Yêu cầu FMVSS 121: Tiêu chuẩn phanh khí nén của Mỹ

FMVSS 121 — Tiêu chuẩn An toàn Xe cơ giới Liên bang số 121, được luật hóa tại 49 CFR 571.121 — là quy định của Mỹ đặt ra hiệu suất tối thiểu cho các xe tải, đầu kéo, xe buýt và rơ moóc dùng phanh khí nén mới. Nó quy định máy nén phải nạp hệ thống nhanh đến mức nào, xe phải mang theo bao nhiêu dung tích bình chứa, phanh phải tác động và nhả nhanh đến mức nào, xe được phép dừng trong khoảng cách bao xa từ tốc độ 60 mph, và xe phải có hệ thống chống bó cứng phanh. Điều quan trọng là đây là tiêu chuẩn chế tạo: NHTSA áp dụng nó với nhà sản xuất tại thời điểm sản xuất, trong khi tình trạng của một chiếc xe tải đang hoạt động thực tế được điều chỉnh bởi quy định FMCSA tại 49 CFR Part 393.

Tiêu chuẩn thực sự quy định điều gì

FMVSS 121 được viết dưới dạng một loạt bài kiểm tra đạt/không đạt mà xe mới phải vượt qua. Nhìn chung nó bao gồm năm lĩnh vực: cấp khí và lưu trữ, thiết bị cảnh báo, thời gian tác động và nhả phanh, hiệu suất dừng dịch vụ và khẩn cấp, và lực giữ của phanh đỗ. Nó cũng bao gồm yêu cầu chống bó cứng phanh đã định hình lại phần cứng phanh khí nén Bắc Mỹ vào cuối thập niên 1990. Các tiêu chuẩn liên quan lấp đầy các khoảng trống — FMVSS 106 quy định ống mềm và ống dẫn khí, FMVSS 105 và 135 quy định xe dùng phanh thủy lực, và FMVSS 136 quy định hệ thống cân bằng điện tử trên đầu kéo và xe buýt lớn.

Cấp khí, bình chứa và thiết bị cảnh báo

Bài kiểm tra nạp khí là bài mà đa số thợ kỹ thuật nhớ nhất: với bình chứa bắt đầu ở 85 psi và động cơ chạy ở vòng tua khuyến nghị tối đa của nhà sản xuất, máy nén phải nâng áp suất bình chứa dịch vụ lên 100 psi trong vòng 25 giây. Đó là lý do tại sao dung tích máy nén được chỉ định riêng cho từng xe thay vì chọn ngẫu nhiên trên kệ hàng — một máy nén nhỏ hơn nhu cầu gắn trên hệ bình chứa lớn sẽ không thể đáp ứng yêu cầu này.

Dung tích lưu trữ được tính dựa trên số phanh mà nó phải cấp khí. Tổng dung tích bình chứa trên khối động lực phải tối thiểu bằng mười hai lần tổng dung tích của tất cả các bầu phanh dịch vụ; rơ moóc được áp dụng hệ số thấp hơn. Mỗi bình chứa cần có van xả ở điểm thấp nhất và van một chiều bảo vệ để một sự cố ở phía trên không làm xả hết toàn bộ hệ thống. Tiêu chuẩn không quy định cụ thể mức cài đặt bộ điều áp — nó chỉ yêu cầu hệ thống đạt và duy trì áp suất làm việc — nên trên thực tế bạn thấy mức ngắt trong khoảng 120–135 psi, mức đóng lại trong khoảng 100–110 psi, và một hệ thống nạp đầy khỏe mạnh thường ở khoảng 120 psi. Đèn cảnh báo khí thấp phải hoạt động ở mức không thấp hơn một nửa áp suất ngắt của bộ điều áp, khiến còi và đèn báo thường kích hoạt vào khoảng 60 psi trên hầu hết các thiết bị.

Thời gian tác động và nhả phanh

Giới hạn thời gian tồn tại để phanh đầu kéo và rơ moóc tác động cùng lúc thay vì tuần tự. Các bài kiểm tra bắt đầu từ áp suất bình chứa khoảng 100 psi và đo tại bầu phanh.

Đây là các con số mà van relay, van nhả nhanh và kích thước đường ống được thiết kế dựa theo. Thay một van relay có áp suất bung không đúng hoặc lắp đường ống rơ moóc kích thước quá nhỏ có thể khiến xe lệch khỏi những gì nó đã được chứng nhận, dù về mặt kỹ thuật không có rò rỉ nào.

