欧洲农夫车标准EN 16990-2020 分析及技术壁垒研究
2021-03-28刘俊佳黄炜朱倩施军晓杨志博
刘俊佳 黄炜 朱倩 施军晓 杨志博
(金华海关 浙江金华 321015)
1 前言
欧洲标准EN 16990-2020 所定义的side-byside(SbS)车辆,一般俗称农夫车。 在欧洲分为道路用和非道路用两类(型式核准和非型式核准):若按道路车辆使用, 需满足欧洲L 类车辆Regulations(EU) No 168/2013 系列法规的要求;若按非道路车辆使用,需满足欧洲机械指令2006/42/EC 和电磁兼容指令2014/30/EU 的要求, 即需满足C 类标准EN 16990:2020 和 EN 55012:2007+A1:2009 的要求。
需要指出的是EN 16990-2020 是CEN/TC 354/WG 2 工作组编写,明确规定了CEN 成员必须强制执行该标准, 而英国虽然已在脱欧进程中, 但其是CEN 成员,仍需强制执行该标准。
2 标准概述
EN 16990-2020 由欧洲标准化委员会(CEN)于2020 年 3 月 7 日批准发布, 2020 年 5 月 20 日起正式执行。该版本系本标准第一版,是专门针对农夫车发布的标准, 共有7 个章节、13 个附录和参考文献等。本标准定义了与农夫车的设计、操作和维护要素有关的安全要求, 并描述了制造商在可预见的使用或误用情况下可能产生的所有重大隐患、 危险情况和事件。它涉及了EN ISO 12100:2010 第5.3 条中所定义的产品在整个生命周期可能产生的重大危害。
EN 16990-2020 将农夫车定义为运输人员或货物(人员不能超过6 人),最高车速大于32km/h;整备质量(MRO)不小于300 kg;具有4 个或以上轮胎;使用方向盘控制转向;驾驶员和至少1 名乘员并排坐在非骑乘的座位上;额定车辆总重量(GVM)不超过2 000 kg 的机动车辆。
标准明确规定了车辆的基本配置和性能测试要求:
安全防护措施一般要求应符合A 类标准EN 12100:2010 和 B 类标准 EN ISO 13857 的要求。 油门踏板应由右脚控制, 设计成向前或向下逐步增大油门; 转向系统应是方向盘控制或符合方向盘控制原理的类似结构;运转部件应符合EN ISO 14120:2015 和 EN ISO 13857:2008 的安全距离规定;尖锐边缘规定驾驶员在驾驶时所有可能碰触的部件都不能有尖锐的边角; 燃油和液压系统规定油箱应能承受0.3 KPa 的压力而不变形或渗漏, 若是重力法供油, 应安装手动燃油开关或供油系统的设计能实现该功能,则可以不装。
制动装置应有一套由脚控制的行车制动系统和一套单手可控制的应急制动系统和驻车制动装置。安全带及安全带固定点规定所有座椅上必须安装安全带, 并符合ECE R16.06 对N1 车辆规定或SAE J386 和 SAE J2292 的要求。 当设计最高车速<60 km/h 时,至少安装两点式安全带;当设计最高车速大于60 km/h 时,至少安装三点式安全带,并且固定点要求应符合 ECE R14.07 或 SAE J386 和 SAE J2292 的要求。 防翻滚保护装置(ROPS)规定必须配备 ROPS,当整备重量>600 kg 时,应满足 OECD 3、OECD 4、OECD 6、OECD 7 或 ISO 3471:2008 表1第一项规定或OSHA 1928.53 的要求;当300kg<整备重量≤600 kg 时, 应满足 ISO 21299:2009 或OECD 6、OECD 7 或(EU) No 3/2014 附件 XI 中规定的L7E-B2 的要求。
驾驶员座椅规定应安装1 个合适的座椅确保驾驶员在各种条件下能安全地操纵车辆。 每个乘员座位都应设置乘员扶手,乘员手握住扶手时,手不应超出乘员舱;在最大0.5 MPa 的压力作用下,扶手应能承载静态施加于其表面竖直向上和竖直向下500 N的作用力而无损坏且扶手的设计不应对乘员上下车造成干扰。 悬挂系统规定出于对驾驶员和乘员的适当减振保护,应安装减振悬挂系统;灯具设备应配备至少2 个前照灯和至少1 个尾灯,灯具应符合ECE R98、112、113 或 SAE J1623 标准的要求。
