The use of vehicle tires has been identified as a major source of microplastics in the environment and an increasing source of urban particulate air pollution. In light of increasing traffic volumes, increasingly heavier and more powerful vehicles due to trends and electrification, and the lack of tire wear regulation, methods to estimate and monitor changes in national emissions are needed as input for environmental impact assessments. Emission estimations of tire wear are made either based on the mileage approach or the sales approach. This study aims to investigate if and how the mileage approach can be improved by using emission factors for passenger cars and LDVs based on our own measurements and emission factors from the literature for HDVs and buses. An approach with emission factor adjustments based on weight and number of tires in combination with highly detailed mileage data has been evaluated. Sales approach calculations have been used to validate the method. A secondary aim was to use the new mileage approach framework to calculate the national tire wear emissions for Sweden. These calculations resulted in slightly lower total emissions than previous estimations provide, but with higher emissions for passenger cars and light-duty vehicles, and lower emissions for heavy-duty vehicles and motorcycles. Passenger cars constitute more than half of the total emissions. It is concluded that even though the framework offers greater detail, thus increasing the possibilities to adjust for changes in emission factors and mileages in specific vehicle categories, the challenges posed by such factors as the lack of measured emission factors for heavy-duty vehicles and uncertainties regarding the quality of mileage statistics makes the estimations uncertain. 

A rolling resistance model (RRM) has been created and parametrised with the purpose of modelling tyre rolling resistance within complete vehicle dynamics simulations. The RRM is based on a combination of the Masing and Zener models to simulate the Payne effect and the viscoelastic properties of rubber. The parametrised model is able to recreate the relationship between the rolling resistance and the tyre deformation well and it has a low computational power requirement. Today the model is limited to simulation of free-rolling tyres on a flat surface, but it can be extended to also include the effects of changes in operating conditions such as wheel angles or road surface.

Crash test dummy kinematics is commonly obtained from high-speed video recordings or other opticalmethods. The present study evaluates a cost-efficient sensor system combining gyros and accelerometers toderive the kinematics of different parts of a dummy. This evaluation was done on the newly designed humansurrogates, the Seat Evaluation Tools (SET) 50F and 50M, developed for low severity rear impacts and hereequipped with gyros at four locations

Åretruntdäck är en typ av däck som tidigare inte varit godkända att använda som vinterdäck i Sverige, men som efter en regeländring 2019 nu är tillåtna. I syfte att jämföra väggreppet för denna typ av däck med renodlade vinter- och sommardäck så genomfördes bromstester för 14 olika åretruntdäck på packad snö och is, likväl som på torr och våt asfalt. Åretruntdäcken valdes ut för att vara representativa för de tillgängliga åretruntdäcken på den svenska marknaden, och jämförelsedäcken valdes ut för att vara representativa för respektive däcktyp. Resultaten visar att det är stora skillnader i bromsgrepp mellan olika åretruntdäck. En del åretruntdäck presterar mer likt europeiska dubbfria vinterdäck, och andra mer likt sommardäck, vilket verkar vara ett medvetet val från de olika tillverkarna. I genomsnitt så är åretruntdäckens bromssträcka på snötydligt längre än för både nordiska och europeiska dubbfria vinterdäck, och även om det finns åretruntdäck som är mer lika europeiska vinterdäck på snö, så finns det andra som är betydligt sämre. På is så är bromsgreppet för åretruntdäcken mycket sämre jämfört med det nordiska dubbfria referensdäcket.

Vår bedömning är att isgreppet överlag är för dåligt för att utgöra ett trafiksäkert alternativ på svenska vintervägar, och att ett av de vintergodkända åretruntdäcken presterade likvärdigt med ett av sommardäcken på is är anmärkningsvärt. Det finns en korrelation mellan lågt klassat rullmotstånd och dåligt isgrepp, vilket indikerar att åtgärder för att minska rullmotståndet kan vara negativt för isgreppet för denna typ av däck. Bromsprestanda på torr och våt asfalt för åretruntdäcken är generellt något bättre än de europeiska vinterdäcken, men tydligt sämre än sommardäck. Spridningen var dock stor där de bästa åretruntdäcken presterade likvärdigt med sommardäcken, och de sämsta var ungefär samma nivå som det bästa av de nordiska dubbfria vinterdäcken. Vi kan därför inte rekommendera åretruntdäck som ett alternativ till vinter- och sommardäck.

All-season tyres have previously not been approved for use as winter tyres in Sweden but are now allowed after a change of regulations in 2019. To compare the grip of this type of tyre with regular winter and summer tires, brake tests were conducted for 14 different all-season tyres on packed snow and ice, as well as on dry and wet asphalt. The tyres were selected to be representative of the available all-season tyres on the Swedish market. The results show large differences in braking grip between different all-season tires. Some tyres perform more like European non-studded winter tyres, and others more like summer tyres, which seems to be a conscious choice by the various manufacturers. On average, the braking distance of all-season tyres on snow is clearly longer than that of both Nordic and European non-studded winter tyres, and although there are all-season tyres that are similar to European winter tyres on snow, others perform significantly worse. On ice, the braking grip of all-season tyres is much worse compared to the Nordic non-studded reference tyre.

