Daimler À l’occasion de la présentation des tests d’hiver réalisés par Mercedes-Benz et Setra sur leurs autocars et autobus en Laponie suédoise, Bus & Car revient sur les conditions extrêmes auxquelles les véhicules sont soumis par les constructeurs. Résistance des équipements aux températures, essais sur routes glacées des systèmes de direction et de freinage d’urgence… les bus urbains comme les cars de tourisme sont placés dans les pires conditions avant d’affronter le quotidien des grandes villes et des grands axes. Reportage et prises en main.
Au cœur de l’hiver, le nord de l’Europe est le rendez-vous de toute l’industrie automobile. Continental, ZF, TRW, MAN, Scania ou BMW et Volkswagen viennent ici tester leurs nouveaux produits et leurs innovations, en toute discrétion bien entendu. Pour y aller, suivez les panneaux qui annoncent les villes d’Arvidsjau et Arjeplog en Suède, à 3 heures d’avion au nord de Stockholm, et la ville de Rovaniemi en Finlande. Ce sont depuis 40 ans les terrains d’expérimentation privilégiés des constructeurs et des équipementiers pour passer plusieurs semaines à réaliser leurs essais, de janvier à mars.
C’est aussi le cas pour Evobus–Daimler Bus. Le constructeur nous a ouvert les portes des essais d’hiver sur ses autobus et autocars, dans le nord de la Suède, en compagnie de ses équipes techniques spécialisées. Le nord de la Suède et celui de la Finlande réunissent les meilleures conditions pour les conduites sur pistes sans adhérence, en particulier les lacs glacés: longueur des pistes suffisante, de 800 m à 1 km pour réaliser des freinages à vitesse lancée, absence de relief, stabilité des températures sur plusieurs mois de − 10 à − 40 oC, solide épaisseur de plusieurs mètres de glace pouvant supporter jusqu’à 40 tonnes… Mais attention, ne va pas qui veut sur un lac de glace sans certaines conditions de sécurité. Ces terrains de jeux sont préparés et entretenus dès la fin de l’automne par des spécialistes locaux, véritables faiseurs de glace. Ils balisent les pistes, les déblaient pour éviter que la neige accumulée ne se réchauffe sous son poids et veillent à la sécurité de tous. Les routes enneigées qui parcourent ces régions fournissent quant à elles d’autres terrains pour des essais davantage roulants.
« Nos premiers tests ont démarré en 1981, avec l’ABS sur nos autocars avant qu’ils n’en soient équipés de série », rappelle Gustav Tuschen, directeur de l’ingénierie produit de Evobus–Daimler Bus. En plus des voitures particulières et des camions, des autocars font donc aussi le voyage jusqu’aux limites du cercle arctique, soit 3 000 km de route depuis l’Allemagne. « Même si nous profitons de l’expérience de nos collègues des camions, nous devons aussi répondre à des besoins spécifiques pour les cars et les bus, et finalement, nos exigences sont plus proches de celles requises pour les voitures particulières en termes de confort, de vibration, de sécurité des passagers et de flux d’air dans l’habitacle », souligne Gustav Tuschen.
La liste des tâches des ingénieurs essais pose les priorités de vérification du bon fonctionnement par − 25 oC: d’abord le moteur, puis les équipements du poste de conduite, et enfin l’habitacle des passagers. « Dans tous les cas, nous cherchons à satisfaire les critères des normes de sécurité imposées pour l’ESP, l’AEBS ou l’antiretournement ECE R66. Mais pour certains éléments, nous cherchons à aller au-delà des seuils minimums requis, notamment pour le freinage, la direction ou les systèmes d’aides à la conduite », explique Andreas Dingler, directeur des essais véhicules, « et ce, par tous les temps ».
Par grand froid et sur la neige, la nature des essais réalisés couvre plusieurs domaines. Pour l’aspect équipement, teste le fonctionnement du chauffage, de l’air conditionné, du dégivrage, des essuie-glaces, de l’isolation et de la bonne fermeture des portes. Pour la direction et la conduite, on teste le freinage partiel ou total à différentes vitesses, de 40 à 80 km/h, sur route glacée, enneigée ou à des niveaux variables d’adhérence; les réactions du correcteur de trajectoire ESP sont vérifiées et comparées avec celles calculées par simulateur.