传动系统规定所有档位应有对应的图形符号标识, 除传动系统以外的其它控制方式在说明书中应作说明; 电起动互锁装置规定除非离合器脱开或变速箱处于空档位置或其它“经过充分验证”的安全措施,发动机或电机不能起动;倒档指示灯和警告规定有倒档时,应安装一个倒档指示灯。若无法直接或间接观察到车辆后方区域, 应按照ISO 5006:2006 表1 中规定的<10 t 刚性自卸车的要求;操作系统及维修点的操控键(操控系统)规定所有操控键的表面应永久防滑; 脚部控制规定所有脚踏控制器的表面应永久防滑。
稳定性测试(横向和纵向)规定车辆横向稳定性测试应分别在额定车辆总重量(GVM)和整备质量+2 人(成人重量为 95kg±5kg)时进行测试,分别满足倾斜≥24°和30°时车辆不倾翻。 车辆纵向稳定性测试应在额定车辆总重量(GVM)时测试,满足前向和后向倾斜平台≥25°时车辆不倾翻;轮胎规定了轮胎表面应标示常规参数, 与道路车辆型式核准标准要求一致; 最高车速规定车辆应在额定车辆总重量(GVM)状态下进行测试,最高车速应≥32 km/h;发动机熄火开关规定应配备1 个驾驶员坐在驾驶位置上能触及的发动机熄火开关, 并且不需要驾驶员保持关闭状态以停止发动机。
手动离合控制规定手动离合器应是离合器踏板型式,该踏板位于制动踏板的左侧;非授权使用规定应使用钥匙或类似装置;声学/听觉警告规定应配备1 个符合 UN ECE R28(sup 4)的声音/听觉警告装置;电气危害规定了电池容量、过流保护、接地、布线要求和电池的安装等要求; 热表面规定驾驶员正常操作时非故意接触到的热表面温度应小于43℃;噪声规定修改采用 ISO 3744:2010(GB/T 3767-2016)规定的半球测量面工程法要求; 振动规定采用EN 15997:2011+AC:2012(GB/T 33437-2016)规定的静态振动试验方法;材料/物质危害规定了零部件不能含有石棉,发动机尾气方向不能朝向驾驶员和乘员;
贮存规定要求应合理有存放说明书的空间且方便取阅; 人体工效学规定车辆的设计应符合人类工效学原则,同时驾驶员年龄应≥14 岁且车辆上有相应的象形图等要求;安装失误规定若用户组装时,因车辆设计原因容易引起装配错误, 则生产商应在装配说明中尽可能详细标记装配零部件、 电气线路或布线标记以避免装配错误引起的事故; 电动车辆的附加要求规定了带电车辆的接地、散热、发热测试、启动和倒档、 紧急模式、 充电和高压要求等安全规定;说明书、警告标贴和铭牌等要求。
3 技术分析
本文根据对企业的影响程度, 分为容易达到标准要求、较难达到标准要求、难达到标准要求3 方面进行解读说明。
3.1 安全防护措施——容易达到标准要求
一般要求、油门踏板、转向系统、运转部件、尖锐边缘、燃油和液压系统、驾驶员座椅规定、乘员座椅及扶手、悬挂系统规定、传动系统、电起动互锁装置、倒档指示灯和警告、操作系统及维修点的操控键(操控系统)、脚部控制、灯具设备、轮胎、最高车速、发动机熄火开关、手动离合控制、非授权使用、声学/听觉警告、电气危害规定、噪声、振动、材料/物质危害、贮存规定、人体工效学、安装失误、电动车辆的附加要求、说明书、警告标贴和铭牌等要求的解读。
这些安全防护措施要求和性能测试, 都是比较常规的要求。对于国内农夫车行业来说,比较容易达到要求,在此不做详述。需要特别指出的是振动和噪声测试只规定了测试方法无限值规定,所以企业比较容易做到。 另外,需要特别注意的是说明书的要求,规定非常详细,企业要对照标准要求一一落实到位。
需注意的测试项目:
(1)乘员扶手:标准规定每个乘员座位都应设置乘员扶手,但不允许侧排座椅,只能是前、后排座椅,这点需要企业特别注意。
(2)最高车速:车辆在额定车辆总重量(GVM)状态下进行测试。 测试长度应足够长以使车辆能达到最高车速, 提速到最高车速稳定行驶至少30 m,用雷达枪或等效设备进行测量。测试至少4 次,并且是在同一车道上以相反方向各进行2 次, 取算术平均值作为测量结果, 同一方向上车速偏差不超过3 km/h 为有效。 最高车速≥32 km/h。
(3)声学/听觉警告:规定应配备1 个符合 ECE R28(sup 4)的声音/听觉警告装置,此处不明确的是声音警告装置的安装需不需要符合ECE R28 的要求,标准中没有说明。
3.2 制动装置和驻车制动装置、安全带及安全带固定点的解读——较难达到标准要求
国内农夫车企业, 制动系统应选择性能优良制动器厂的配件, 否则制动性能和驻车制动难以达到标准要求。
(1)制动性能:车辆在额定车辆总重量(GVM)下,分别进行制动性能测试、热衰退测试和热衰退后恢复试验。
