面向危险品半挂运输车气压EBS的国内外标准分析*

张碧菡，李刚炎，杨 凡，赵 燃

(武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉 430070)

0 引言

危险货物具有易燃易爆、腐蚀危害等特点，危险货物运输车辆发生事故危害性大、施救难度高，对社会具有严重的危害性[1]。全世界每年危险货物的运输达到40亿吨，中国每年危险货物运输约有4亿吨，其中约有8%是通过公路运输[2]。采用挂车运输能够提高运输效率、节省运输成本，是提高经济效益最有效的手段之一[3]。因此危险品半挂运输车运输中出现的问题亟待解决。

危险品半挂运输车行驶过程的安全性与气压电控制动系统(Pneumatic Electronically Controlled Braking System，气压EBS)工作的可靠性密切相关，气压EBS性能是保障车辆行驶安全性和稳定性的重要因素。2010年童成前根据ECER13对多轴汽车制动性能进行研究，提出多轴汽车制动性能评价指标体系[4]；2018年韩光现搭建BSD对车辆制动系统参数和制动效能性能进行研究，分析该车辆制动系统[5]；2019年许畅对重型车辆气压制动系统的动态特性和迟滞特性进行研究，实现制动时制动气室压力快速增长的同时避免车轮抱死[6]。本文通过分析与气压EBS有关的法规标准，找寻国内外相关标准的技术差异，通过对国内外相关标准的对比分析，对我国气压EBS的技术要求提出一定的参考和建议。

1 危险品半挂运输车气压EBS关联的国内外法规概述

2020年的JT/T 1285《危险货物道路运输营运车辆安全技术条件》中危险货物是采用N、O类车辆运输[7]。针对N、O类车辆的标准主要有两个，一个是2014年的GB12676《商用车辆和挂车制动系统技术要求及试验方法》[8]；另一个是2017年的GB7258《机动车运行安全技术条件》[9]，危险品半挂运输车必须满足这两个标准规定。国外有关车辆技术要求的法规体系主要以欧标ECE和美标FMVSS为主，其他国家法规基本参照这两大体系制定。联合国欧洲经济委员会(Economic Commission for Europe，ECE)颁布的相关标准是ECER13《Uniform Provisions Concerning The Approval Of Vehicles Of Categories M, N And O With Regard To Braking》[10]，GB12676参考ECER13制定车辆技术要求。联邦机动车安全标准(Federal Motor Vehicle Safety Standards，FMVSS)颁布的FMVSS121《Air Brake Systems》[11]着重关注零部件性能和系统的静态测试[12]。本文通过对国内标准GB12676和GB7258对比，再与FMVSS121进行对比，分析中美两国标准差异，找寻针对危险品半挂运输车的气压EBS的标准可借鉴之处。

2 面向危险品半挂运输车气压EBS的GB12676和GB7258的试验与性能要求分析

2.1 面向危险品半挂运输车气压EBS的GB12676的试验与性能要求

2.1.1 行车制动系统

GB12676中行车制动系统的性能要求如表1所示。

表1 GB12676中行车制动系统的性能要求

2.1.2 驻车制动系统

牵引车的驻车制动系统应能使满载汽车列车在12%上、下坡道上保持静止，采用手控装置时控制力不应超过600 N；采用脚控装置时控制力不应超过700 N；挂车装备的驻车制动系统应能满足当挂车与牵引车脱挂时使满载挂车在18%的上、下坡道上保持静止，施加在控制装置上的力不应超过600 N。

2.1.3 应急制动系统

制动距离S(m)和平均减速度dm(m/s2)应满足下列要求：

其中：v为车速,m/s。

采用手控装置时控制力不超过600 N；采用脚控装置时控制力不超过700 N，控制装置应在便于驾驶员迅速操作的位置。

2.1.4 响应时间

促动时间为0.2 s时，从开始促动制动系统控制装置至制动气室压力达到稳态最大压力值(0.7 MPa)75%时经历时间不应超过0.6 s；对装有气压制动控制管路的挂车，模拟装置从控制管路中产生的压力达到0.065 MPa至挂车制动气室压力达到目标压力(0.65 MPa)75%经历时间不应超过0.4 s。

