Uutta tietoa liikenteestä: Karkea asfaltti pitää sileää huonommin

Suomalainen asfaltti on karhea ja äänekäs, mutta on harha, että se lisäisi renkaan ja tien välistä kitkaa, selviää iranilaisen Mona Mahboob Kanafin väitöstutkimuksesta.

liikenne
Kulunutta asfalttia ja liike-epäteräviä autoja.
Mårten Lampén / Yle

Kun tienpitäjät mittaavat tien karheutta, tehdään usein vääriä johtopäätöksiä, sanoo Mona Mahboob Kanafi, joka väittelee perjantaina (siirryt toiseen palveluun) Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulun koneenrakennus- ja ajoneuvotekniikan alalta pinnankarheuden vaikutuksesta kumin kitkaan.

Neljä vuotta kestäneen tutkimuksen laboratoriokokeissa havaittiin, että asfaltin iso kivikoko vähentää kitkaa. Ja Suomessa asfaltti on isokivistä.

– Silmällä katsoen tai perinteisillä pinnankarheuden mittareilla mittaamalla ei voi suoraan päätellä millainen kitka on. Usein mitataan koko tien pinta, mistä tehdään sitten niitä vääriä johtopäätöksiä, Kanafi sanoo.

Kanafin mukaan kitkan määrittämiseksi pitää ottaa huomioon vain tienpinnan korkeimmat kohdat. Ajettaessa rengas ei kyntää asfaltissa syvällä, vaan rengas koskettaa tietä ainoastaan asfaltin aivan korkeimmista kohdista. Jos kivikoko on suuri, tätä kosketuspintaa renkaalla on vähemmän.

Tutkimuksen yhdeksän kuukautta kestäneet kenttäkokeet tehtiin Espoon tieverkolla. Myös siellä tutkija osoitti, että silmiin nähtävät ja korviin kuultavat pinnankarheusominaisuudet eivät kitkaa juuri selitä.

Suomalaisilla on usein käsitys, että mitä karheampi pinta ja kovempi ajomelu, sitä parempi on kitka. Näin ei kuitenkaan ole. Tie voi olla hyvinkin rouhea, mutta silti pidon määrittelevät kivihuiput voivat olla vaikka kuinka kiillottuneita.

Iranilainen Mona Mahboob Kanafi väittelee 7. huhtikuuta tien pinnankarheuden vaikutuksesta kumin kitkaan.
Iranilainen Mona Mahboob Kanafi väittelee 7. huhtikuuta tien pinnankarheuden vaikutuksesta kumin kitkaan. Aalto-yliopisto

Tutkimustuloksia käytetään teiden ja renkaiden suunnitteluun

29-vuotiaan Kanafin väitöskirja ei jää pelkäksi teoriaksi, vaan erittäin vaikeasti mittavissa olevan tien ja renkaan välisen kitkan paremmalla ymmärtämisellä on suora liikenneturvallisuutta edistävä vaikutus. Tietoa hyödyntävä rengasteollisuus on ainakin kiinnostunut tekemään parempia kumiseoksia.

Väitöstyössään Kanafi hyödynsi erittäin korkean erottelukyvyn 3D-tulostimella saatuja polymeerikoepaloja, joilla hän jäljitteli erilaisia tienpintoja. Yhdessä rengasteollisuudesta saatujen kuminäytteiden kanssa hän pystyi tekemään tarkkoja fraktaalimatemaattisia laskutoimituksia kitkan selvittämiseksi.

– Tulostin kolmea eri keinotekoista asfalttimallia. Tällä tavoin voisi teoriassa tehdä parhaan mahdollisen tienpinnan kitkan kannalta.

Hyvällä tiemestarilla voi olla kokemuksen kautta tietoa, milloin tie saattaa esimerkiksi kiillottumisen vuoksi olla liukas. Niin sanottu makrokarheus näkyy silmin, mutta kitkan kannalta ratkaiseva onkin mikrokarheus. Mikroskooppista karheutta ei kokeneinkaan ammattilainen paljaalla silmällä tunnista.

Kanafin tutkimuksen myötä on mahdollista säästää myös tienkunnostusrahoja, kun ymmärretään paremmin, että kiillottuneita tienpintoja ei välttämättä tarvitse karhentaa pohjia myöten.

Tutkimus auttaa myös tulevaisuudessa löytämään parhaan tien pinnankarheusprofiilin, joka optimoisi kitkan, vierinvastuksen, rengasmelun sekä kuluman.

Aalto-yliopiston tutkimusryhmä suorittamassa kitkamittauksia Lapissa vuonna 2014.
Aalto-yliopiston tutkimusryhmä suorittamassa kitkamittauksia Lapissa vuonna 2014. Punapipoinen on Mona Mahboob Kanafi. Aalto-yliopisto

Tutkija ei halunnut työskennellä voimalaitoksessa

Konetekniikasta Iranissa valmistunut Mona Mahboob Kanafi aloitti Aalto-yliopiston kitkatutkimusryhmässä vuonna 2013. Hänen palkkaamisensa oli erikoinen tapaus, sillä hän vakuutti suomalaisyliopiston osaamisestaan puhelimitse Iranista.

– Olin koulussa todella hyvä matematiikassa ja fysiikassa. Iranilaiset naiset opiskelevat paljon teknisillä aloilla. Minä en kuitenkaan halunnut työskennellä voimalaitoksessa, Kanafi kertoo englanniksi.

Kanafi puhuu kyllä suomeakin, mutta väitöskirjansa yksityiskohdista hän ei osaa suomeksi kertoa. Kaikki alan tutkimus on englanniksi.

Mona Mahboob Kanafi toimii tällä hetkellä data-analyytikkona Wärtsilän merenkulkujärjestelmäyhtiö Eniramissa. Fraktaalimatematiikasta jotain ymmärtävät ovat kysyttyjä maailmalla, hän tietää.

– Kun on 10 vuotta yliopistoelämää takana, niin on nyt kivaa olla töissä yrityksessä. Ajattelin kyllä lähivuodet pysyäkin Suomessa.

Iranilainen tunnustaa, että hän ei ole autoasiantuntija. Suomeen tullessa hänellä ei ollut myöskään tietoa täällä käynnissä olevasta riitelystä nastarengas vastaan kitkarengas.

– Minulla on autourheilusta innostunut kaveri, joka kysyi minulta, millaisia renkaita kannattaa eri olosuhteissa käyttää. Sanoin suoraan, että en minä tiedä.

Jutun otsikosta on korjattu ajatusvirhe. Otsikossa luki aiemmin "karhea", mutta parempi sana on karkea. Mikrokarheuttahan tien päällysteessä on oltava kitkan saamikseksi.

_Jutun viimeistä väliotsikkoa ja kappaletta muutettu 11.4 klo 10.20. Jutun lainauksessa luki aiemmin, että tutkija ei olisi halunnut työskennellä atomivoimalassa. Kyseessä oli väärinymmärryksestä (power plant) johtunut käännösvirhe. Kanafi tarkentaa, että hän tarkoitti kaasuturbiinivoimalaa. _