FMVSS 121: Americký standard pro vzduchové brzdy

FMVSS 121 – federální standard bezpečnosti motorových vozidel č. 121, kodifikovaný v 49 CFR 571.121 – je americké pravidlo, které stanovuje minimální výkonnostní požadavky na nová vozidla se vzduchovými brzdami – nákladní vozidla, tahače, autobusy a přívěsy. Určuje, jak rychle musí kompresor nabít systém, jaký objem nádrží musí vozidlo mít, jak rychle se musí brzdy zabírat a uvolňovat, jakou brzdnou dráhu smí vozidlo mít při rychlosti 60 mph a že vozidlo musí mít protiblokovací systém. Zásadní je, že jde o výrobní standard: NHTSA jej vymáhá vůči výrobci v okamžiku výroby, zatímco stav vozidla, které již pracuje v provozu, se řídí pravidly FMCSA v 49 CFR část 393.

Co standard skutečně upravuje

FMVSS 121 je napsán jako soubor testů typu vyhověl/nevyhověl, které musí nové vozidlo úspěšně absolvovat. Zahrnuje zhruba pět oblastí: přívod a uskladnění vzduchu, výstražná zařízení, časování zabrzdění a uvolnění, brzdný a nouzový brzdný výkon a přídržnou sílu parkovací brzdy. Obsahuje také požadavek na protiblokovací systém, který koncem 90. let přetvořil severoamerické komponenty vzduchového brzdění. Mezery zaplňují související standardy – FMVSS 106 se týká hadic a trubek vzduchového brzdění, FMVSS 105 a 135 se týkají vozidel s hydraulickým brzděním a FMVSS 136 se týká elektronické stabilizace u tahačů a velkých autobusů.

Přívod vzduchu, nádrže a výstražná zařízení

Test nabíjení je ten, který si technici pamatují nejčastěji: při počátečním tlaku v nádržích 85 psi a motoru na maximálních doporučených otáčkách výrobce musí kompresor zvýšit tlak v provozní nádrži na 100 psi do 25 sekund. Proto se objem kompresoru volí podle konkrétního vozidla, nikoli náhodně z regálu – poddimenzovaná jednotka na velké baterii nádrží tento požadavek nesplní.

Uskladnění se dimenzuje podle brzd, které musí zásobovat. Kombinovaný objem nádrží pohonné jednotky musí být nejméně dvanáctinásobek kombinovaného objemu všech provozních brzdových komor; u přívěsů platí nižší násobek. Každá nádrž potřebuje vypouštění v nejnižším bodě a zpětný ventil, aby porucha na vstupu nemohla vypustit celý systém. Standard neurčuje konkrétní hodnotu nastavení regulátoru – vyžaduje pouze, aby systém dosáhl a udržel pracovní tlak – proto se v praxi vypínací tlak pohybuje mezi 120 a 135 psi, zapínací tlak mezi 100 a 110 psi a plně nabitý zdravý systém se drží kolem 120 psi. Signalizace nízkého tlaku musí sepnout nejpozději při polovině vypínacího tlaku regulátoru, což u většiny vozidel znamená kontrolku a bzučák kolem 60 psi.

Časování zabrzdění a uvolnění

Časové limity existují proto, aby se brzdy tahače a přívěsu zabíraly současně, nikoli postupně. Testy začínají při tlaku v nádrži kolem 100 psi a měří se u komory.

Podle těchto čísel se navrhují reléové ventily, rychlovypouštěcí ventily a dimenzování vedení. Když nahradíte reléový ventil za jiný s nesprávným otevíracím tlakem nebo zapojíte přívěs poddimenzovaným vedením, můžete se dostat mimo hodnoty, na které bylo vozidlo certifikováno, přestože technicky nic neuniká.

Brzdná dráha

Pravidlo o zkrácené brzdné dráze z roku 2009 snížilo požadavky pro tahače o zhruba 30 procent, postupně zaváděné od srpna 2011 u většiny třínápravových tahačů a od roku 2013 u ostatních. Zkoušky se provádějí z 60 mph na suchém povrchu a vozidlo musí zůstat v jízdním pruhu širokém 12 stop.