2.2 面向危险品半挂运输车气压EBS的GB7258的试验与性能要求

2.2.1 行车制动系统

GB7258中对行车制动系统的性能要求如表2所示。

表2 GB7258中对行车制动系统的性能要求

2.2.2 驻车制动系统

在空载状态下驻车制动装置应能保证机动车在坡度为20%、附着系数为0.7的坡道上正、反两个方向保持不动，时间应大于等于2 min；手操作时控制力不超过600 N，脚操作时控制力不超过700 N。

2.2.3 响应时间

采用气压制动汽车进行测试时从踩下制动踏板到最不利制动气室响应时间≤0.6 s；对具有牵引功能的汽车从踩下制动踏板到主挂间气压控制管路接头延长管路末端响应时间≤0.4 s；采用气压制动的挂车进行测试时从主挂间气压控制管路接头处到最不利制动气室响应时间≤0.4 s。

2.2.4 释放时间

汽车制动完全释放时间(从松开制动踏板到制动消除所需要的时间)对三轴及三轴以上汽车应小于等于1.2 s。

2.3 面向危险品半挂运输车气压EBS的GB12676和GB7258的比较

(1) GB12676是针对制动系统提出的标准，GB7258是针对整车提出的标准。

(2) GB7258针对制动初速度为30 km/h的空载和满载车辆做了规定要求，GB12676针对不同实验类型规定高速时制动距离和平均减速度，且车辆是满载情况下测试，假设制动初速度30 km/h，计算出的制动距离11.42 m≥10.5 m，GB12676的制动距离要求较低，且只适用于较高初始速度。

(3) GB12676对牵引车和半挂车驻车制动系统要求进行了区分，满载车辆分别在坡度12%、18%的坡道上测试，对路面附着系数无明确要求；GB7258对其没有进行区分，空载车辆在坡度20%坡道上测试，路面附着系数为0.7，GB12676针对不同车辆类型要求不同但坡度较小。

(4) GB7258对牵引车和半挂车响应时间要求一致；GB12676要求不一致，相比牵引车，规定要求半挂车反应更为迅速。在同样压力变化下，GB7258比GB12676牵引车要求响应时间短0.2 s。

(5) GB12676没有要求制动释放时间，GB7258中提出相应要求，并规定危险品半挂运输车的制动完全释放时间应小于或等于1.2 s。

3 面向危险品半挂运输车气压EBS的FMVSS121的试验与性能要求

3.1 常规制动系统

满载和轻载车辆在初速度60 mph(96.56 km/h)时进行制动试验，完成6次测试中至少有一次应符合：制动距离D≤280 ft(85.34 m)；试验过程中不允许出现车轮抱死现象；车辆任何部分不得超出车道宽。

3.2 应急制动系统

在行车制动系统中出现一处失效时，满载和轻载车辆在初速度60 mph(96.56 km/h)时进行制动试验，完成6次测试中至少有一次应符合：制动距离D≤613 ft(186.84 m)；车辆任何部分不得超出车道宽。

3.3 制动稳定性

一段半径为500 ft(152.4 m)的弯曲道路上，摩擦因数为0.5，轻载车辆进行踏板全行程制动，车辆的初速度选取30 mph(48.28 km/h)和最高车速75%的较小者。车辆在连续的4次制动过程中至少有3次能符合：在12 ft(3.658 m)宽的路面平稳停车；车辆任何部分不得超出车道宽。

3.4 驻车制动系统

满载和轻载车辆在光滑干燥的混凝土、坡度为20%的上、下坡道上都能保持静止。

3.5 行车制动反应时间

试验方法：在制动储气筒初始压力达到100 psi(0.69 MPa)时，踩下制动踏板，直到每个气室中气压升到60 psi(0.41 MPa)。

标准要求：对于牵引车，整个过程用时不得超出0.45 s；对于设计用于拖带装备气压制动系统车辆的挂车(不包含挂车运输车)，整个过程用时不得超出0.50 s；对于挂车运输车，整个过程用时不得超出0.55 s；对于未设计用于拖带装备气压制动系统车辆的挂车，整个过程用时不得超出0.60 s。