Our assessment is that the ice grip is generally too poor to constitute a safe alternative on Swedish winter roads, and that one of the winter-approved all-season tyres performed just as bad as one of the summer tyres on ice is remarkable. There is a correlation between low rolling resistance and poor ice grip, which indicates that measures to reduce rolling resistance can have a negative impact on the ice grip of this type of tyre. Braking performance on dry and wet asphalt for all-season tyres are widespread, with the best all-season tyres performing equally with summer tyres, and the worst being about the same level as the best of the Nordic winter tyres. We can therefore not recommend all-season tyres as an alternative to winter and summer tyres.

VTI har tillsammans med Transportstyrelsen fått i uppdrag av regeringen att analysera dagens krav på vinterdäck för tunga fordon och utreda behovet av förändrade krav på vinterdäck eller däckutrustning för att minska framkomlighets- och säkerhetsproblem i vägtrafiken när det råder vinterväglag. Om behov finns ska Transportstyrelsen föreslå regeländringar. 2018 togs beslut fram på skärpta krav på vinterdäck till tunga fordon. Kraven blev aktiva 1 juni 2019. I uppdraget från regeringen ingick att följa upp hur de skärpta kraven efterlevs och bedöma vilken effekt som regeländringarna har fått på framkomlighet och trafiksäkerhet. Vi har i denna utredning genomfört fokusgrupper och intervjuer, samlat in statistik och genomfört olycksriskanalyser, samt utfört ett par fältstudier av däckens kondition för lastbilar och bussar i trafik. Vi har gått igenom befintligt regelverk i detalj och jämfört dem med regelverken i Norge och Finland, där man har liknande vinterförhållanden som i Sverige. Baserat på dessa analyser ser vi inga skäl till förändringar av befintligt regelverk för vinterdäck till tunga fordon. Den statistiska analysen kunde inte påvisa någon förbättring av halkrelaterade problem efter skärpningen av vinterdäcksreglerna 2019, varken när det gäller framkomlighet eller trafiksäkerhet.

VTI, together with the Swedish Transport Agency, has been commissioned by the government to analyse the current regulations for winter tyres for heavy vehicles and to investigate the need for changed requirements for winter tyres or tyre equipment in order to reduce accessibility and safety problems in road traffic when winter road conditions prevail. If necessary, the Swedish Transport Agency will propose changes to the regulations. The assignment also included following up on compliance with the stricter requirements for winter tyres for heavy vehicles that were decided in 2018, and became active on 1 June 2019, and assessing the effect these regulatory changes have had on accessibility and road safety. In this investigation, we have conducted focus groups and interviews, collected statistics and carried out accident risk analyses, as well as carried out a couple of field studies of the condition of the tyres for trucks and buses in traffic. The existing regulations have been reviewed in detail and compared with the regulations in Norway and Finland, where winter conditions are similar to those in Sweden. Based on these analyses, we see no reason for changes to the existing regulations for winter tyres for heavy vehicles. The statistical analysis did not show any improvement in slippery conditions related to accessibility or road safety effects after the stricter winter tyre regulations in 2019.

Sammanfattningsvis definierar vi i denna guide ’smarta gator’ kort sagt som mångfunktionella, levande, långsamma, ekologiska och flexibla gator. Det övergripande målet med denna guide är följaktligen ”Smarta gator för en hållbar stadsutveckling”.

This paper refines the two-regime transient theory developed by Romano et al. [Romano L, Bruzelius F, Jacobson B. Unsteady-state brush theory. Vehicle Syst Dyn. 2020;59:11-29. DOI: 10.1080/00423114.2020.1774625.] to include the effect of combined slip. A nonlinear system is derived that describes the non-steady generation of tyre forces and considers the coupling between the longitudinal and lateral characteristics. The proposed formulation accounts for both the carcass and the bristle dynamics, and represents a generalisation of the single contact point models. A formal analysis is conducted to investigate the effect of the tyre carcass anisotropy on the properties of the system. It is concluded that a fundamental role is played by the ratio between the longitudinal and lateral relaxation lengths. In particular, it is demonstrated that the maximum slip that guarantees (partial) adhesion conditions does not coincide with the stationary value and decreases considerably for highly anisotropic tyres. The dissipative nature of the model is also analysed using elementary tools borrowed from the classic theory for nonlinear systems. A comparison is performed against the single contact point models, showing a good agreement especially towards the full-nonlinear one. Furthermore, compared to the single contact point models, the two-regime appears to be able to better replicate the exact dynamics of the tyre forces predicted by the complete brush theory. Finally, the transient model is partially validated against experimental results.

