国内外轮胎标准技术法规对比分析

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   随着汽车工业的快速发展，世界轮胎工业也得到了迅猛的发展。为了满足汽车工业发展的需求，轮胎工业在不断增加产量的同时也不断涌现出高性能的新产品，产品规格也越来越丰富。作为汽车惟一与地面接触的零部件，轮胎如何保证其行驶的安全，引起了广泛的关注。特别是从20世纪90年代以来，高速公路的发展使汽车的行驶速度大大提高，因轮胎问题引发的交通事故不断出现，尤其是几次大的轮胎召回事件，影响很大。于是，各国汽车轮胎安全标准及技术法规的研究及制修订工作纷纷开展，这其中就包括美国新制定了第139号联邦机动车辆安全标准(FMVSS NO.139)《轻型车辆用子午线轮胎》，同进也将原来的两个安全标准FMVSSNO.109《新充气斜交轮胎和某些特殊轮胎》、FMVSSNO.119《车辆总重4536kg(10000磅)以上的机动车辆用新充气轮胎和摩托车轮胎》进行了修订，这三项标准已于2007年9月1日正式实施。该标准的发布实施势必将很大程度上影响全世界范围内轮胎标准法规的走向。近期，我国也在积极地修订有关轿车轮胎安全要求及性能测试的试验方法标准，新的汽车轮胎安全要求及性能检测标准在二定程度上借鉴了美国的安全标准，同进参考了欧盟的技术法规(ECE30《关于批准乘用车用充气轮胎的统一规定》和ECE54《关于批准商业车辆及其拖车用充气轮胎的统一规定》)和相关的ISO国际标准(ISO 10191《轿车轮胎室内性能试验方法》和ISO 10454《载重汽车轮胎室内性能试验方法》)。本文将简要介绍轿车轮胎和载重汽车轮胎的安全要求及性能检测标准在起草过程中，通过对国外有关标准和技术法规的分析，初步确定的新标准修订的主要技术要求及原因分析。
1 f0 o& C; m! p. t# v一、轿车轮胎安全要求性能检测方法标准

2 U; d; \4 i) t6 J, h! O3 u* L轿车轮胎性能检测标准包括强度性能试验、无内胎轮胎脱圈试验、高速性能试验、耐久性能试验以及低气压性能试验。其中低气压性能试验是本次修订中新加的内容，这是根据FMVSS NO.139的安全性能要求，增加的针对子午线轮胎的低气压性能试验项目，并规定在耐久性能试验结束后连续进行。

1.强度性能要求及检测方法
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; Y  T. P/ m$ t; |1 E+ C主要参考的国际国外标准有ISO 10191：1995、美国FMVSS NO.109标准。这两种标准的强度试验方法在规定上基本上是一致的，只是FMVSS NO.109比ISO 10191：1995规定的适用轮胎类型更多一些。但二者均存在一定的问题，即考核指标为各试验点最小破坏能的平均值，缺乏一定科学性和可操作性。针对这一问题我们进行了修订。修订的主要内容及原因分析：
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3 ]9 T$ J6 t, K(1)我国轿车子午线轮胎发展迅速，基本实现子午化。轿车轮胎标准也以子午线轮胎为主，只在保留产品中有斜交轮胎。事实上轮胎生产厂也仅生产其中的几个斜交轮胎规格，且产量很小。因此本次修订也以轿车子午线轮胎为主，修改采用国际标准ISO 10191：1995。同时，为了满足轮胎生产厂和轮胎贸易的需要，斜交轮胎最小破坏能的规定仍保留。

(2)增强型轿车子午线轮胎试验充气压力。原标准规定203kPa，本标准规定为220kPa。这是因为ISO 10191、FMVSS NO.109增强型试验气压均为220kPa。

(3)对轮胎最小破坏能要求进行了调整，具体内容见表1。

1 S3 z; C9 n1 _% K( _: |表1
5 t8 G0 U& V3 w) ^  i: |+ R7 q5 N轿车轮胎最小破坏能
焦耳

轮胎名义	子午线轮胎		斜交轮胎
断面宽度/mm	标准型	增强型	尼龙或聚酯		人造丝
			4PR、6PR	8PR	4PR、6PR	8PR
160以下	220	439	220	439	132	263
160及其以上	295	585	295	585	177	351

