Trinity Uranus R 2020 - Leistung und Geschwindigkeit
Verfasst: Fr 22. Mai 2020, 11:49
Urlaubszeit. Eine schöne Gelegenheit, sich mal mit dem Thema Geschwindigkeit und Beschleunigung zu beschäftigen.
Ich beschreibe den Versuch ausführlich, sodass andere ihn nachstellen und verstehen können. Wer nur an den Ergebnissen interessiert ist, springt am besten direkt an das Ende des Beitrags.
Grundlagen
Per GPS-Messung kann man mit dem SmartPhone und einer App recht genau die Geschwindigkeit bestimmen, wenn sie konstant gehalten wird. Beschleunigung lässt sich per GPS schlecht messen, da die angezeigte Geschwindigkeit nur als Durchschnittsgeschwindigkeit einer gewissen Wegstrecke berechnet werden kann – somit kommt es immer zu einer Zeitverzögerung bei der Anzeige der Geschwindigkeit. Zusätzlich kommt eine Positionsungenauigkeit von ca. 10 m dazu.
Um die Beschleunigung herauszubekommen, benutze ich ein iPhone XS und die App Phyphox, die auf die Sensoren des Smartphones zugreifen kann. Interessant für meinen Versuch ist der Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung des Smartphones getrennt in allen drei Raumrichtungen mit einer Sample Rate von 100 Hz aufzeichnet. Phyphox bietet beim iPhone zwei Sensoren an: „Beschleunigung mit g“ und „Beschleunigung (ohne g)“.
Bei den Sensorwerten im Modus „Beschleunigung (ohne g)“ wird die Erdbeschleunigung mit Hilfe des Lagesensors direkt abgezogen. In diesem Modus konnte ich keine brauchbaren Messwerte ermitteln, da sich im Laufe des Beschleunigungsvorganges die gemessenen Werte bereits ins Negative verschoben (bremsen).
Im Modus „Beschleunigung mit g“ funktionierte die Messung allerdings. Bei jeder Messfahrt suchte ich mir einen definierten Start- und Zielpunkt. Die Distanz einer Strecke konnte ich so über Google-Maps ermitteln. Mit einer Sport-App zeichnete ich zusätzlich die Fahrt auf, um die Höchstgeschwindigkeiten eines jeden Laufs zu ermitteln. Das Handy legte ich zwischen meine Beine auf den Sitz, sodass die Beschleunigung des Rollers in Y-Richtung wirkte. Ich startete die Aufzeichnung und fuhr wenige Sekunden später an und beschleunigte solange, bis ich bremsen musste, um an der Zielposition zum Stehen zu kommen.
Kleine Stöße erzeugen kurze, starke Ausschläge in den Beschleunigungsmesswerten und führen zu Fehlern. Auch durch eine ungenaue Positionierung des Smartphones relativ zur Fahrtrichtung, kann die Schwerkraft in die Y-Komponente der Beschleunigung einfließen oder ein Teil der Rollerbeschleunigung geht in Y-Richtung verloren und stattdessen in X- und/ oder Z-Richtung ein. Offsets des Beschleunigungswertes können bereits vor dem Anfahren dafür sorgen, dass sich ein Geschwindigkeits- oder Weg-Offset aufbaut. Um die Werte anzupassen wurden die zusätzlich ermittelten Rahmenwerte Teststreckenlänge, Höchstgeschwindigkeit und Dauer miteinbezogen. Je Testlauf wurde allen Beschleunigungswerten ein Offset zugegeben, um die Ergebnisse auf die Rahmenwerte anzugleichen.
Testgerät:
Uranus R 2020 Performance, 3 kW, Spitze 6 kW, zwei Akkus, keine Anbauten wie Top Case
Volle Akkus
Beladung (Fahrer samt Kleidung): 70 kg
Umgebungsbedingungen:
Leichter Wind, ca. 16 °C
Eine Asphalt-Allee ohne Steigung
Gefahren wird bei aufrechter Körperhaltung
Erstes Kapitel
Die Kompensation der Tacho-Abweichung
In vielen Beiträgen zu Trinity-Rollern ist zu lesen, dass der Tacho gerne 10 % und mehr vorläuft. Die Tachoabweichung ermittle ich, indem ich die Tacho-Geschwindigkeit in 10 km/h-Schritten für einige Sekunden konstant halte und die per GPS gemessene Geschwindigkeit notiere. Die Ergebnisse sind hier zu sehen.
Fazit: Die Tacho-Abweichung ist etwas geringer geworden. Ich denke, bis 50 km/h kann man gut damit arbeiten. Bei höheren Geschwindigkeiten muss man halt ein paar km/h dazu addieren.
Zweites Kapitel
Die Beschleunigung
Wie eingangs beschreiben wurden die Messungen in den unterschiedlichen Fahrstufen durchgeführt. Nicht immer war die Teststrecke so lang gewählt, dass die Höchstgeschwindigkeit erreicht wurde.
