ข้อกำหนด FMVSS 121: มาตรฐานระบบเบรกลมของสหรัฐฯ

FMVSS 121 — Federal Motor Vehicle Safety Standard No. 121 ซึ่งบัญญัติไว้ใน 49 CFR 571.121 — คือกฎของสหรัฐฯ ที่กำหนดสมรรถนะขั้นต่ำสำหรับรถบรรทุก หัวลาก รถบัส และรถพ่วงที่ใช้เบรกลมรุ่นใหม่ กฎนี้กำหนดว่าคอมเพรสเซอร์ต้องอัดอากาศเข้าระบบเร็วแค่ไหน รถต้องมีปริมาตรถังลมเท่าใด เบรกต้องจับและปล่อยเร็วแค่ไหน รถต้องหยุดได้ในระยะเท่าใดจากความเร็ว 60 ไมล์/ชม. และรถต้องมีระบบเบรกป้องกันล้อล็อก (ABS) ที่สำคัญคือ นี่เป็นมาตรฐานการผลิต: NHTSA บังคับใช้กับผู้ผลิต ณ จุดที่ผลิตรถ ในขณะที่สภาพของรถที่ใช้งานจริงอยู่ภายใต้กฎ FMCSA ใน 49 CFR Part 393

มาตรฐานนี้ควบคุมอะไรจริงๆ

FMVSS 121 เขียนขึ้นในรูปแบบชุดการทดสอบผ่าน/ไม่ผ่านที่รถใหม่ต้องผ่านให้ได้ โดยรวมครอบคลุม 5 ด้าน ได้แก่ การจ่ายและเก็บสำรองอากาศ อุปกรณ์เตือน จังหวะการจับและปล่อยเบรก สมรรถนะการเบรกใช้งานและเบรกฉุกเฉิน และแรงยึดของเบรกจอด นอกจากนี้ยังมีข้อบังคับเรื่อง ABS ที่เปลี่ยนโฉมฮาร์ดแวร์เบรกลมในอเมริกาเหนือช่วงปลายทศวรรษ 1990 มาตรฐานที่เกี่ยวข้องอื่นๆ ช่วยเติมเต็มส่วนที่เหลือ — FMVSS 106 ครอบคลุมท่อและสายลม FMVSS 105 และ 135 ครอบคลุมรถที่ใช้เบรกไฮดรอลิก และ FMVSS 136 ครอบคลุมระบบควบคุมเสถียรภาพอิเล็กทรอนิกส์ (ESC) ในหัวลากและรถบัสขนาดใหญ่

ระบบจ่ายอากาศ ถังลม และอุปกรณ์เตือน

การทดสอบการอัดอากาศเป็นเรื่องที่ช่างเทคนิคจำได้แม่นที่สุด: เริ่มจากถังลมที่แรงดัน 85 psi และเครื่องยนต์ที่รอบสูงสุดตามคำแนะนำของผู้ผลิต คอมเพรสเซอร์ต้องเพิ่มแรงดันถังลมใช้งานถึง 100 psi ภายใน 25 วินาที นี่คือเหตุผลที่ขนาดปริมาตรกระบอกสูบของคอมเพรสเซอร์ต้องเลือกให้เหมาะกับตัวรถ ไม่ใช่หยิบมาจากชั้นวางแบบสุ่ม — คอมเพรสเซอร์ที่มีขนาดเล็กเกินไปกับชุดถังลมขนาดใหญ่จะทำตามข้อกำหนดนี้ไม่ได้