注：T型临时备用轮轮胎，其负荷指数<76的，最小破坏能为220J；负荷指数≥76的，最小破坏能为295J。

(4)试验要求。ISO 10191、FMVSS NO.109要求各点破坏能的算术平均值作为轮胎破坏能，轮胎的破坏能不低于规定的最小破坏能。按照这个规定，当采用自动计算破坏能装置时，所测得的破坏能算术平均值比5点均压穿时所测得的破坏能算术平均值小，甚至前者达不到最小破坏能，而后者却高出最小破坏能很多。实际操作过程中，有的1-4点达到最小破坏能停止，第5点压穿，有的5点全部压穿，试验操作方法不统一。作为标准，考核的是轮胎能否达到规定的最小破坏能。鉴于上述原因，原标准中“计算出各点破坏能的算术平均值，作为该轮胎破坏能”的规定，调整为“轮胎各测试点的破坏能均不能低于规定的最小破坏能值”。且试验以“通过试验”和“未通过试验”作为结论。
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0 M, y# c7 T1 d( K& U6 }4 }& e2.无内胎轮胎脱圈阻力试验
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主要参考的国际国外标准有ISO 10191：1995及美国DOT 109标准。

8 Y3 }; ?+ Q8 M. \. j: _ISO 10191：1995与DOT 109标准对无内胎轮胎脱圈阻力试验方法的规定基本一致，都存在一定的问题。随着轮胎规格产品朝着低断面、大直径方向发展，原有的压块形状已不能满足试验的需要，以及P值的确定都有待进一步完善。因此，根据产品发展的需要对该标准进行了修订。修订的主要内容及原因分析：
5 X. ?7 D# D3 z7 J& b/ A' g' K4 ?
(1)明确施加于轮胎胎侧的力应为包括横梁和脱圈压块重量的法向总力，因为“横梁和脱圈压块重量”在试验中成为施加负荷的一部分不应被忽略；脱圈时应读取总力的峰值，避免脱圈瞬间的阻力值为非线性的情况。
9 l: n6 W# W, g8 ?6 g7 z
(2)增加了可用于10-19寸轮胎A型脱圈压块和20-28寸轮胎用的C型脱圈压块。
; F* }. h+ T' l  Y" j( q. f. h
(3)根据轮胎产品发展情况，增加了轮辋名义直径为20-28的轮胎对应的P值，同时对P值进行了重新设计，原因是ISO 10191中规定的P值并不适用于名义高宽比45及以下的超扁平轮胎，因为经分析原标准的P值制定原则为：
; e7 o- i3 }" {4 E  t# g
对10-19寸而言，“P-Dr/2”均为89或88.5，所以对不同的规格来说，脱圈压块的施力点是固定的，即试验的基准是一致的，因此对20-28规格的P值也是据此制定。不同轮辋名义直径对应的P值见表2。
2 s& f" F) ~1 q# u
表2
! P; d7 f- d. q; }* f' j" h6 z不同轮辋名义直径对应的P值
( n& \4 {+ L/ w8 q+ f7 P

Dr/in	10	12	13	14	15	16	17	18	19
P/mm	216	241	254	267	279	292	305	318	330
(P-Dr/2)	89	88.5	89	88.5	88.5	89	88.5	89	89
Dr/in	20	21	22	23	24	25	26	27	28
P/mm	343	355	368	380	393	405	418	430	443
(P-Dr/2)	88.5	88.5	89	89	88.5	88.5	89	89	88.5

: c, k% G* Z" l注：这些P值只是理论上初步确定的值，有待进一步探讨和验证。
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& o6 l  a) N9 T" {3.高速试验

' H4 t/ F4 F. r& O( H2 h主要参考的国际国外标准有ISO 10191：1995、美国FMVSS NO.139标准及欧洲ECE30，其中IS010191：1995与欧洲ECE30高速性能试验方法及性能要求基本一致，与FMVSS N0.139的主要不同点是试验的速度、试验程序和试验环境温度。
1 j  ?5 y8 d# B. M7 Y" A
ISO 10191：1995与欧洲ECE30规定的轿车轮胎高速性能试验速度和试验程序见表3。试验环境温度为20℃-30℃。

0 D+ j; ?1 L) x7 _( d% H表3
5 n, ]; t' t( e$ e/ }5 j轿车轮胎高速性能试验速度及试验程序

试验阶段	试验速度/km·h-1	试验时间/min	试验速度/km·h-1	试验时间/min
	速度符号为L-W的轿车胎		速度符号为Y的轿车胎
1	0-初始试验速度*	10	0-260	10
2	初始试验速度	10	260	10
3	初始试验速度+10	10	270	10
4	初始试验速度+20	10	280	10
5	初始试验速度+30	10	290	10
6	初始试验速度+40	10