Aus den Beschleunigungswerten habe ich Geschwindigkeit und Weg berechnet. Ohne Anpassung der Werte ergibt sich folgender Verlauf (Exemplarisch gezeigt für Stufe I).
Schon in den ersten Sekunden (der Roller steht noch) steigt Geschwindigkeit an, da die Beschleunigung ein positives Offset besitzt. Fahrstufe I ist bei ca. 30 km/h gedrosselt. Der Knick der blauen Geschwindigkeits-Kurve zeigt das Erreichen genau dieser gedrosselten Geschwindigkeit. Im weiteren Verlauf sieht man, dass das gleichbleibende Beschleunigungs-Offset die Geschwindigkeit weiterhin linear ansteigen lässt. Ziel ist es also nun, das Offset wie in der Einleitung beschrieben zu entfernen und den Beginn der Kurve (bevor der Roller beginnt zu beschleunigen) abzuschneiden.
Das Plateau der Geschwindigkeitskurve wird mit einem Offset von -0,18 m/s² für die Beschleunigung in die Waagerechte gebracht. Bis zum Stillstand ergibt sich dann ein zurückgelegter Weg von 344 m. Die Teststrecke war allerdings 383 m lang. Daher wird weiterhin ein Faktor von 1,113 mit der Beschleunigungswerten multipliziert. Somit ergibt sich die gefahrene Distanz und auch die Höchstgeschwindigkeit des Testlaufs wird erreicht. Die Kurve sieht dann wie folgt aus:
Ergebnisse
Anhand dieser Werte wurden anschließend Beschleunigungen, Zeiten von 0 auf x km/h und Zeiten für bestimmte Wege ermittelt.
Ergebnisse:
Man sieht deutlich, wie sich die 3 Fahrstufen voneinander unterscheiden. Vom Gefühl her nehmen sich Stufe II und III in der Beschleunigung nicht viel. Mit Stufe I fährt man deutlich gemächlicher an.
Stufe I - sanfte Beschleunigung (4,3 km/h/s) - 34 km/h
Stufe II - starke Beschleunigung (8,5 km/h/s) - 72 km/h
Stufe III - starke Beschleunigung (9,5 km/h/s) - 82 km/h
In allen 3 Stufen kann der Uranus R die Beschleunigung bis knapp 30 km/h konstant halten. Bei höheren Geschwindigkeiten kommt es zu einem Absinken der Beschleunigung. In Stufe I ist bei 30 km/h logischerweise Schluss. Die anderen zwei Stufen nähern sich zum Ende hin aber tapfer den jeweiligen Höchstgeschwindigkeiten an.
Nachfolgend ist zu sehen, wie lange und weit man nun braucht, um auf eine bestimmte Geschwindigkeit (z.B. im Stadtverkehr) zu kommen:
Aus der folgenden Tabelle wird ersichtlich, wie lange man für verschiedene Distanzen benötigt.
Ich beschreibe den Versuch ausführlich, sodass andere ihn nachstellen und verstehen können. Wer nur an den Ergebnissen interessiert ist, springt am besten direkt an das Ende des Beitrags.
Grundlagen
Per GPS-Messung kann man mit dem SmartPhone und einer App recht genau die Geschwindigkeit bestimmen, wenn sie konstant gehalten wird. Beschleunigung lässt sich per GPS schlecht messen, da die angezeigte Geschwindigkeit nur als Durchschnittsgeschwindigkeit einer gewissen Wegstrecke berechnet werden kann – somit kommt es immer zu einer Zeitverzögerung bei der Anzeige der Geschwindigkeit. Zusätzlich kommt eine Positionsungenauigkeit von ca. 10 m dazu.
Um die Beschleunigung herauszubekommen, benutze ich ein iPhone XS und die App Phyphox, die auf die Sensoren des Smartphones zugreifen kann. Interessant für meinen Versuch ist der Beschleunigungssensor, der die Beschleunigung des Smartphones getrennt in allen drei Raumrichtungen mit einer Sample Rate von 100 Hz aufzeichnet. Phyphox bietet beim iPhone zwei Sensoren an: „Beschleunigung mit g“ und „Beschleunigung (ohne g)“.
Bei den Sensorwerten im Modus „Beschleunigung (ohne g)“ wird die Erdbeschleunigung mit Hilfe des Lagesensors direkt abgezogen. In diesem Modus konnte ich keine brauchbaren Messwerte ermitteln, da sich im Laufe des Beschleunigungsvorganges die gemessenen Werte bereits ins Negative verschoben (bremsen).
Im Modus „Beschleunigung mit g“ funktionierte die Messung allerdings. Bei jeder Messfahrt suchte ich mir einen definierten Start- und Zielpunkt. Die Distanz einer Strecke konnte ich so über Google-Maps ermitteln. Mit einer Sport-App zeichnete ich zusätzlich die Fahrt auf, um die Höchstgeschwindigkeiten eines jeden Laufs zu ermitteln. Das Handy legte ich zwischen meine Beine auf den Sitz, sodass die Beschleunigung des Rollers in Y-Richtung wirkte. Ich startete die Aufzeichnung und fuhr wenige Sekunden später an und beschleunigte solange, bis ich bremsen musste, um an der Zielposition zum Stehen zu kommen.