ขนาดถังลมถูกกำหนดตามจำนวนเบรกที่ต้องป้อน ปริมาตรถังลมรวมของหัวรถต้องไม่น้อยกว่า 12 เท่าของปริมาตรรวมของห้องเบรกใช้งานทั้งหมด ส่วนรถพ่วงมีอัตราส่วนที่ต่ำกว่า ถังลมแต่ละใบต้องมีจุดระบายที่จุดต่ำสุดและมีวาล์วกันกลับป้องกันไม่ให้ความเสียหายต้นทางดึงลมทั้งระบบออกจนหมด มาตรฐานไม่ได้ระบุค่าตั้งโกเวอร์เนอร์ไว้ตายตัว — เพียงกำหนดให้ระบบต้องขึ้นและรักษาแรงดันใช้งานได้ — ในทางปฏิบัติจึงพบค่าตัดออกอยู่ระหว่าง 120-135 psi ค่าตัดเข้าอยู่ระหว่าง 100-110 psi และระบบที่ชาร์จเต็มในสภาพดีจะอยู่ที่ประมาณ 120 psi สัญญาณเตือนลมต่ำต้องทำงานไม่ต่ำกว่าครึ่งหนึ่งของค่าตัดออกของโกเวอร์เนอร์ ซึ่งทำให้เสียงเตือนและไฟเตือนทำงานที่ราว 60 psi ในอุปกรณ์ส่วนใหญ่

จังหวะการจับและปล่อยเบรก

ข้อจำกัดด้านจังหวะเวลามีไว้เพื่อให้เบรกของหัวลากและรถพ่วงทำงานพร้อมกันแทนที่จะทำงานเหลื่อมกัน การทดสอบเริ่มจากแรงดันถังลมประมาณ 100 psi และวัดที่ห้องเบรก

ตัวเลขเหล่านี้คือค่าที่รีเลย์วาล์ว วาล์วปล่อยเร็ว และขนาดท่อถูกออกแบบตามมา หากเปลี่ยนรีเลย์วาล์วด้วยค่าแรงดันเปิดที่ไม่ถูกต้อง หรือเดินท่อรถพ่วงด้วยท่อเล็กเกินไป อาจทำให้รถหลุดออกจากสมรรถนะที่ผ่านการรับรองไว้ได้ ทั้งที่ในทางเทคนิคไม่มีอะไรรั่วเลย

ระยะเบรก

กฎลดระยะเบรกปี 2009 ลดข้อกำหนดสำหรับหัวลากลงราว 30% โดยเริ่มบังคับใช้ตั้งแต่เดือนสิงหาคม 2011 สำหรับหัวลากสามเพลาส่วนใหญ่ และปี 2013 สำหรับที่เหลือ การทดสอบทำจากความเร็ว 60 ไมล์/ชม. บนพื้นผิวแห้ง และรถต้องหยุดอยู่ในเลนกว้าง 12 ฟุต

มีข้อกำหนดระยะที่ยาวกว่านี้แยกต่างหากสำหรับการเบรกขณะบรรทุกเบา และเบรกฉุกเฉินขณะวงจรหนึ่งเสีย การทดสอบกรณีวงจรเสียบางส่วนนี้เองที่ทำให้ระบบเบรกใช้งานของหัวรถทุกคันในปัจจุบันแยกเป็นวงจรหน้า-หลังอิสระจากกัน — ดูวิธีการทำงานของระบบท่อได้ที่ ระบบเบรกลมคู่ทำงานอย่างไร

ABS และเสถียรภาพ

ระบบเบรกป้องกันล้อล็อกกลายเป็นข้อบังคับตาม FMVSS 121 สำหรับหัวลากที่ใช้เบรกลมที่ผลิตตั้งแต่วันที่ 1 มีนาคม 1997 เป็นต้นไป และสำหรับรถบรรทุก รถบัส และรถพ่วงที่ใช้เบรกลมอื่นๆ ที่ผลิตตั้งแต่วันที่ 1 มีนาคม 1998 หัวลากมีไฟเตือนความผิดปกติของ ABS ในห้องโดยสาร รถพ่วงมีไฟเตือนความผิดปกติภายนอกที่ด้านซ้าย และหัวลากที่ผลิตตั้งแต่มีนาคม 2001 ต้องแสดงไฟเตือนความผิดปกติของ ABS รถพ่วงในห้องโดยสารด้วย ABS ของรถพ่วงรับไฟผ่านขั้วต่อ 7 ขา ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมขาต่อที่ขึ้นสนิมอาจแสดงอาการเป็นไฟ ABS รถพ่วงดับ แทนที่จะเป็นปัญหาการเบรกโดยตรง

