełnym wyposażeniem. Ma Dynamic Damping Control (DDC), Automatic Stability Control (ASC), Dynamic Traction Control (DTC) oraz inteligentny czujnik zużycia klocków Bosch, a wszystko to współpracuje ze zintegrowanym układem hamulcowym. Po naciśnięciu klamki przedniego hamulca system częściowo uruchamia również tylny hamulec. Warto dodać, że ten sam układ zamontowano we wszystkich „dużych” BMW z naszego testu, w tym w BMW K 1600 GA oraz obu „gęsiach”.

_{BMW S 1000 RR kontra BMW X3: różnica 3,4 metra podczas hamowania ze 100 km/h — prawdziwa porażka motocykla sportowego.}

Wracając do motocykli, jedna prawda pozostaje niepodważalna: im krótszy rozstaw osi, tym mniej stabilny staje się motocykl podczas intensywnego hamowania i tym wyraźniejsza jest jego skłonność do przewrócenia się.

Honda Africa Twin Adventure Sports, wyposażona w standardowy dwukanałowy ABS, zawieszenie o wyjątkowo dużym skoku, zaciski przedniego i tylnego hamulca reagujące wyłącznie na polecenia motocyklisty oraz 21-calowe koło przednie — niemal jak w rowerze — poradziła sobie bardzo dobrze. Co zaskakujące, mimo tych cech uzyskała lepszy wynik niż jej klasowy rywal BMW R 1200 GS, wyposażony w 19-calowe koło przednie z oponą o szerokości profilu 120 mm. Warto przypomnieć, że według formalnych wzorów szerokość nie wpływa bezpośrednio na pole powierzchni styku. Zmienia natomiast jego kształt i orientację, potencjalnie redystrybuując obciążenia przy zachowaniu tej samej łącznej powierzchni. Jeśli chodzi o „gęś”, należy zauważyć, że mimo konfiguracji pełnej elektroniki, podobnej do sportowego modelu, do całkowitego zatrzymania nadal potrzebowała 45,4 metra.

BMW R 1250 GS

Jak mówi przysłowie, dostaje się to, za co się płaci. Honda Africa Twin Adventure Sports podczas hamowania uniosła tylne koło, natomiast BMW R 1200 GS pozostał niewzruszony i stabilny dzięki charakterystycznemu przedniemu zawieszeniu Telelever. Co ciekawe, niedrogi BMW G 310 R, wyposażony w pojedynczą tarczę hamulcową — wprawdzie o znacznej średnicy 300 mm — oraz czterotłoczkowy zacisk radialny Bybre, będący licencjonowanym produktem Brembo, zatrzymywał się ze 100 km/h niemal jak pociąg towarowy, pokonując aż 48,7 metra. Trzeba jednak zaznaczyć, że według obliczeń Podorożańskiego masa nie wpływa istotnie na równanie opisujące maksymalne opóźnienie. Ten „indyjsko-europejski” model, montowany w fabryce TVS w Indiach, zachowywał się przyzwoicie dzięki prostemu dwukanałowemu ABS. Nie próbował wymknąć się spod kontroli, lecz dokładniejsze spojrzenie na wynik ujawnia…

_{Nawet podczas ekstremalnego hamowania charakterystyczne przednie zawieszenie Telelever nie pozwala „gęsi” dziobnąć nawierzchni.}

Następnie dochodzimy do „dużej gęsi” — BMW R 1200 GS Rallye na stosunkowo „agresywnych” terenowych oponach Michelin Anakee Wild, który potrzebował 49,9 metra do zatrzymania. Wynik ten wynika ze specyfiki pracy bieżnika opon terenowych na asfalcie. Towarzyszy mu jednak niepożądany efekt: podczas pokonywania zakrętów motocykl zaczyna się kołysać, a drgania pojawiają się nawet przy złożeniach, które dla opon drogowych nie miałyby znaczenia. Jest to cena za możliwość jazdy w terenie i ważny powód, by na asfalcie dostosować styl prowadzenia. Należy pamiętać, że wszystkie te imponujące drogi hamowania uzyskano w kontrolowanych warunkach. W rzeczywistej sytuacji awaryjnej trzeba do nich dodać kolejne pięć, a nawet dziesięć metrów.

Drogi hamowania w skrócie

Oto krótkie podsumowanie dróg hamowania zmierzonych od prędkości 100 km/h:

BMW M4 (samochód): 36,3 m
BMW X3 (samochód): 39,1 m
BMW K 1600 Grand America: 42 m
BMW S 1000 RR: 42,5 m
Honda Africa Twin Adventure Sports: mniej niż R 1200 GS, więcej niż S 1000 RR
BMW R 1200 GS: 45,4 m
BMW G 310 R: 48,7 m
BMW R 1200 GS Rallye (opony terenowe): 49,9 m

_{* opony terenowe}

Jak ABS rzeczywiście skraca drogę hamowania

Przyjrzyjmy się teraz kluczowemu aspektowi działania ABS. Jeżeli system rzeczywiście pomaga skrócić drogę hamowania, dzieje się tak przede wszystkim dlatego, że zwiększa stabilność podczas wytracania prędkości. Ogranicza tym samym ryzyko, że przebieg hamowania — i, oby nigdy, sytuacja zagrażająca życiu — będzie zależał wyłącznie od opon, a nie od pozostałych elementów konstrukcji motocykla i umiejętności kierowcy. Na nierównej nawierzchni ABS może jednak czasem wydłużyć drogę hamowania.