注：*初始试验速度=速度符号对应的速度-40km/h。

FMVSS NO.139的试验速度及试验程序规定：试验连续不问断运行三个阶段，每个阶段30分钟，试验速度分别为140km/h、150km/h和160km/h，共计90分钟；试验环境温度：32℃-38℃。
2 X6 k' H  Z- s  \, m
ISO 10191：1995与欧洲ECE30规定轮胎不同的速度符号采用不同的试验速度进行试验，FMVSSNO.139则不考虑轮胎产品的具体速度符号，都是一样的试验速度，这主要是从高速公路行驶安全方面考虑的，对于允许速度在160以上的速度级别较高的轮胎(S级及其以上)，该规定显然过于宽松。因此，我们进行标准修订时主要是修改采用ISO 10191：1995的主要技术内容，采用ISO 10191：1995的试验程序，试验环境温度仍保留原国标为38℃+3℃。修改的主要技术内容及原因如下：

(1)增加了速度符号为W、Y的子午线轮胎、斜交轮胎8PR及T型临时使用的备用轮胎的试验充气压力规定值，删除了“带束斜交轮胎”。
" V2 R% q9 }- h

, U4 Z+ r" H: P% P(2)修改了速度符号H及其以下的轮胎试验负荷率，增加了速度符号W、Y的子午线轮胎试验负荷率；增加了速度符号为W、Y的轿车轮胎的试验程序。

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   4.耐久试验
$ V+ s3 X4 k$ r( ]* ~主要参考的国际国外标准有ISO 10191：1995、美国FMVSS NO.139标准。二者主要不同点是试验的速度及试验环境温度。ISO 10191：1995规定的试验速度是80km/h、试验环境温度为20℃-30℃；美国FMVSS NO.139标准规定的试验速度是120km/h、试验环境温度为32℃-38℃。该项标准修订时仍沿用原标准的试验环境温度要求，即38℃+3℃，根据FMVSS NO.139的最新要求，基于对安全性能的考虑，子午线轮胎的耐久性能试验速度提高至120km/h，斜交胎仍为80km/h。

5.低气压性能试验
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根据最新的FMVSS NO.139的安全性要求，本次标准修订时增加了针对子午线轮胎的低气压性能试验项目，并规定在耐久性能试验结束后连续进行。

9 c0 w5 W1 {' x& j8 v8 f+ Z6 C本项试验仅适用于子午线轮胎，应在耐久性能试验结束后连续进行，使用已通过耐久性能试验的同一套轮胎轮辋组合体，并调整至规定的试验气压：标准型轿车子午线轮胎140kPa；增强型轿车子午线轮胎为160kPa。调整气压后的试验轮胎和轮辋组合体应在38℃±3℃的环境温度下停放2h以上。试验负荷、速度及时间设定应符合以下规定：试验负荷=试验轮胎负荷指数对应的负荷能力×100%，单位kg；试验速度120km/h；试验时间90min。
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二、载重汽车轮胎安全检测性能试验方法

1.载重汽车轮胎强度试验方法

(1)主要参考的国际国外标准有ISO 10454：1993、FMVSS NO.119和日本工业标准JIS 4230：1998《载重汽车轮胎》。ISO 10454：1993、FMVSS NO.119和JIS 4230：1998与原国家标准GB/T 6327-1996比较有如下特点：
  y/ b7 v6 y) ?. ~/ f; a$ v
①最小破坏能的规定：JIS 4230：1998与ISO10454：1993基本一致，JIS 4230：1998将JIS 10454：1993的附录A作为正文列入，并明确规定：标记负荷指数的轮胎按照负荷指数规定的破坏能值，不标记负荷指数的轮胎按照层级规定的破坏能值。美国DOT 119仅规定了按层级破坏能值。国家标准GB/T 6327-1196按轮辋名义直径、层级(PR)分类，与JIS 4230：1986一致。
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②JIS 4230：1986日本工业标准与原国家标准GB/T 6327-1996的轻型载重汽车轮胎分为轮辋名义直径<15英寸和≥15英寸两种；ISO 10454国际标准附录A的轻型载重汽车分为轮辋名义直径(13、14)英寸和其他两种；美国DOT 119安全标准的轻型载重汽车统为一类。JIS 4230：1998与ISO 10454国际标准保持一致。
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③美国DOT 119、ISO 10454国际标准附录A有内胎和无内胎的最小破坏能不同；JIS 4230：1998与ISO 10454国际标准保持一致；国家标准GB/T6327-1996最小破坏能不分有内胎和无内胎。
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(2)为了满足产品发展的需要，以及与国外技术法规标准接轨的需要，对该标准进行了修订，修订的主要内容及原因分析：
' i, {4 x" f# p4 t( ^, Y
9 m. V6 y& R- N①最小破坏能要求。本标准同时采用国际标准载重汽车轮胎最小破坏能按轮辋名义直径、轮胎层级分类的规定，以及国际标准中载重汽车轮胎最小破坏能按负荷指数、充气压力分类的规定，分别作为英制轮胎与公制轮胎的最小破坏能值在标准中列出，这是因为公制子午线轮胎的生产以及大量传统的英制轮胎分割市场的实际需要。因此确定的最小破坏能要求见表4、表5所示。
6 N$ Z+ I% @& y
0 u. b" A* z: q' }0 z) w表4
载重汽车公制系列轮胎的最小破坏能
4 m# v3 R! |* {' n1 [% i1 E

