如何制定大型运输包装件的试验方案？

陈志强

近年来，随着物流业的快速发展，包装单元、搬运单元与集装单元之间的优化配置在运输、装卸、搬运、流通等过程的作用愈发重要，单元化货物运输的优势越来越被大多数企业所认可，从货物运输安全的角度出发，需要进行运输试验的对象也逐渐变为多元化的大型运输包装件。企业是否拥有大型运输包装件的试验方案，已经关系到企业控制包装成本、物流成本、管理成本和提高产品质量重要因素。目前，物流运输过程中单元化和集合化运输已成为主流趋势。例如，对于一些尺寸较大和重量较重的产品，如服务器行業（百度、浪潮等）、平板显示器行业（京东方、华星光电等），企业都需要根据实际运输渠道和产品特点设计大型运输包装件的试验方案和确定包装件是否通过测试的接受标准。

那么，如何制定有效的大型运输包装件有效的试验方案，成为大多数企业关注的重要课题。本文，笔者将介绍国内外相关标准中规定的试验方法标准，大型运输包装件试验方案制定时的重要事项以及考虑的主要危害因素，供业界参考。

大型运输包装件的定义及分类

GB/T 5398-2016《大型运输包装件试验方法》中规定的大型运输包装件的定义为：质量与体积需要机械装卸的运输包装件（此类包装件的质量一般大于45kg，通常需要用包装箱、底盘或托盘进行固定或搬运）。ISTA 6-Fedex-B标准中规定的大型运输包装件的定义为：质量大于150lbs（68kg），底部允许使用叉车或标准货运托盘升降机搬运。

按照底部形式，大型运输包装件可分为无托盘结构（图1）、有托盘结构（图2）和滑木结构（图3）。无托盘结构大型运输包装件主要是运输大型家电产品（滚筒洗衣机或双开门冰箱等）和家具产品等；有托盘结构的大型运输包装件主要是运输机柜类产品和各类托盘；滑木结构的大型运输包装件主要是运输尺寸较大或质量较重的大型机电产品。

大型运输包装件的试验方法标准

1.国内大型运输包装件的试验方法标准

目前，国内大型运输包装件的试验方法标准主要是2016年5月15日实施的GB/T 5398-2016 《大型运输包装件试验方法》，与旧版标准相比，该标准主要有以下几方面变化。

（1）明确了“冲击台面”的要求：冲击台面应平整并具有一定的刚性；其任意10mm×10mm面积上承受10kg的静载荷时，变形量不超过0.1mm；冲击台面上任意两点的水平高度差不得超过2mm，对于与冲击台面表面接触尺寸超过1000mm的试验样品，允许任意两点水平高度最大偏差不超过5mm；冲击台面的质量应为试验样品的50倍以上且足够大，以保证试验样品完全落在其表面上。

（2）在面跌落试验、棱跌落试验、角跌落试验和自由跌落试验中均增加了“在跌落过程中应防止试验样品产生倾翻”的要求。

（3）增加了自由跌落试验，将试验样品提起到冲击台面上方，可采用剪断绳索、电磁控制等方法释放试验样品，令其自由落下；也可以使用专用跌落试验机按GB/T 4857.5- 1992《包装 运输包装件 跌落试验方法》的规定进行试验。

（4）增加了倾斜试验，使用链条、吊索等类似工具将试验样品适当固定，防止试验样品在试验过程中倾翻。除非另有规定，将试验样品从垂直位置倾斜22°，观察其移动方式（倾翻或回到初始位置），然后将试验样品轻轻放回原来位置。在所有可能不稳定的方向上，重复以上操作。

GB/T 5398-2016标准中主要涉及到跌落试验（主要包括面跌落试验、棱跌落试验和角跌落试验）、自由跌落试验、倾斜试验、倾翻试验、滚动试验和堆码试验（主要包括顶面承载试验和侧面承载试验）、起吊试验和喷淋试验8种试验方法，但对于大型运输包装件需要增加环境试验、振动试验和稳定性试验等。

2.国外大型运输包装件试验方法标准

国外大型运输包装件的试验方法标准主要有ASTM D 6055《集装单元、大型运输包装件和框架木箱机械搬运标准试验方法》、ASTM D6179《集装单元、大型运输包装件和框架木箱野蛮搬运标准试验方法》、ASTM D4169-2014《运输包装容器和系统的性能试验标准规程》、ISTA 3B-2012《适用于零担运输的包装件》、ISTA 3E-2009《适用于相同产品的集合包装》、ISTA 3H-2011《机械搬运散装运输容器盛装的产品或包装件的性能测试》、ISTA6-Fedex-B《质量超过150lb（68kg）的包装件》和ISTA 4AB-2009《运输包装件在已知运输渠道》。

ASTM D6055标准中规定了叉车搬运试验、叉齿搬运试验、夹持搬运试验、推拉搬运试验、挂钩起吊试验、吊索试验8种试验方法。

ASTM D6179标准中也规定了8种试验方法，其中跌落试验规定了旋转棱跌落试验、旋转角跌落试验、旋转面跌落试验、无支撑自由跌落试验、冲击试验5种试验方法；稳定性试验规定了倾斜试验方法和倾翻试验方法；滚动试验规定了滚动试验方法。