Measurement methods to determine the rolling resistance of tyres during different operation conditions are essential in the work towards more energy efficient vehicles. One of the influential parameters is the tyre temperature distribution, which has a large impact on the rolling resistance. Today, the standardised test procedure to measure rolling resistance is steady-state measurement on drums. However, the steady-state temperature on a drum is not the same as the temperature during ordinary driving conditions. The aim of this work is to develop a measuring method that enables to set a desired measurement temperature, which would create the possibility to study the relationship between tyre temperature and rolling resistance in more detail. The measurement method was developed by the use of a flat track equipment but should be applicable to other rolling resistance measurement equipment such as drums. The resulting method gives a repeatable tyre temperature and rolling resistance and can be used for measurements on tyres heated to a chosen measurement temperature. 

Denna rapport beskriver arbetet av arbetspaket 6 och 8 i det Vinnova-finansierade projektet Smarta gator. Utifrån arkitektoniska beskrivningar har tre olika VR-miljöer skapats – så kallade ”digitala tvillingar” av en idag existerande gatumiljö i Stockholm, samt två olika tänkbara framtida versioner av gatumiljön. Den simulerade miljön kan upplevas av fotgängare i VTI:s fotgängarsimulator, och alternativt också av bilist genom co-simulering med annan körsimulator. De två tänkbara framtidsvisionerna utvärderades från ett fotgängarperspektiv genom en workshop med 30 försökspersoner i VTI:s fotgängarsimulator i Linköping. Deltagarnas svar visar tydligt att upplevelsen av trygghet, prioritet samt trevlighet/trivsel ökade i de smarta miljöerna jämfört med den ursprungliga miljön. 

Läsbarheten av gaturummet upplevdes i de smarta miljöerna dock något sämre än i ursprungsmiljön. En förklaring kan vara att många känner igen ursprungsmiljön eftersom det är en relativt vanlig gatutyp – breda körfält för bil, kantstensparkering och trottoarer, medan de smarta miljöerna är uppbyggda på ett annorlunda sätt vilket kan innebära en omställning för att förstå en ”ny typ” av gata. 

Sammantaget visar studien på hur man kan skapa gaturum som upplevs trevligare och tryggare genom att prioritera gång- och cykeltrafik genom en större yta tillägnat gång, cykel och vistelse än för motortrafik. Även skapandet av vistelseytor och sociala funktioner längs gatan hade en positiv effekt på upplevelsen av gaturummet. Att placera träd och grönska längs gatan är utöver de ekologiska fördelarna också viktigt för trivseln och upplevelsen av gaturummet. 

Vi konstaterar att VR-simulering kan vara ett användbart verktyg för att på ett tidigt stadium bedöma olika designlösningar. VTI:s fotgängarsimulator har ett state-of-the-art bildsystem, men dess fria yta om 3x6 meter är för liten för att på ett smidigt sätt kunna promenera runt i stadsmiljön. Autonoma fotgängare, styrda av spelmotorn Unreal Engine, upplevdes av de flesta försökspersoner som väldigt verklighetstrogna, och de bidrog till illusionen om att vara på plats i miljön.

This report describes the work of work packages 6 and 8 in the Vinnova-funded Smarta gator project. Based on architectural descriptions, three different VR environments have been created – so-called “digital twins” of a currently existing street environment in Stockholm, as well as two different possible future versions of the street environment. The simulated environment can be experienced by pedestrians in VTI’s pedestrian simulator, and alternatively also by motorists through co-simulation with another driving simulator. The two possible visions for the future were evaluated from a pedestrian perspective through a workshop with 30 subjects in VTI’s pedestrian simulator in Linköping. The participants’ answers clearly show that the experience of security, priority and well-being increased in the smart environments compared with the original environment. 

However, the readability of the street space was experienced in the smart environments somewhat degraded compared to the original environment. One explanation may be that many people recognize the original environment because it is a relatively common type of street – wide lanes for cars, curbside parking and sidewalks, while the smart environments are structured in a different way, which may need additional experience to understand this “new type” of street. 

Overall, the study demonstrates how street spaces can be created that are experienced as more pleasant and safer by prioritising pedestrian and bicycle traffic through a larger area dedicated to walking, cycling and accommodation than for motor traffic. The creation of living spaces and social functions along the street also had a positive effect on the experience of the street space. Placing trees and greenery along the street is in addition to the ecological benefits also important for the well-being and experience of the street space. 

It is concluded that VR simulation can be a useful tool for assessing various design solutions at an early stage. VTI’s pedestrian simulator is equipped with a state-of-the-art image system, but the restricted area of 3x6 meters is too small to allow for a person to easily walk around the urban environment. Autonomous pedestrians, controlled by the game engine Unreal Engine, were perceived by most subjects as very realistic, and they contributed to the illusion of being in place in the environment.