Delší vzdálenosti platí odděleně pro zkoušky s lehkým nákladem a pro nouzové zastavení s jedním vyřazeným okruhem. Právě kvůli tomuto testu částečného selhání dělí každá moderní pohonná jednotka se vzduchovými brzdami provozní systém na nezávislé přední a zadní okruh – více o samotném zapojení najdete v článku jak funguje dvouokruhový vzduchový brzdový systém.

ABS a stabilita

Protiblokovací brzdový systém se stal povinným podle FMVSS 121 u tahačů se vzduchovými brzdami vyrobených od 1. března 1997 a u ostatních nákladních vozidel, autobusů a přívěsů se vzduchovými brzdami vyrobených od 1. března 1998. Tahače mají v kabině kontrolku poruchy ABS; přívěsy mají vnější kontrolku poruchy na levé straně a tahače vyrobené od března 2001 musí v kabině zobrazovat i kontrolku poruchy ABS přívěsu. ABS přívěsu je napájeno přes sedmikolíkový konektor, proto zkorodovaný pin může vypadat jako nefunkční kontrolka ABS přívěsu, přestože o poruchu brzdění nejde.

Parkovací a nouzová brzda

Parkovací brzda musí být mechanicky zabrzděná – tedy pružinové brzdy, nikoli držená vzduchem – a musí udržet naložené vozidlo na 20procentním stoupání. Pružiny se začínají zabírat, jakmile klesá tlak v systému, obvykle v pásmu 20 až 45 psi, proto únik vzduchu nakonec vozidlo zaparkuje místo toho, aby jej nechal volně dojet. Standard rovněž vyžaduje, aby při poruše provozního systému zůstal zachován způsob, jak vozidlo zastavit.

Na koho se vztahuje – a na koho ne

FMVSS 121 se vztahuje na nová vozidla se vzduchovými brzdami vyrobená pro provoz na silnicích v USA. Hydraulické a vzduchem posilované hydraulické systémy podléhají jiným standardům a některé přívěsy a terénní nebo speciální vozidla jsou zcela nebo částečně vyňaty. FMVSS 121 vozovému parku neříká nic o tom, jak vozidlo dále udržovat; to je úkolem předpisů FMCSA pro vzduchové brzdy v části 393 a kontrolních kritérií používaných při silniční kontrole.

FMVSS 121 versus ECE R13

Mimo Severní Ameriku je většina těžkých vozidel certifikována podle předpisu OSN č. 13. Oba systémy sledují stejný cíl, ale filozofie testování se natolik liší, že vozidlo splňující americké požadavky automaticky neprojde evropským schválením.

Předpisy ECE R13 zahrnují elektronickou stabilizaci přímo do brzdového předpisu, zatímco v USA se řeší samostatným standardem. Prakticky proto evropské přívěsy přijíždějí se sériově dodávaným EBS a snímáním zatížení, zatímco severoamerické přívěsy běžně jezdí jen s reléovými ventily a ABS.

Co to znamená v dílně

Vozidla necertifikujete, ale certifikaci můžete tiše zrušit. Namontujte kompresor s menším objemem, než měl původní, a vozidlo už nemusí splnit čas nabití z 85 na 100 psi. Odstraňte nebo zmenšete nádrž a přijdete o rezervní objem, se kterým standard počítal. Vyměňte ventil za jiný s odlišným časováním a přívěs se přestane zabrzďovat současně s tahačem. Nechte nefunkční kontrolku ABS a máte jak problém se shodou, tak vozidlo, které déle brzdí na ledu. Volte komponenty podle specifikace OE – Bendix, Wabco/ZF, Knorr-Bremse, Haldex, Meritor i výrobci vozidel zveřejňují potřebné hodnoty – a vozidlo si udrží výkon, na který bylo certifikováno.