Frenata su mezzi a due ruote: cossalter, ABS e sicurezza prevalente
Sulla strada un comportamento attento, rispettoso e conforme alle regole è un fattore fondamentale per la riduzione degli incidenti. Gli utenti di veicoli a due ruote, in particolare, possono contribuire a evitare completamente gli incidenti (nel caso ideale) o perlomeno a limitarne le conseguenze usando veicoli in buone condizioni tecniche - specialmente per quanto riguarda freni e illuminazione - e caschi adeguati, ma anche tramite sistemi di sicurezza attiva. Indipendentemente dal mezzo di trasporto utilizzato, non di rado lo spazio di frenata è decisivo per determinare l’effettivo verificarsi di un incidente e le conseguenti lesioni lievi, gravi o addirittura mortali. Ciò vale in particolare anche per gli utenti della strada più vulnerabili come i ciclisti.
Norme europee e requisiti di sicurezza per i freni
Le diverse norme europee sui requisiti tecnici di sicurezza e sui metodi di controllo delle biciclette si concentrano fra l’altro sulla possibilità di dosare bene la potenza frenante affinché conducente e bici possano rallentare e fermarsi in tempo in tutte le condizioni in base alla situazione. Anche i freni delle biciclette devono garantire una decelerazione uniforme anche sul bagnato. Per quanto riguarda le norme di legge, ad esempio, in Germania in base al § 65 del regolamento sull’ammissione degli autoveicoli alla circolazione stradale (StVZO) ogni bicicletta deve disporre di due freni indipendenti l’uno dall’altro. Tipo e caratteristiche dei freni non sono rilevanti, a condizione che i freni siano fissati sul veicolo e consentano di ridurre sufficientemente la velocità della bicicletta e di tenerla ferma. Simili disposizioni si applicano anche per i monopattini elettrici.
Buoni freni sono la chiave per una circolazione sicura in bicicletta
Ma a che punto sono i freni delle attuali biciclette, pedelec ed s-pedelec? DEKRA ha affrontato questa domanda nell’ambito di prove di frenata svolte nel centro di test e ricerca presso il circuito DEKRA Lausitzring di Klettwitz. I sei veicoli a due ruote sottoposti ai test erano stati usati quotidianamente fino a quel momento. Prima delle prove non è stata apportata alcuna modifica tecnica. È stata controllata, e se necessario adeguata, solo la pressione degli pneumatici. È stato anche verificato che i freni fossero in buone condizioni dei freni e funzionassero correttamente. Nella scelta dei mezzi per i test si è cercato di fare in modo che avessero un’area di contatto equiparabile. Per questo motivo la scelta è stata ristretta a mountain bike, bici da turismo e da trekking; le cosiddette fatbike e le bici da corsa non sono state prese in esame. Lo scopo dei test sui freni era mettere in luce la diversa potenza dei diversi sistemi frenanti, illustrare l’influsso degli agenti atmosferici (fondo stradale asciutto/bagnato) ed evidenziare vantaggi e svantaggi dei singoli sistemi. Sui veicoli testati erano installati i seguenti sistemi frenanti: City-bike: freno a cerchione davanti / freno a contropedale dietro; Bici da trekking: freno a cerchione davanti / freno a cerchione dietro; Mountain bike 1: freno a cerchione davanti / freno a cerchione dietro; Mountain bike 2: freno a disco davanti / freno a disco dietro; S-pedelec: freno a disco davanti / freno a disco dietro; Pedelec: freno a disco con ABS Bosch davanti / freno a disco dietro.