Quãng đường dừng

Quy định rút ngắn quãng đường dừng năm 2009 đã giảm yêu cầu đối với đầu kéo khoảng 30%, áp dụng dần từ tháng 8/2011 đối với hầu hết đầu kéo ba trục và năm 2013 đối với phần còn lại. Các lần dừng được thực hiện từ tốc độ 60 mph trên mặt đường khô và xe phải giữ trong phạm vi làn đường rộng 12 feet.

Các quãng đường riêng, dài hơn, áp dụng cho các lần dừng khi tải nhẹ và các lần dừng khẩn cấp khi một mạch bị lỗi. Bài kiểm tra lỗi một phần đó là lý do tại sao mọi khối động lực phanh khí nén hiện đại đều chia hệ thống dịch vụ thành các mạch trước và sau độc lập — xem hệ thống phanh khí nén kép hoạt động như thế nào để hiểu phần đường ống.

ABS và ổn định

Hệ thống chống bó cứng phanh trở thành bắt buộc theo FMVSS 121 trên đầu kéo dùng phanh khí nén sản xuất từ ngày 1/3/1997 trở đi, và trên các xe tải, xe buýt, rơ moóc dùng phanh khí nén khác sản xuất từ ngày 1/3/1998 trở đi. Đầu kéo có đèn báo lỗi ABS trong cabin; rơ moóc có đèn báo lỗi bên ngoài ở phía bên trái, và đầu kéo sản xuất từ tháng 3/2001 cũng phải hiển thị đèn báo lỗi ABS rơ moóc trong cabin. ABS rơ moóc lấy nguồn điện qua đầu nối bảy chân, đó là lý do một chân bị ăn mòn có thể biểu hiện như đèn ABS rơ moóc tắt thay vì lỗi phanh.

Phanh đỗ và phanh khẩn cấp

Phanh đỗ phải được tác động bằng cơ khí — nghĩa là lò xo phanh, không phải giữ bằng khí — và phải giữ được xe có tải trên dốc 20%. Lò xo bắt đầu tác động khi áp suất hệ thống giảm dần, thường trong khoảng 20–45 psi, đó là lý do một rò rỉ mất kiểm soát cuối cùng khiến xe dừng lại thay vì trôi tự do. Tiêu chuẩn cũng yêu cầu rằng một lỗi trong hệ thống dịch vụ vẫn phải để lại một phương tiện để dừng xe.

Áp dụng cho ai — và không áp dụng cho ai

FMVSS 121 áp dụng cho xe mới dùng phanh khí nén được chế tạo để sử dụng trên đường bộ Mỹ. Hệ thống thủy lực và khí-trên-thủy lực thuộc các tiêu chuẩn khác, và một số rơ moóc cũng như thiết bị chuyên dụng hoặc ngoài đường được loại trừ hoặc loại trừ một phần. FMVSS 121 không nói gì về cách một đội xe bảo trì xe tải sau đó; nhiệm vụ đó thuộc về quy định phanh khí nén FMCSA tại Part 393 và các tiêu chí kiểm tra dùng tại trạm kiểm soát ven đường.

FMVSS 121 so với ECE R13

Bên ngoài Bắc Mỹ, hầu hết xe hạng nặng được chứng nhận theo Quy định UN số 13. Cả hai hệ thống đều hướng tới cùng một kết quả, nhưng triết lý kiểm tra khác nhau đủ để một chiếc xe tải Mỹ đạt chuẩn không tự động được phê duyệt tại châu Âu.

Quy định ECE R13 cũng gộp ổn định điện tử vào chính quy định phanh, trong khi Mỹ xử lý điều đó trong một tiêu chuẩn riêng. Trên thực tế, đó là lý do rơ moóc châu Âu thường được trang bị sẵn EBS và cảm biến tải, trong khi rơ moóc Bắc Mỹ thường chỉ dùng van relay và ABS.

Ý nghĩa thực tế tại xưởng sửa chữa

Bạn không phải là người chứng nhận xe, nhưng bạn có thể âm thầm làm mất hiệu lực chứng nhận đó. Lắp một máy nén có dung tích nhỏ hơn bản gốc và xe có thể không còn đạt được thời gian nạp 85-lên-100 psi. Bỏ bớt hoặc thu nhỏ một bình chứa và bạn mất dung tích dự trữ mà tiêu chuẩn đã giả định. Thay một van có thời gian phản ứng khác và rơ moóc không còn tác động cùng lúc với đầu kéo. Để đèn ABS không hoạt động và bạn vừa có vấn đề tuân thủ vừa có một chiếc xe dừng lâu hơn trên băng. Chọn linh kiện đúng theo thông số OE — Bendix, Wabco/ZF, Knorr-Bremse, Haldex, Meritor và các nhà sản xuất xe tải đều công bố các con số này — và xe sẽ tiếp tục hoạt động đúng như đã được chứng nhận.