制动性能测试步骤:a、按照制造商建议,磨合并调整制动器;b、测试最高车速,磨合制动测试速度是车辆最高车速与48 km/h 的较低值,减速度1.96 m/s2~4.0 m/s2;c、以最高车速测试制动性能,要求44N≤制动器触发力≤555N 且减速度应≥5.0 m/s2且制动距离≤0.15V+V2/130(m)。
热衰退性能测试步骤:a、按照制造商建议,磨合并调整制动器;b、测试最高车速,制动测试速度是车辆额定车辆总重量(GVM)时80%Vmax,发动机最高档位,速度降至一半时脱开发动机;c、以制动测试速度行驶,仅用行车制动器共进行20 次制动。 制动尽量在20 min 内完成, 每次制动时保持恒定制动力,减速度为3.0 m/s2;d、最后再进行最后一次制动——第21 次制动, 这次制动应该在前20 次制动完成后的1 min 内开始, 该过程中不允许对制动系统作任何改变或调整, 并且要求尽可能快地加速到制动测试速度。最后的这次制动,制动力不得超过制动性能测试时的力, 平均减速度应不小于制动性能测试减速度的60%且制动距离不超过制动性能测试距离的20%;
热衰退后恢复试验测试步骤:a、 制动器冷却至环境温度;b、以最高车速制动,要求44 N≤制动器触发力≤555N 且减速度应不小于5.0 m/s2且制动距离≤0.15V+V2/130(m)。
(2)驻车制动:车辆在额定车辆总重量(GVM)测试,驻车制动的力,手操纵力≤400 N;脚操纵≤555 N。 持续 5 min,车辆移动≤25 mm,10.2°(18%)坡度上坡和下坡各进行一次。
该测试, 下坡方向因为重心后移测试一般都能合格,上坡方向因为重心前移测试容易不合格,需要企业特别注意。应适当调整小货斗面积、选用较小承载力的轮胎和车辆重心位置尽量靠近车头方向。
(3)安全带及安全带固定点:企业应选择经过ECE R16.06 认证过的N1 类安全带, 安全带固定点位置符合ECE R14 附件3 的规定。
该测试, 企业需选择经过认证的安全带和安全带固定点需加强强度,一般都能合格。 困难在于,若安全带固定点位置没有按照标准要求设计, 部分车型几乎无法整改,需要企业特别注意。
3.3 防翻滚保护装置(ROPS)、稳定性测试(横向和纵向)、热表面的解读——难达到标准要求
这些测试都与车辆结构强度、外形结构、轮胎承载力大小和重心位置有关,若测试不合格,则需要改动结构设计,对企业来说是难以接受。企业需针对性的解读标准,做好应对之策。
(1)防翻滚保护装置(ROPS):必须配备 ROPS,并应符合OECD 规则或ISO 3471:2008 等标准要求。
(2)横向稳定性:车辆在额定车辆总重量(GVM)和整备质量+2 人,分别测试车辆左、右侧倾稳定性。使车辆转向轮朝向正前方, 在测试平台下坡方向的转向轮轮胎轨迹中心线应与测试平台的倾斜轴平行。 具体方法为将测试平台升起, 在每个测试配置下, 上坡侧2 个轮胎至少有1 个不脱离测试平台表面稳定至少1 min 即符合要求。 反之,则测试失败。要求额定车辆总重量(GVM)时,倾斜平台升起角度≥24°;整备质量+2 个人时,倾斜平台升起角度≥30°。
(3) 纵向稳定性: 测试车辆为额定车辆总重量(GVM),车辆纵向中心平面与试验台面的倾斜轴垂直,车头朝前和朝后,分别测试车辆前、后纵向稳定性。具体方法为将测试平台升起,上坡侧2 个轮胎至少有一个不脱离测试平台表面稳定至少1 min 即符合要求。反之,则测试失败。要求测试平台的倾斜角度至少为25°。
(4)热表面:规定测量与控制机构最近的发热区域的热表面温度,仅测量非故意接触到的区域。按照测试工况运行,期间记录最高温度,当热表面温度达到最高温度后,持续10 s。 A 区域隔着1 mm 厚的牛仔布测量,B 区域隔着3 mm 厚的皮革测量。
根据以上几个技术性能要求的复杂性和技术实现难度,建议生产商在设计车辆时,应对车辆的额定车辆总重量(GVM)、长、宽、高、前(后)轮距、轴距、ROPS、重心位置和轮胎承载力等参数的选择进行优化, 以确保车辆满足标准且避免测试不合格而引起的车辆结构大改动。
4 结论
本文通过对欧洲标准EN 16990-2020 的具体要求分析, 发现该标准是按照欧洲机械指令格式编排, 并结合美国农夫车标准ANSI/ROHVA 1-2016和欧洲L 类车辆型式核准法规部分要求编制而成。该欧、美标准结合的方式,能确保标准与国际接轨,但欧美不同标准体系没有做出有效统一或语焉不详, 如最高车速测试和制动性能测试对驾驶员体重没有规定。
通过分析,掌握欧洲农夫车的技术要求和技术发展方向,帮助企业采取积极措施应对,有利于提升我国农夫车产品出口质量,推动产业可持续健康发展。