เบรกจอดและเบรกฉุกเฉิน

เบรกจอดต้องทำงานด้วยกลไก — หมายถึงสปริงเบรก ไม่ใช่การกักลมค้างไว้ — และต้องยึดรถที่บรรทุกเต็มอยู่บนทางลาดชัน 20% ได้ สปริงจะเริ่มทำงานเมื่อแรงดันระบบลดลง โดยทั่วไปอยู่ในช่วง 20-45 psi ซึ่งเป็นเหตุผลที่ลมรั่วแบบควบคุมไม่ได้ในที่สุดจะทำให้รถจอดสนิทแทนที่จะไหลเป็นอิสระ มาตรฐานยังกำหนดด้วยว่าแม้ระบบเบรกใช้งานเสีย ก็ต้องยังมีวิธีหยุดรถได้

ใครอยู่ภายใต้กฎนี้ — และใครไม่อยู่

FMVSS 121 บังคับใช้กับรถที่ใช้เบรกลมรุ่นใหม่ที่ผลิตสำหรับใช้งานบนถนนในสหรัฐฯ ระบบไฮดรอลิกและระบบลมร่วมไฮดรอลิกอยู่ภายใต้มาตรฐานอื่น และรถพ่วงบางประเภทหรืออุปกรณ์นอกถนน/ใช้งานพิเศษบางส่วนได้รับการยกเว้นทั้งหมดหรือบางส่วน ไม่มีข้อไหนใน FMVSS 121 บอกว่ากองยานพาหนะต้องบำรุงรักษารถอย่างไรหลังจากนั้น หน้าที่นั้นเป็นของ กฎเบรกลมของ FMCSA ใน Part 393 และเกณฑ์การตรวจสอบข้างทาง

FMVSS 121 เทียบกับ ECE R13

นอกอเมริกาเหนือ รถหนักส่วนใหญ่ได้รับการรับรองตามข้อบังคับ UN Regulation No. 13 ทั้งสองระบบมุ่งผลลัพธ์เดียวกัน แต่ปรัชญาการทดสอบแตกต่างกันมากพอที่รถสหรัฐฯ ที่ผ่านมาตรฐานจะไม่ได้รับการอนุมัติในยุโรปโดยอัตโนมัติ

กฎ ECE R13 ยังรวมระบบเสถียรภาพอิเล็กทรอนิกส์เข้าไว้ในข้อบังคับเบรกโดยตรง ในขณะที่สหรัฐฯ จัดการเรื่องนี้แยกเป็นอีกมาตรฐานหนึ่ง ในทางปฏิบัติ นี่คือเหตุผลที่รถพ่วงยุโรปมักมาพร้อม EBS และระบบรับรู้น้ำหนักเป็นมาตรฐาน ในขณะที่รถพ่วงอเมริกาเหนือมักใช้เพียงรีเลย์วาล์วกับ ABS

ความหมายในทางปฏิบัติสำหรับอู่ซ่อม

คุณไม่ได้เป็นผู้รับรองรถ แต่คุณสามารถทำให้รถหลุดจากการรับรองได้โดยไม่รู้ตัว หากใส่คอมเพรสเซอร์ที่มีปริมาตรน้อยกว่าของเดิม รถอาจทำเวลาอัดอากาศจาก 85 เป็น 100 psi ไม่ทันตามกำหนด หากถอดหรือลดขนาดถังลม จะสูญเสียปริมาตรสำรองที่มาตรฐานตั้งสมมติฐานไว้ หากเปลี่ยนวาล์วที่มีจังหวะเวลาต่างไป รถพ่วงจะเบรกไม่พร้อมกับหัวลากอีกต่อไป หากปล่อยให้ไฟเตือน ABS ใช้งานไม่ได้ ก็มีทั้งปัญหาด้านการปฏิบัติตามกฎและรถที่หยุดช้าลงบนถนนลื่น จับคู่ชิ้นส่วนให้ตรงตามสเปกของ OE — Bendix, Wabco/ZF, Knorr-Bremse, Haldex, Meritor และผู้ผลิตรถทุกรายเผยแพร่ตัวเลขเหล่านี้ไว้ — แล้วรถจะยังคงทำงานได้ตามที่ผ่านการรับรองไว้