Czy jako motocyklista mógłbym zahamować skuteczniej przynajmniej od crossovera BMW X3? Teoretycznie jest to możliwe, choć scenariusz pozostaje w dużej mierze hipotetyczny. Potrzebowalibyśmy idealnego asfaltu, motocykla o najdłuższym rozstawie osi w naszym teście — BMW K 1600 Grand America — oraz wyścigowych slicków rozgrzanych do optymalnej temperatury roboczej, a wszystko to przy wyłączonym ABS. Nawet wtedy poprawa byłaby prawdopodobnie niewielka. Trudno też wyobrazić sobie taką sytuację w codziennym życiu właściciela cruisera. W naszym eksperymencie zmierzyliśmy drogę hamowania BMW S 1000 RR z prędkości 200 km/h. „Niemiecki” motocykl sportowy radośnie podskakiwał na nierównościach, próbował przeciwstawić się grawitacji, zarzucał tyłem i niemal osiągnął prędkość ucieczki, po czym zatrzymał się po przerażających 177 metrach.

W przypadku motocykli o krótszym rozstawie osi, skłonnych do stoppie, nasz drobiazgowy redaktor naczelny twierdzi, że prawdopodobieństwo uzyskania intensywności hamowania zbliżonej do samochodu rośnie wraz ze spadkiem współczynnika tarcia. Dodałbym jednak, że nadal jest to mało prawdopodobne, ponieważ śliska nawierzchnia tworzy nowe przeszkody, które często uniemożliwiają bardzo mocne hamowanie.

_{Chciałbym wspomnieć zdjęcie sprzed 15 lat: stoppie na Suzuki GSX-R1000 K3 wykonane przez autora tego artykułu. Złożony i skręcony widelec widoczny na fotografii dobitnie przypomina o konieczności znajomości własnych ograniczeń. Na szczęście udało mi się wtedy bezpiecznie postawić motocykl na obu kołach.}

Czy można zahamować motocyklem lepiej niż ABS?

Czy można pokonać ABS na motocyklu? Tak, ale tylko z poważnymi zastrzeżeniami. Kilkakrotnie udało mi się to zrobić na torze wyścigowym. Wymagało to jednak idealnych warunków: rozgrzanych slicków, nieskazitelnego asfaltu i wcześniej wyznaczonych punktów rozpoczęcia hamowania. Nie zatrzymywałem też motocykla całkowicie, lecz jedynie zmniejszałem prędkość przed wejściem w zakręt. Warunki te znacznie odbiegają od rzeczywistej jazdy. Dlatego w moim KTM 990 SMT, w którym ABS można łatwo wyłączyć jednym przyciskiem, zazwyczaj pozostawiam go włączonego. Co będzie, gdy pada deszcz, nawierzchnia jest nierówna albo inni uczestnicy ruchu wykonają nieoczekiwany manewr? W każdej z tych sytuacji ABS przewyższy umiejętności hamowania 99,9% motocyklistów, niezależnie od ich doświadczenia.

Rozważmy teraz motocykl całkowicie pozbawiony ABS. W takim przypadku warto „przycisnąć” tylne zawieszenie, używając tylnego hamulca, a jednocześnie płynnie uruchamiać przedni, utrzymując przednie koło na granicy zablokowania. Co ciekawe, rada ta sprawdza się również w motocyklach wyposażonych w ABS. Właściciele zaawansowanych maszyn ze zintegrowanym układem hamulcowym mogą natomiast operować wyłącznie klamką przedniego hamulca, pozostawiając resztę elektronice. W przyszłości systemy elektroniczne mogą nie tylko decydować o sposobie hamowania, lecz także wybierać tor naszej jazdy. Zanim to nastąpi, wybór motocykla z ABS lub bez niego sprowadza się do prostego pytania: czy mam wystarczająco dużo szczęścia i zdrowia, aby pozwolić sobie na motocykl bez ABS?