3.6 行车制动释放时间

试验方法：在每个气室的初始压力均达到95 psi(0.66 MPa)时，松开制动踏板，直到气压降到5 psi(0.03 MPa)。

标准要求：对于牵引车，整个过程用时不得超出0.55 s；对于设计用于拖带装备气压制动系统车辆的挂车(不包含挂车运输车)，整个过程用时不得超出1 s；对于挂车运输车，整个过程用时不得超出1.1 s；对于未设计用于拖带装备气压制动系统车辆的挂车，整个过程用时不得超出1.2 s。

4 面向危险品半挂运输车气压EBS的国内外标准对比分析

(1) GB12676和GB7258中只有空载和满载两种情况，但FMVSS121中引入了轻载的概念，对车辆不同装载量更细化。

(2) GB12676和GB7258有制动距离、平均减速度和响应时间等评价标准，而美标FMVSS121更注重零部件和系统的静态测试，针对空压机、储气筒等零部件做了相应规定。在车辆道路试验的常规制动中车辆分别在满载和轻载状态下进行初速度60 mph(96.56 km/h)制动试验，要求制动距离D≤280 ft(85.34 m)，假设初速度60 mph(96.56 km/h)，GB12676计算出的制动距离不超过86.20 m≥85.34 m，由此可见，美标对车辆制动距离要求更严格，但无平均减速度要求。

(3) GB12676对牵引车和半挂车驻车制动系统要求进行了区分，满载车辆分别在坡度12%、18%的坡道上测试，对路面附着系数无明确要求；GB7258没有对其进行区分，空载车辆在路面附着系数0.7、坡度20%坡道上测试；FMVSS121对其也没有进行区分，满载和轻载车辆在坡度20%的上、下坡道上保持静止，针对满载车辆，美标要求坡度更高，但并未针对牵引车和半挂车进行区分。

(4) 为了满足车辆行驶过程中平顺性和稳定性要求，引入制动压力变化率来对制动响应时间进行分析，制动压力变化率作为危险品半挂运输车响应特性的重要指标，反映了车辆平顺性要求。制动压力变化率为[13]：

(1)

其中：p为制动压力；t为制动时间。

GB12676规定牵引车和挂车供能管路压力分别不能超过0.7 MPa和0.65 MPa。中美标准的制动压力变化率对比如表3所示。

从表3得知：GB12676中牵引车比挂车压力变化率限值较小，说明要求挂车快速制动，但制动平顺性要求较低，GB12676比GB7258的压力变化率限值小，说明GB12676更要求车辆平顺性，平稳停车；FMVSS121针对不同车型响应时间要求划分更细致，牵引车比挂车制动压力变化率限值大，说明要求牵引车快速制动，同时挂车平稳停下，对于未安装EBS的挂车比安装EBS的挂车响应时间的制动变化率限值小，说明由于没有EBS的控制，未安装EBS的挂车制动性能较差，制动平顺性要求高；GB12676和GB7258针对牵引车和挂车制动响应时间有相应规定，FMVSS121不仅针对牵引车和挂车制动时的响应时间有相应规定，而且针对不同挂车类型有不同响应时间要求；FMVSS121比GB12676和GB7258的挂车的制动压力变化率限值都小，美标相比于制动的快速反应，更加注重车辆的平稳制动。

表3 中美标准制动压力变化率的对比

(5) GB7258和FMVSS121对制动释放时间有相应规定，GB12676并没有相应规定；GB7258中要求对牵引车和挂车的制动完全释放时间应小于或等于1.2 s，FMVSS121针对不同车辆类型的制动释放时间有不同的要求。

5 总结

危险货物运输发生的事故具有突发性强、危害性大和施救难度高等特点，故对危险品半挂运输车的制动性能提出更严苛的要求。通过对国内主要标准GB12676和GB7258对比分析，以及和FMVSS121对比分析，得知国标对危险品半挂运输车的制动减速度和驻车制动系统有着更为严苛的要求，但对于车辆轻载尚未有明确要求，对不同车辆类型的不同要求未细致划分，对较高初始速度制动时车辆的制动距离的要求低于美标，对车辆制动响应时间的要求也明显低于美标，且没有对制动释放时间的相应规定，上述问题还需要进一步完善和修改。