Les essais d’hiver occupent une place importante dans la création d’un nouveau produit avant sa mise en production industrielle de série. Aérodynamique, circulation des flux d’air extérieurs et intérieurs, niveaux de température des compartiments moteur et capacité de refroidissement… tous ces éléments sont simulés par calcul par les équipes du constructeur en Allemagne. Malgré les progrès considérables de puissance de calcul des outils de simulation informatique, les essais en conditions extrêmes permettent de valider tout ou partie des résultats obtenus en laboratoire. « L’arrivée de l’Euro VI a rendu encore plus nécessaire cette phase, car les contrôles des niveaux de température dans le compartiment moteur sont encore plus importants. »
De même, la multiplication des composants électroniques et informatiques à bord de véhicules comme sur l’ESP (contrôle de trajectoire), peu habitués à être soumis à des températures allant jusqu’à − 25 ou − 35 oC, impose de nouveaux tests. Neige, glace, boue et humidité pour les essais dans le Grand Nord, poussière, sable et températures de + 50 oC pour les essais réalisés en Andalousie espagnole ou dans les pays du Golfe, « nous devons nous assurer que nos véhicules peuvent circuler dans tous les pays, quelles que soient les conditions ».
Réalisés sur un Setra TopClass 500, un Mercedes-Benz Travego, un Tourismo K ou un Sprinter Travel 65, ces essais ne s’appliquent pas qu’aux autocars. Les bus urbains sont aussi soumis aux mêmes bancs d’essais hivernaux. Les Citaro articulés, en version 18 ou 21 m (Capacity L), bénéficient des derniers développements technologiques au niveau du soufflet de liaison entre les parties du bus. Baptisé ATC (Articulated Turntable Controller), ce système de contrôle de l’angle de l’articulation et de stabilisation de la direction « reproduit quasiment l’effet d’un ESP sur un bus urbain articulé, même sur route glacée ».
Sur le petit Mercedes-Benz Sprinter Travel 65, la distance de freinage s’allonge de plus de 24 m! Moralité, la vitesse est d’autant plus dangereuse que la surface est peu adhérente. C’est une évidence, mais l’appréhender in situ est une expérience indispensable pour en comprendre et en percevoir les effets. Si la stabilité directionnelle n’est pas en cause (le véhicule a freiné parfaitement en ligne), c’est bien le manque d’adhérence qui se conjugue à la vitesse pour donner cette augmentation des distances de freinage. La régulation de l’ABS est bonne et n’a plus les effets de saccade dans la pédale de frein des premiers ABS d’antan.
Le premier passage se fait entre 25 et 30 km/h, le second entre 35 et 40 km/h. Les intervalles sont larges et permettent au Mercedes-Benz Travego Euro VI 2 essieux de s’insérer sans problème… à 25 km/h! En effet, sur la glace vive, toujours légèrement recouverte de poudreuse, les pneumatiques hivernaux donnent un très bon ressenti au premier passage. Avec seulement 10 km/h de plus, les premiers slaloms se font sans souci, mais au fil des enchaînements, le train avant sature et le comportement se fait de plus en plus sous-vireur, la tendance à refuser l’obstacle s’accentue. Il faut alors compenser au volant et déclencher la régulation ESP (reconnaissable au bruit de la centrale de électropneumatique et à l’allumage du témoin) pour ramener le véhicule. À ce stade, les passagers se rendent compte qu’il se passe quelque chose “d’anormal”. Contre toute attente, malgré le moteur arrière, le Mercedes-Benz Travego 2 essieux tend vers le sous-virage. Une attitude qui permet une correction facile du conducteur: il suffit de braquer davantage pour corriger le phénomène… tant qu’il reste de l’adhérence au niveau des pneus.