ABS e frenata su bagnato
L’ABS per pedelec porta notevoli vantaggi sul bagnato. Lo scenario del test prevedeva diverse frenate con ciascuno dei veicoli sia su fondo asciutto sia su fondo bagnato. Tutte le frenate sono state eseguite da un conducente esperto con una velocità di partenza pari a 25 km/h e con la massima decelerazione possibile. Per le frenate su bagnato, l’intero tratto di rincorsa e marcia, lo spazio di frenata, nonché le ruote sottoposte al test e i relativi sistemi frenanti sono stati irrorati abbondantemente con acqua. Le misurazioni sono state effettuate con un metro a nastro, prendendo come riferimento l’asse della ruota anteriore. Riportiamo di seguito i risultati dei test. Nel complesso, i freni a disco hanno evidenziato una buona capacità di dosare la frenata. Sull’asciutto, le prestazioni di tutte le bici testate sono state positive, nessun sistema si è distinto negativamente. Lo spazio di frenata più lungo sull’asciutto è stato fatto registrare dalla bicicletta con freno a cerchione davanti e freno a contropedale dietro. Lo spazio di frenata medio è stato in questo caso di 4,55 m. Lo spazio di frenata medio più breve sull’asciutto è stato quello della s-pedelec, pari a 3,66 m. Su fondo stradale asciutto, la differenza tra lo spazio di frenata medio più lungo e più corto risulta quindi di 89 cm.
Sul bagnato le differenze risultano invece nettamente maggiori; in questo caso la frenata di tutte le bici sottoposte al test (a eccezione della pedelec) si è allungata di oltre il 20%. La differenza maggiore è stata riscontrata nelle bici dotate di freni a cerchione davanti e dietro. In questo caso lo spazio di frenata sul bagnato si è allungato di quasi il 30%. Complessivamente, i risultati migliori su fondo stradale bagnato sono quelli ottenuti dal freno con ABS della pedelec. Rispetto alle condizioni di asciutto, in questo caso lo spazio di frenata è stato maggiore di quasi il 10%. Lo spazio di frenata più lungo sul bagnato è stato registrato dalla bicicletta con freno a cerchione davanti e freno a contropedale dietro. Lo spazio di frenata medio è stato in questo caso di 5,53 m. Lo spazio di frenata medio più breve sul bagnato è stato quello della pedelec dotata di ABS, che ha registrato un valore pari a 4,15 m. La differenza fra lo spazio di frenata più corto e più lungo sul bagnato è stata pari a 1,38 m. Nelle frenate sull’asciutto sono stati raggiunti valori di decelerazione compresi fra 5,3 e 6,6 m/s², sul bagnato fra 4,4 e 5,8 m/s². Tutte le biciclette hanno dunque raggiunto la decelerazione minima richiesta, pari a 5,0 m/s2. Un modello ha superato questo valore addirittura sul bagnato: si tratta della bicicletta dotata di ABS, che ha fatto registrare una decelerazione completa di 5,8 m/s².
Confronto tra monopattino elettrico e convenzionale in frenata
Con la stessa impostazione sperimentale, gli esperti DEKRA hanno eseguito anche test di frenata con un monopattino convenzionale dotato esclusivamente di un freno a piede sulla ruota posteriore e un monopattino elettrico. I test di frenata sono stati eseguiti a una velocità di marcia di 20 km/h. Dai risultati emerge che sull’asciutto il monopattino convenzionale fa registrare uno spazio di frenata medio di 9,70 m, con una decelerazione pari a 1,6 m/s2. Il monopattino elettrico, su fondo stradale asciutto vanta uno spazio medio di soli 3,37 m, con una decelerazione di 4,6 m/s2. Sulle condizioni bagnate e con il freno posteriore bagnato, le differenze diventano ancora più marcate: il monopattino convenzionale ha spazio medio di frenata di 19,25 m e decelerazione di 0,8 m/s2, mentre lo stesso sistema sul monopattino elettrico resta molto performante. In queste circostanze si consiglia pertanto di frenare mettendo il piede sull’asfalto se si usa un monopattino convenzionale.
Spazio di arresto, distanza di sicurezza e dinamica della frenata
La norma generale è che, a parità di forza frenante, lo spazio di frenata aumenta con l’aumentare dell’inerzia e della massa del veicolo. Poiché lo spazio di frenatura è proporzionale al quadrato della velocità, raddoppiando la velocità lo spazio di frenatura non raddoppia bensì quadruplica. Lo spazio di arresto è inferiore allo spazio di frenatura, ed è pari allo spazio che serve per arrestare la marcia del veicolo dal momento in cui il conducente percepisce il pericolo e che è pari alla somma dello spazio di frenatura e dello spazio di reazione. Con buona approssimazione, lo spazio di arresto è pari al quadrato delle decine della velocità in km/h. La distanza di sicurezza si calcola moltiplicando per 3 le decine della velocità espresse in km/h.