单胎负荷指数	最大负荷对应的气压/kPa	最小破坏能/J
		轮辋名义直径<13	轮辋名义直径≥13
≤121	≤250	136	294
	251-350	203	362
	351-450	271	514
	451-550	-	576
	551-650	-	644
	>650	-	712
≥122	≤550	972
	551-650	1412
	651-750	1695
	751-850	2090
	851-950	2203

表5
载重汽车英制系列轮胎的最小破坏能
' A: h. J' @/ _6 k( X! l& L焦耳
  I1 L. B* U- Q7 u

层级(PR)	微型、轻型载重汽车轮胎、ST特种专用挂车轮胎			载重汽车轮胎
	轮辋名义直径≤12	轮辋名义直径13-14	轮辋名义直径≥15	辋名义直径≤17.5	轮辋名义直径
					有内胎	无内胎
4	136	192	294	294	-	-
6	203	271	362	362	768	576
8	271	384	514	514	893	734
10	339	514	576	576	1412	972
12	-	-	644	644	1785	1412
14			712	712	2282	1695
16			768	768	2599	2090
18	-	-	-	-	2825	2203
20			-	-	3051	-
22			-	-	3220	-

②压头直径

5 |" b) R, [* l% \! o本标准采用了国际标准ISO 10454：1993中压头直径的规定，公制系列轮胎和英制系列轮胎分别规定压头直径，见表6、表7。
1 h" G) r; L7 V* ?7 g
表6
1 T' d8 s$ b; Q2 u" D载重汽车公制系列轮胎强度试验用压头直径
% S& H2 e( ^9 w6 k5 k" A1 Amm
4 y( @' v4 c* z7 U

单胎负荷指数	压头直径±0.5
≤121	19
122-134	32
≥135	38

表7
载重汽车英制系列轮胎强度试验用压头直径
- ^1 e* z5 Q9 W% Y- J, Z* `mm

轮胎类型			压头直径10.5
微型、轻型载重汽车轮胎*；ST特种专用挂车轮胎			19
载重汽车充气轮胎	轮胎名义直径≤17.5		19
	轮胎名义直径>17.5	12PR及其以下	32
		14PR及其以下	38

注：*为轮辋名义直径≥16，且单胎最大负荷能力≥1500kg的轻型载重汽车斜交轮胎，压头直径为32mm。

③试验要求
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; L. p; A7 E$ l! Q
各点破坏能的算术平均值作为轮胎破坏能，轮胎的破坏能不低于规定的最小破坏能。这个规定是原标准的。按照这个规定，当采用自动计算破坏能装置时，所测得的破坏能算术平均值比5点均压穿时所测得的破坏能算术平均值小，甚至前者达不到最小破坏能，而后者却高于最小破坏能很多。实际操作过程中，有的1-4点达到最小破坏能停止，第5点压穿，有的5点全部压穿，试验操作方法不统一。作为标准，考核的应是轮胎能否达到规定的最小破坏能。鉴于上述原因，原标准中“计算出各点破坏能的算术平均值，作为该轮胎破坏能”的规定，调整为“轮胎种测试点的破坏能均不能低于规定的最小破坏能值”，且试验以“通过试验”和“未能过试验”作为结论。