Kleine Stöße erzeugen kurze, starke Ausschläge in den Beschleunigungsmesswerten und führen zu Fehlern. Auch durch eine ungenaue Positionierung des Smartphones relativ zur Fahrtrichtung, kann die Schwerkraft in die Y-Komponente der Beschleunigung einfließen oder ein Teil der Rollerbeschleunigung geht in Y-Richtung verloren und stattdessen in X- und/ oder Z-Richtung ein. Offsets des Beschleunigungswertes können bereits vor dem Anfahren dafür sorgen, dass sich ein Geschwindigkeits- oder Weg-Offset aufbaut. Um die Werte anzupassen wurden die zusätzlich ermittelten Rahmenwerte Teststreckenlänge, Höchstgeschwindigkeit und Dauer miteinbezogen. Je Testlauf wurde allen Beschleunigungswerten ein Offset zugegeben, um die Ergebnisse auf die Rahmenwerte anzugleichen.
Testgerät:
Uranus R 2020 Performance, 3 kW, Spitze 6 kW, zwei Akkus, keine Anbauten wie Top Case
Volle Akkus
Beladung (Fahrer samt Kleidung): 70 kg
Umgebungsbedingungen:
Leichter Wind, ca. 16 °C
Eine Asphalt-Allee ohne Steigung
Gefahren wird bei aufrechter Körperhaltung
Erstes Kapitel
Die Kompensation der Tacho-Abweichung
In vielen Beiträgen zu Trinity-Rollern ist zu lesen, dass der Tacho gerne 10 % und mehr vorläuft. Die Tachoabweichung ermittle ich, indem ich die Tacho-Geschwindigkeit in 10 km/h-Schritten für einige Sekunden konstant halte und die per GPS gemessene Geschwindigkeit notiere. Die Ergebnisse sind hier zu sehen.
- Ges 01 Tab Tacho.jpg (54.69 KiB) 1985 mal betrachtet
Zweites Kapitel
Die Beschleunigung
Wie eingangs beschreiben wurden die Messungen in den unterschiedlichen Fahrstufen durchgeführt. Nicht immer war die Teststrecke so lang gewählt, dass die Höchstgeschwindigkeit erreicht wurde.
Aus den Beschleunigungswerten habe ich Geschwindigkeit und Weg berechnet. Ohne Anpassung der Werte ergibt sich folgender Verlauf (Exemplarisch gezeigt für Stufe I).
Schon in den ersten Sekunden (der Roller steht noch) steigt Geschwindigkeit an, da die Beschleunigung ein positives Offset besitzt. Fahrstufe I ist bei ca. 30 km/h gedrosselt. Der Knick der blauen Geschwindigkeits-Kurve zeigt das Erreichen genau dieser gedrosselten Geschwindigkeit. Im weiteren Verlauf sieht man, dass das gleichbleibende Beschleunigungs-Offset die Geschwindigkeit weiterhin linear ansteigen lässt. Ziel ist es also nun, das Offset wie in der Einleitung beschrieben zu entfernen und den Beginn der Kurve (bevor der Roller beginnt zu beschleunigen) abzuschneiden.
Das Plateau der Geschwindigkeitskurve wird mit einem Offset von -0,18 m/s² für die Beschleunigung in die Waagerechte gebracht. Bis zum Stillstand ergibt sich dann ein zurückgelegter Weg von 344 m. Die Teststrecke war allerdings 383 m lang. Daher wird weiterhin ein Faktor von 1,113 mit der Beschleunigungswerten multipliziert. Somit ergibt sich die gefahrene Distanz und auch die Höchstgeschwindigkeit des Testlaufs wird erreicht. Die Kurve sieht dann wie folgt aus:
Ergebnisse
Anhand dieser Werte wurden anschließend Beschleunigungen, Zeiten von 0 auf x km/h und Zeiten für bestimmte Wege ermittelt.
Ergebnisse:
Man sieht deutlich, wie sich die 3 Fahrstufen voneinander unterscheiden. Vom Gefühl her nehmen sich Stufe II und III in der Beschleunigung nicht viel. Mit Stufe I fährt man deutlich gemächlicher an.
Stufe I - sanfte Beschleunigung (4,3 km/h/s) - 34 km/h
Stufe II - starke Beschleunigung (8,5 km/h/s) - 72 km/h
Stufe III - starke Beschleunigung (9,5 km/h/s) - 82 km/h
Nachfolgend ist zu sehen, wie lange und weit man nun braucht, um auf eine bestimmte Geschwindigkeit (z.B. im Stadtverkehr) zu kommen:
Aus der folgenden Tabelle wird ersichtlich, wie lange man für verschiedene Distanzen benötigt.
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