Cet exercice, réalisé à bord du Mercedes-Benz Travego Euro VI 2 essieux, permet de comprendre le fonctionnement du pneumatique. En effet, le potentiel d’adhérence du pneu doit se répartir entre les efforts longitudinaux (forces de freinage, d’accélération) et transversaux (forces latérales). Ainsi, si on demande la pleine puissance de freinage (ABS en action) lorsqu’il s’agit de contourner l’obstacle, le véhicule tend à tirer tout droit: les efforts longitudinaux réduisent le potentiel directionnel du pneu. Mais dans le même temps, la distance de freinage est plus courte que dans le cas où l’on freine à une force inférieure à l’entrée en action de la régulation ABS. Dans ce cas, l’autocar suit fidèlement la trajectoire demandée au volant, mais la distance d’arrêt est considérablement augmentée (30 m environ). Moralité, dans le cas d’une manœuvre d’évitement, c’est « fromage ou dessert »: il faut garder à l’esprit que le pouvoir directionnel est inversement proportionnel aux efforts que l’on demande en freinage.
Comme le rappellerait tout bon formateur de conduite en autocar: l’anticipation doit rester le maître mot de la conduite.
Cette fois à bord du Mercedes-Benz Tourismo K Euro VI, il s’agit de freiner sur des surfaces à coefficient d’adhérence inégal, les roues gauches étant sur la glace vive, les roues droites dans la neige damée. Le test se déroule à 50 km/h. Sans action de correction sur le volant, le véhicule tire inexorablement sur la droite au freinage, la neige offrant un meilleur coefficient d’adhérence que la glace nue. Il convient donc, en cas de freinage sur sol plan offrant des adhérences différenciées, de corriger la trajectoire au volant. Cette correction est d’autant plus nécessaire qu’elle seule permet d’activer l’ESP. C’est cette action qui permet de corriger la tendance à aller vers la zone la plus adhérente, tout en réveillant les capteurs au volant de l’ESP, lequel pourra, le cas échéant freiner (ou soulager) une ou plusieurs roues pour ramener le véhicule sur la trajectoire demandée par le conducteur.
Les Mercedes-Benz Citaro G et Citaro Capacity L ont eu droit à d’intensives campagnes de roulage sur glace entre 2011 et 2015. Le but: valider les algorithmes et les calculateurs qui doivent piloter le contrôle hydraulique de la tourelle d’articulation. Cette fonctionnalité permet d’éviter la mise en portefeuille de l’autobus, tout en limitant les effets de lacet. En agissant sur la tourelle, laquelle est classiquement fournie par l’équipementier Hübner, Mercedes-Benz obtient le même résultat que s’il y avait un ESP.
La démonstration sur glace portait sur deux slaloms à effectuer après un virage s’apparentant à un demi-tour, l’un à bord d’un Mercedes-Benz Citaro G, le second à bord du Citaro Capacity L. La stabilité du Capacity L est encore plus impressionnante que celle du Citaro G, mais l’on se rend compte de la longueur lorsqu’il faut braquer au maximum: si l’on aperçoit les 2 essieux arrières dans le rétroviseur, l’extrémité du porte-à-faux impose au conducteur de se déplacer sur son siège pour la voir.
En raison de la vitesse pratiquée (autour de 20 à 25 km/h sur le slalom), la maniabilité et la motricité n’ont posé aucun problème. Les pneumatiques hivernaux (sur les deux véhicules, des Continental HSW2 et HDW2 Scandinavia) n’ont eu aucun mal à garantir l’adhérence sur la glace recouverte de neige poudreuse.
Un des objectifs de la régulation électrohydraulique des stabilisateurs de l’articulation est d’éviter que le bus ne reparte en crabe d’un arrêt lorsque le sol offre des coefficients d’adhérence différents. À noter que le mode prgressif du système ATC de Mercedes-Benz règle les électrovannes à 50 % de leur tarage maximal. Il bride couple et vitesse du Citaro G et du Capacity L pour éviter qu’ils n’atteignent des vitesses ou des forces latérales compromettantes.