Opony użyte w teście

Poniżej znajduje się zestawienie opon zamontowanych w każdym pojeździe podczas testu:

BMW M4: Michelin Pilot Super Sport, 255/35 R19 (przód), 275/35 R19 (tył)
Kia Stinger GT: Continental SportContact 6, 225/40 R19 (przód), 255/35 R19 (tył)
BMW X3: Pirelli Cinturato P7, 245/50 R19
BMW K 1600 Grand America: Bridgestone Battlax BT-022, 120/70 R17 (przód), 190/55 R17 (tył)
BMW S 1000 RR: Pirelli Diablo Supercorsa, 120/70 R17 (przód), 190/55 R17 (tył)
Honda Africa Twin Adventure Sports: Dunlop Trailmax D610, 90/90 R21 (przód), 150/70 R18 (tył)
BMW R 1200 GS: Michelin Anakee, 120/70 R19 (przód), 170/60 R17 (tył)
BMW G 310 R: Michelin Pilot Street Radial, 110/70 R17 (przód), 150/60 R17 (tył)
BMW R 1200 GS Rallye: Michelin Anakee Wild, 120/70 R19 (przód), 170/60 R17 (tył)

Niuanse ABS w jednośladach: standardowy ABS a ABS działający w zakręcie

Dwukanałowy ABS korzysta z danych czujników mierzących prędkość kątową przedniego i tylnego koła. Po wykryciu różnicy — wskazującej na możliwość zablokowania jednego z kół — reguluje ciśnienie w odpowiednim obwodzie hamulcowym, najpierw je zmniejszając, a następnie zwiększając. Istnieje jednak zasadnicza różnica między samochodami a motocyklami. Samochody, jeżeli w ogóle się przechylają, robią to nieznacznie i często w stronę przeciwną do środka zakrętu. Motocykle natomiast podczas skręcania zawsze się pochylają. W 2014 roku austriacki producent KTM, we współpracy z Bosch, wprowadził w modelu KTM 1190 Adventure rozwiązanie znane jako „Cornering ABS”, stając się pionierem tej technologii. BMW poszło tym śladem w 2015 roku, nazywając swoją wersję „ABS Pro” — oczywiście również z udziałem Bosch. Systemy te wykorzystują nie tylko czujniki prędkości kół, lecz także czujnik pochylenia. Rozpoznają kąt złożenia oraz analizują dane dotyczące przyspieszeń wzdłużnych i poprzecznych, położenia przepustnicy, wybranego biegu, trybu pracy silnika i innych parametrów. Na tej podstawie decydują, jak rozdzielić obciążenie między przedni i tylny hamulec w układzie zintegrowanym. Bosch twierdzi, że decyzje te podejmowane są aż 100 razy na sekundę.

Schemat układu hamulcowego Race ABS w motocyklu BMW S 1000 RR.

Sprawdźmy, jak wygląda to w praktyce. Gdy wyjeżdżam moim KTM 990 SMT na tor, często zauważam, że zwykły ABS zbyt agresywnie ingeruje podczas pokonywania zakrętów. Zwalnia hamulce na długo przed osiągnięciem naprawdę krytycznego momentu, czemu towarzyszy pewne niezamierzone prostowanie toru jazdy. Działanie ABS przeznaczonego do hamowania w zakręcie w BMW S 1000 RR lub KTM 1190 jest natomiast niemal niewyczuwalne. System działa jednak znakomicie, pozwalając mi opóźniać punkty hamowania bez zwiększania promienia zakrętu. Nawet w najbardziej intensywnej fazie hamowania zachowuję precyzyjną kontrolę nad motocyklem, mogę zmieniać jego tor i wykonywać manewry, o których wcześniej nawet nie marzyłem.

Prawidłowe ułożenie palców na klamce hamulca

Przejdźmy do jednego z najbardziej dyskusyjnych tematów wśród motocyklistów: ilu palców należy używać na klamce hamulca — jednego, dwóch, a może wszystkich czterech? Odpowiedź jest prosta: używaj tylu palców, ilu potrzeba do skutecznego wytracania prędkości na konkretnym motocyklu, zachowując jednocześnie pełną kontrolę nad manetką kierownicy.

Technika obsługi klamki hamulca dwoma palcami zapewniająca szybką reakcję.

Najważniejsze wnioski: droga hamowania motocykla a samochodu

Podczas hamowania awaryjnego samochody niemal zawsze zatrzymują się szybciej niż motocykle dzięki szerszemu rozstawowi kół, czterem powierzchniom styku oraz dłuższemu rozstawowi osi w stosunku do położenia środka ciężkości.
Długość rozstawu osi i wysokość środka ciężkości to najważniejsze czynniki wpływające na drogę hamowania oraz stabilność motocykla.
Sam ABS nie musi skracać drogi hamowania — jego główną zaletą jest stabilność i powtarzalność działania, szczególnie w przypadku mniej doświadczonych motocyklistów.
ABS działający w zakręcie — BMW ABS Pro i KTM Cornering ABS — umożliwia hamowanie przy złożonym motocyklu, czego standardowy ABS nie potrafi bezpiecznie zapewnić.
Opony terenowe wydłużają drogę hamowania na asfalcie i mogą zmniejszać poczucie stabilności w zakrętach.
Do każdej opublikowanej drogi hamowania należy dodać 5–10 metrów, aby uwzględnić czas reakcji i rzeczywiste warunki drogowe.

Autor: Władimir Zdorow
Zdjęcia: Nikita Kołobanow

Niniejszy tekst jest tłumaczeniem. Oryginalny artykuł można przeczytać tutaj: Punkt bez powrotu: analizujemy niuanse hamowania motocyklem i samochodem