FMVSS 121: американский стандарт пневматических тормозов

FMVSS 121 — Федеральный стандарт безопасности автотранспортных средств №121, закреплённый в 49 CFR 571.121 — это американское правило, устанавливающее минимальные требования к характеристикам новых грузовиков, седельных тягачей, автобусов и прицепов с пневматическими тормозами. Оно определяет, как быстро компрессор должен заряжать систему, какой объём ресиверов должен иметь автомобиль, с какой скоростью должны срабатывать и отпускать тормоза, каким может быть тормозной путь со скорости 60 миль/ч, а также требует наличия антиблокировочной системы. Важно, что это стандарт для производства: NHTSA применяет его к изготовителю в момент выпуска, а состояние уже эксплуатируемого грузовика регулируется правилами FMCSA в 49 CFR Part 393.

Что именно регулирует стандарт

FMVSS 121 составлен как набор тестов «прошёл/не прошёл», которые должен выдержать новый автомобиль. В целом он охватывает пять областей: подачу и хранение воздуха, сигнальные устройства, время срабатывания и отпускания тормозов, эффективность рабочего и аварийного торможения, а также усилие удержания стояночного тормоза. Также в нём заложено требование к ABS, которое изменило конструкцию североамериканских пневмотормозных систем в конце 1990-х. Смежные стандарты закрывают остальные вопросы — FMVSS 106 регулирует шланги и трубки пневмосистемы, FMVSS 105 и 135 относятся к автомобилям с гидроприводом тормозов, а FMVSS 136 — к электронной системе курсовой устойчивости тягачей и больших автобусов.

Подача воздуха, ресиверы и сигнальные устройства

Тест на зарядку системы запоминается механикам чаще всего: при начальном давлении в ресиверах 85 psi и двигателе на максимальных рекомендованных производителем оборотах компрессор должен поднять давление в рабочем ресивере до 100 psi за 25 секунд. Именно поэтому производительность компрессора подбирается под конкретный автомобиль, а не берётся «с полки» — недостаточный по объёму компрессор не справится с большим блоком ресиверов.

Объём хранения рассчитывается исходя из тормозов, которые он должен питать. Суммарный объём ресиверов силового агрегата должен быть не менее чем в двенадцать раз больше суммарного объёма всех рабочих тормозных камер; для прицепов установлен меньший коэффициент. Каждый ресивер должен иметь сливной клапан в нижней точке и защиту обратным клапаном, чтобы неисправность выше по потоку не могла стравить всю систему. Стандарт не задаёт конкретное значение отключения регулятора — он требует, чтобы система достигала рабочего давления и удерживала его, — поэтому на практике встречается отключение в диапазоне 120–135 psi, включение в диапазоне 100–110 psi, а полностью заряженная исправная система держит давление около 120 psi. Сигнализатор низкого давления должен срабатывать не позднее чем при половине давления отключения регулятора, что на большинстве техники даёт срабатывание зуммера и лампы около 60 psi.

Время срабатывания и отпускания

Ограничения по времени существуют для того, чтобы тормоза тягача и прицепа срабатывали одновременно, а не последовательно. Тесты начинаются примерно от 100 psi давления в ресивере и измеряются на тормозной камере.

Именно под эти цифры рассчитываются ускорительные клапаны, клапаны быстрого растормаживания и диаметры магистралей. Если поставить ускорительный клапан с неподходящим давлением открытия или проложить на прицепе трубопровод заниженного сечения, можно выйти за пределы сертифицированных характеристик автомобиля, хотя формально утечки не будет.

Тормозной путь

Правило 2009 года о сокращённом тормозном пути урезало требования для тягачей примерно на 30 процентов, вступив в силу поэтапно с августа 2011 года для большинства трёхосных тягачей и с 2013 года для остальных. Торможение выполняется со скорости 60 миль/ч на сухом покрытии, и автомобиль должен оставаться в пределах полосы шириной 12 футов.

Отдельно, большие значения тормозного пути установлены для слабо гружёного автомобиля и для аварийного торможения при отказе одного контура. Именно ради этого теста на частичный отказ каждый современный силовой агрегат с пневмотормозами разделяет рабочую систему на независимые передний и задний контуры — подробнее об устройстве магистралей см. в статье как работает двухконтурная пневматическая тормозная система.

ABS и курсовая устойчивость

Антиблокировочная система стала обязательной по FMVSS 121 для седельных тягачей с пневмотормозами, произведённых начиная с 1 марта 1997 года, и для прочих грузовиков, автобусов и прицепов с пневмотормозами, произведённых начиная с 1 марта 1998 года. Тягачи оснащаются лампой неисправности ABS в кабине; прицепы — внешней лампой неисправности с левой стороны, а тягачи, произведённые с марта 2001 года, должны дополнительно отображать в кабине лампу неисправности ABS прицепа. ABS прицепа получает питание через семиконтактный разъём, поэтому окисленный контакт может выглядеть как неработающая лампа ABS прицепа, а не как неисправность тормозов.

Стояночный и аварийный тормоза

Стояночный тормоз должен приводиться в действие механически — то есть пружинными энергоаккумуляторами, а не удержанием давления воздуха — и должен удерживать гружёный автомобиль на уклоне 20 процентов. Пружины начинают срабатывать по мере падения давления в системе, как правило в диапазоне 20–45 psi, поэтому неконтролируемая утечка в итоге ставит автомобиль на стояночный тормоз, а не оставляет его свободно катиться. Стандарт также требует, чтобы при отказе рабочей системы оставалась возможность остановить автомобиль.

На кого распространяется стандарт — и на кого нет

FMVSS 121 распространяется на новые автомобили с пневмотормозами, предназначенные для эксплуатации на дорогах США. Гидравлические и пневмогидравлические системы подпадают под другие стандарты, а некоторые прицепы, внедорожная и специальная техника исключены полностью или частично. FMVSS 121 никак не регламентирует дальнейшее обслуживание грузовика автопарком — этим занимаются правила FMCSA по пневмотормозам в Part 393 и критерии проверок на дороге.

FMVSS 121 против ECE R13

За пределами Северной Америки большинство тяжёлых автомобилей сертифицируются по Правилу ООН №13. Оба режима преследуют одну цель, но философия испытаний различается настолько, что грузовик, соответствующий требованиям США, автоматически не проходит одобрение в Европе.

Правила ECE R13 также включают электронную систему курсовой устойчивости непосредственно в тормозное регулирование, тогда как в США это регулируется отдельным стандартом. Практически поэтому европейские прицепы поставляются с EBS и контролем нагрузки в стандартной комплектации, а североамериканские прицепы обычно ограничиваются ускорительными клапанами и ABS.

Что это значит для мастерской

Вы не сертифицируете автомобили, но можете незаметно лишить сертификации уже готовый. Установите компрессор с меньшей производительностью, чем оригинальный, — и грузовик может перестать укладываться во время зарядки с 85 до 100 psi. Уберите или уменьшите ресивер — и вы потеряете резервный объём, заложенный стандартом. Поставьте клапан с другим временем срабатывания — и прицеп перестанет тормозить синхронно с тягачом. Оставьте неисправной лампу ABS — и у вас одновременно проблема с соответствием требованиям и автомобиль, который дольше тормозит на льду. Подбирайте компоненты по спецификации оригинального производителя — Bendix, Wabco/ZF, Knorr-Bremse, Haldex, Meritor и сами производители грузовиков публикуют эти цифры — и автомобиль сохранит характеристики, под которые он был сертифицирован.