La frenata di una moto è stata storicamente influenzata da sistemi di frenata combinata: la Rudge 500 del 1927 fu pioniera in questo senso, e la Moto Guzzi 750 S3 del 1975 portò una configurazione moderna con pedale che azionava entrambi i freni anteriori insieme a una leva anteriore. Negli anni molte aziende hanno adottato sistemi di frenata combinata; la Honda ha introdotto il CBS, che mette in collegamento il circuito frenante anteriore e quello posteriore. I primi a trasferire la tecnologia dell’ABS sulla moto furono BMW, con debutto nel 1988 della K100 equipaggiata opzionalmente con ABS; da allora l’ABS è diventato una norma di sicurezza sempre più diffusa. Dal 2005 c’era l’impegno della Commissione Europea per dotare entro il 2010 il 50% dei veicoli di ABS come misura preventiva degli incidenti.
Riferimenti dinamici e concetti chiave
Il pneumatico è uno dei componenti più importanti della motocicletta: la sua deformabilità permette di mantenere il contatto tra la ruota ed il terreno anche quando sono incontrati ostacoli, migliorando l’aderenza e la stabilità. Il controllo dell’equilibrio e del moto avviene grazie alla generazione di forze longitudinali e laterali all’interno delle impronte di contatto. Durante il moto curvilineo stazionario la motocicletta può presentare comportamento neutro, sovrasterzante oppure sottosterzante. Il pilota applica una coppia allo sterzo e può spostare il proprio corpo rispetto al piano di mezzeria per mantenere l’equilibrio. Le sospensioni servono ad isolare la massa sospesa dai continui impatti e influenzano direttamente l’assetto, la manovrabilità e la stabilità direzionale. L’assetto dipende dalla rigidezza delle sospensioni e dai carichi, e cambia tra moto da gara, turismo o cross, con escursioni differenti e obiettivi di aderenza e controllo.
In sintesi, per una frenata efficace e sicura su veicoli a due ruote bisogna considerare: condizioni del fondo stradale, tipo di impianto frenante (freni a cerchione, freni a disco, ABS), distribuzione del peso e stato di pneumatici e sospensioni. L’uso coordinato di freno anteriore e posteriore, insieme al controllo del freno motore e al rispetto delle distanze di sicurezza, permette di gestire la decelerazione con efficacia anche in situazioni di emergenza.
Per illustrare visivamente l’andamento della decelerazione e dei carichi dinamici sulle ruote, si può utilizzare una mappa o grafico che rappresenti le forze nelle frenate su superfici asciutte e bagnate e le differenze tra sistemi con ABS e senza ABS.
Sistema anti bloccaggio ruote A B S
Un breve video esplicativo potrebbe mostrare come agiscono l’ABS e la distribuzione della frenata tra ruota anteriore e posteriore in diverse condizioni stradali.
| Veicolo testato | Sistema frenante | Spazio di frenata (asciutto, m) | Spazio di frenata (bagnato, m) | Decelerazione media (asciutto, m/s^2) | Decelerazione media (bagnato, m/s^2) |
|---|---|---|---|---|---|
| City-bike | freno cerchione anteriore / contropedale dietro | 4,55 | >5,53 | 5,3-6,6 | 4,4-5,8 |
| S-pedelec | freno a disco frontale e posteriore | 3,66 | 4,15 | 6,0 | 5,8 |
| Pedelec | freno a disco con ABS davanti / behind | - | 4,15 | - | - |
Nota: i valori nelle tabelle riflettono i dati indicati nei test DEKRA e sono utili per confrontare prestazioni di diversi sistemi frenanti, condizioni di superficie e tipi di veicolo.