3 w8 L( e( P$ @6 K* X/ C% B2.耐久性能试验方法
. s3 k8 k2 I% p! i$ A9 ]
主要参考的国际国外标准有ISO 10454：1993与ECE54。ISO 10454：1993与ECE54耐久性能试验的规定基本一致，只是试验环境温度略有不同。ISO10454：1993与ECE54标准相--致，为20℃-30℃，而FMVSS NO.119中则规定停放及试验时环境温度为35℃。

该标准修订时仍沿用了原国际标准中关于试验环境温度的要求，即38±3℃。试验条件见表8。

表8
载重汽车轮胎耐久性试验条件

轮胎速度符号	试验转鼓速度*/k·h-1		轮胎最大额定负荷的百分比/%
	子午线轮胎	斜交胎	持续时间
			7h(第一阶段)	16h(第二阶段)	24h(第三阶段)
单胎最大额定负载≤1500kg , F  j1 n' w  N% [+ _  I
F	25	35	65	85	100
G	40	40
J	50	50
K	55	55
L	65	55	70	90	105
M	80	65	75**	95**	115
N	90	-
P	100	-
单胎最大额定负载>1500kg * d0 _- T' b- D2 T5 J) |- N
F	35	35	65	85	100
G	45	35
J	50	40
K	55	50
L	65	-
M	70	-

注：①“*”指直径为1700±17/mm转鼓表面的线速度；②“**”表示第一和第二试验阶段的时间分别为4h和6h；③越野花纹轮胎按普通轮胎的85%试验速度进行试验；④名义断面宽在13.00及其以上，最高速度为70km/h的轮胎，均按30km/h试验转鼓速度进行试验；⑤轮胎速度符号对应的速度详见附录C。
3 U) X2 O- n& M$ M  b6 c+ H
9 a/ R1 f$ m+ ^  i1 _3.轻型载重汽车轮胎高速性能试验方法
+ ^6 o( I6 E% Z% i" V9 y
随着汽车工业和高速公路的发展，轻型载重汽车轮胎的行驶速度大大提高，部分已经接近轿车轮胎，最高行驶速度达190km/h。在FMVSS NO.139中，对于轻型载重汽车轮胎的高速性能要求与轿车轮胎一样。但在我国现行的轻型载重汽车轮胎高速性能试验方法标准中，规定的试验速度过低，最高仅为130km/h，且试验速度是按轮胎的轮辋名义直径代号和层级分类规定的，试验速度与轮胎速度等级之间缺少直接关联。为了改进标准存在的局限性，更加满足和适应轮胎生产和轮胎使用的发展，修订该标准是十分必要的。在修订中我们主要参考了在FMVSS NO.139、ISO 10454：1993中的附录A及美国汽车工程师协会标准SARJ 1633-2000《轻型卡车高速性能试验方法》。这三个标准FMVSS NO.139不考虑速度等级，均采用一样的试验速度。ISO 10454：1993中的附录A及美国汽车工程师协会标准SAN1633-2000的试验条件及试验程序基本一致，是根据速度等级确定试验速度，从对轮胎速度性能进行考核的标准角度来讲，这两个标准的规定更适用。因此，我们在该标准修订中主要采用了ISO 10454：1993中的附录A及美国汽车工程师协会标准SAKJ1633-2000的试验条件及试验程序，见表9。

表9
2 e5 p9 ~7 L7 P" X轻型载重汽车轮胎高速试验条件及试验程序
( Y: J2 N5 s* P4 X( p

试验气压/kPa	单胎最大负荷能力对应的气压
试验负荷/kg	单胎最大负荷能力×90%
试验阶段	试验速度/km·h-1	试验时间/min
1	0-初始试验速度	10
2	初始试验速度	10
3	初始试验速度+10	10
4	初始试验速度+20	30

+ q2 |9 d! h* P  u1 B注：初始试验速度；速度符号对应的速度-20km/h。
0 E) D% R- J3 H, P( x3 U
/ w; P' i; W* T  E三、结语
. T: M! g* S) e# t
综上所述，我国轿车轮胎和载重汽车轮胎性能检测方法国家标准的修订，在采用国际标准的同时，参考了美国、欧洲、日本等国的技术法规和标准的相关规定，试验方法基本等效，只是对某些试验条件略作修改，以满足国内的需要。我国轿车轮胎及载重汽车轮胎的性能要求在某些规定上甚至还高于国际标准及国外技术法规的要求。(注：本文所列的国家标准修订内容只是目前正在修订中的标准草案的主要技术要求，仅供参考，最终标准的全部内容还要经过征求意见和审查后确定。