ASTM D4169-2014标准中主要规定了10种危害因素及对应的试验方法（如表1所示）和18种物流运输情况以及试验顺序和项目，并在标准中详细规定了如何选择试验项目及相关试验参数。如果已知货物的质量、尺寸、包装形式和物流运输的类型，就可以根据ASTM D4169-2014标准制定一套完整的大型运输包装件试验方案。

ISTA 3B、ISTA 3E、ISTA 3H

和ISTA6-Fedex-B标准是特定运输类型下大型运输包装件的试验方法标准，经过国内外企业的多年使用，得到了大多数企业的认可，并成为企业大型运输包装件试验规范的重要依据。

ISTA 4AB标准是大型运输包装件试验方案的制定标准，需要了解试验样品的尺寸、质量、运输环节和物流详细信息，可以指定标准中对应的试验方案，了解的信息越详细，制定的方案越准确。

大型运输包装件试验方案制定时的注意事项

一般来说，企业制定适合本企业产品的大型运输包装件试验方案时，需要收集产品输入信息、确定配送渠道、确定试验项目和强度等级以及确定损坏等级或接受标准。具体要求如下。

1.收集产品输入信息

建立产品易碎性目标，以临界加速度、速度变化量和冲击脉冲及波形表示。

2.确定配送渠道

为了确定要进行哪种试验方案，了解每个特定产品的配送渠道环境是非常必要的，因为并非所有试验方案都适用于所有的产品和所有的配送渠道。为此，大型运输包装件试验方案制定者必须根据配送系统、计划期限和成本目标来确定试验的合理程度。例如，使用人工搬运的单箱配送需要的试验方法标准可能不能用于带托盘配送。

3.确定试验项目和强度等级

所有的配送系统都存在某种程度的不正确操作风险，可能会导致产品损坏。大型运输包装件试验方案制定者（或包装工程师）需根据产品的特定运输渠道，制定大型运输包装件的试验项目，同时对运输渠道危害因素进行数据采集，制定不同程度的试验等级，一般分为较好、一般和恶劣3个等级。

4.确定损坏等级或接受标准

在现场就产品损坏的结果和获得所需的保护等级而带来的成本开支，来进行平衡每个包装试验都应有不同级别的通过/失败标准，所选择的质量接受标准对包装成本和设计时间都有着重要影响。一般分为3种等级：包装和产品均无损坏；包装有损坏，但产品无损坏；包装和产品均有损坏（需要考虑产品损坏的实际情况）。

大型运输包装件试验方案制定时考虑的主要危害因素

在運输过程中，大型运输包装件经历的危害主要体现在随机振动危害、机械搬运危害、堆码危害、环境温湿度危害和其他环境危害（包括捆绑、淋雨、低气压等）等方面。

（1）对于温湿度危害和其他环境危害，需要根据实际流通情况而定，一般作为可选项目进行。

（2）稳定性试验主要用于评估产品倾倒的倾向性。典型的装卸过程，包括上下斜坡的运输、滑托板装卸和机械装卸等，可能会将产品倾斜到一定程度，使货物单元不稳定。对于大型运输包装件，当它们超出稳定重心位置时就会变得不太稳定。当容易倾翻的货物单元会造成人员伤害的危害时到，就需要进行倾斜或倾翻试验，该试验对与重心比（重心的高度与底座最小尺寸的比）或高度比（高度与底座最小尺寸的比）较大的产品尤为重要。一般，包装件的重心比与高度比分别为0.25和0.50，一旦大于该比率，包装件就可能出现倾翻。

（3）机械搬运危害涉及到的试验项目较多，需要考虑的叉车搬运试验（旋转角、旋转面、旋转棱跌落试验和水平冲击试验）。根据企业选择机械工具的不同种类，试验类型还有挤压夹持试验等。

（4）堆码危害需要考虑仓储过程中的堆码情况，需要关注堆码层数、堆码时间和堆码方式。除了仓储堆码的情况，还需要考虑车辆堆码的情况，包括固定方式、堆码层数和顶部载荷的冲击强度。在进行大型运输包装件载荷强度试验时，需要比较堆码强度值和车辆载荷强度值，一般取其较大者即可。由于大型运输包装件的高度尺寸有可能较大，无堆码情况，那么在进行方案设计时可以根据实际情况，如果没有堆码情况那就不需要设计此项试验。

（5）随机振动危害逐渐地被众多企业重视，在进行随机振动试验时需要重点考虑的因素包括运输方式（公路运输、铁路运输、空运和海运）、测试方向（仅垂直方向或三个方向）、固定方式（与振动台紧固连接或加护栏限制4个方向）、振动时间（可以根据运输距离来定或按照标准规定）。

因此，在制定大型运输包装件的试验方案时，一般试验项目的顺序为：①环境温湿度试验（可选）；②稳定性试验（倾斜试验或倾翻试验）③冲击试验1或机械搬运试验1；④压力试验；⑤随机振动试验或堆码振动试验；⑥冲击试验2或机械搬运试验2。