汽車輪胎爆胎測試試驗及其相關安全控制技術研究綜述

康誠 　嚴欣 　高友發 　張森

摘 要：汽車輪胎安全及其測試技術是汽車技術研究的重要方面。在對國內外汽車輪胎安全及其技術法規的分析的基礎上，梳理汽車輪胎安全性能的主要指標的試驗方法及現有相關技術研究現狀，特別是對輪胎爆胎安全控制及其測試試驗技術方面進行分析，提出未來車輪胎爆胎安全控制及測試技術研究的重點內容和發展方向，預測未來的發展趨勢。

關鍵詞：汽車輪胎 安全性能 法規標準 爆胎輪胎

因輪胎的安全問題導致的交通事故長期存在，2018年公安部交管局統計數據，機動車僅因輪胎爆胎原因發生事故數量就有185起，死亡65人，322人受傷[1]。輪胎爆胎原因分析受多種因素的影響，確定輪胎爆胎原因成為一個復雜的難題。不僅需要對于事故車輛運動過程、事故道路路面情況進行分析，而且還需要在實驗室進行全方位、有條理、系統的檢測，這樣才能得出準確的判斷結論[2]。汽車輪胎與地面直接接觸，它不但，承載了汽車全部重量，而且在行駛過程中，汽車與地面之間的各種力也都作用在輪胎上。其隨載能力、抓地能力、耐磨性、耐久性、耐蝕性等等性能要求，對于汽車行駛的安全性、能量使用的經濟性、駕乘的舒適性等都常重要。自輪胎發明以來，除了在輪胎的設計制造方面是輪胎技術研究的主要內容之外，輪胎的測試技術也是隨著輪胎技術的發展而不斷發展。所以與輪胎相關的汽車安全控制及測試技術一直是汽車技術研究的重要內容。

1 國內外汽車輪胎安全標準及技術法規分析

1.1 汽車輪胎安全標準及技術法規簡介

介于輪胎對于汽車制造及安全使用的極端重要性，隨著輪胎工業的不斷不展，世界各國相繼制定了汽車輪胎安全標準及技術法規。

美國2007年9月1日制定實施了第139號聯邦機動車輛安全標準 （FMVSS NO.139）《輕型車輛用子午線輪胎》，以及另外兩個安全標準：分別是FMVSS NO.109《新充氣斜交輪胎和某些特殊輪胎》以及FMVSS NO.119《車輛總重4536kg（10000磅）以上的機動車輛用新充氣輪胎和摩托車輪胎》。歐盟也制定了汽車輪胎的一系列相關法規，如ECE30《關于批準乘用車用充氣輪胎的統一規定》、ECE54《關于批準商業車輛及其拖車用充氣輪胎的統一規定》），國際標準化組織也制定了ISO國際標準，如ISO 10191《轎車輪胎室內性能試驗方法》、 ISO 10454《載重汽車輪胎室內性能試驗方法》）。其他國家日本、印度等國也相繼制定了有關輪胎的標準。

我國轎車輪胎和載重汽車輪胎性能檢測方法國家標準的修訂，在采用國際標準的同時，參考了美國、歐洲、日本等國的技術法規和標準的相關規定，試驗方法基本等效，只是對某些試驗條件略作修改，以滿足國內的需要[3]、[4]。主要借鑒了美國的安全標準，同時參考了歐盟的法規極國際標準。主要有GB 9743—2015《轎車輪胎》和GB 9744—2015《載重汽車輪胎》。另外還有GB/T 2978—2014《轎車輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》和GB/T 2977—2016《載重汽車輪胎規格、尺寸、氣壓與負荷》兩項產品系列標準及GB/T 4502—2016《轎車輪胎性能室內試驗方法》和GB/T 4501—2016《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》兩項方法標準雖然屬于推薦性國家標準，但是被GB 9743—2015《轎車輪胎》和GB 9744—2015《載重汽車輪胎》強制性標準所引用。我國轎車輪胎及載重汽車輪胎的性能要求在某些規定上甚至還高于國際標準及國外技術法規的要求。

1.2 輪胎性能檢測標準內容

以轎車輪胎性能檢測標準為例。相關檢測包括強度性能試驗、無內胎輪胎脫圈試驗、高速性能試驗、耐久性能試驗以及低氣壓性能試驗等內容。（見表1）

從以上有關輪胎標準、法規及其具體內容可以看出，目前汽車輪胎的生產、使用雖然有了相應的標準，但仍有不全面之處。比如目前僅有室內試驗方法，還沒有室外試驗方法的相關標準，另外從試驗的內容上來說，試驗項目仍有需要補充之處，或者說輪胎產品設計、制造及使用的其他標準、整車試驗的標準中，涉及到輪胎試驗項目的內容需要在輪胎標準中體現。如抓地性能試驗、耐磨性能試驗，耐熱性性能試驗等內標準要求。特別是對爆胎檢測試驗方面，由于當前仍處于研究階段，所以相關的標準、法規還處于缺失狀態。

2 汽車輪胎安全及檢測試驗技術研究進展

2.1 汽車輪胎性能檢測研究進展

本世紀以來，圍繞汽車輪胎安全法規標準和性能檢測要求，關于輪胎各性能指標的檢測方法的研究成果較多，2000年以來僅知網收錄的有關輪胎檢測的文獻近千篇，論文主要圍繞輪胎的性能指標研究各種檢測方法、裝備等。如文獻[5]、[6]即對汽車輪胎壓力智能檢測、輪胎平衡機對輪胎進行動平衡測試展開研究。隨著計算機技術應用的不深入，特別是人工智能、各種新傳感技術在輪胎檢測試驗中的應用，使得輪胎的檢測方法、檢測精度越來越先進、越來越可靠，同時也從某種程度上也推動了輪胎制造水平的提高、汽車安全評價的科學性。關于輪胎性能相關的參數檢測方法、檢測裝備方面的研究未來仍舊是重要內容。

2.2 爆胎安全控制研究進展

近年來，關于對爆胎的預防和爆胎后的應對措施的研究成為一個熱點內容。以下將從輪胎的安全檢測、防爆輪胎的研制、爆胎安全控制研究、爆胎試驗技術及法規研制四個方面展開論述。

爆胎，是指充氣輪胎在極短時間內（一般約0.1s左右），胎體突然破裂而失去充氣輪胎中所充氣體的狀況，是充氣輪胎的一種非正常快速失壓。爆胎是汽車常見的行駛故障，高溫、超速、超載、不適當的胎壓等都會引起爆胎。爆胎后，會出現明顯的橫擺、偏航，甚至是甩尾、激轉等。由于心理緊張、駕駛經驗不足等原因，駕駛員很難及時做出準確有效的反應，而且經常會出現過度操作甚至是錯誤操作，嚴重威脅著駕乘人員的生命和財產安全。最近幾年在高速公路交通事故中，由于輪胎引起的事故占有大約46%，其中70%以上的事故是由于爆胎引起的。為了減少因爆胎而引起的交通事故，對于汽車爆胎檢測研究是十分必要的。

1）輪胎的安全檢測

由于爆胎經常會引發一系列惡性事故，各大汽車廠商都采取了相應的措施，比如胎壓在線監測系統（Tire Pressure Monitoring System， TPMS）、防爆輪胎等，希望通過對輪胎的監測預警和結構的改善減少或避免爆胎的發生，但這都屬于爆胎前的預防措施，并不具備主動控制爆胎車輛的能力。而由于爆胎的危險性，且輪胎破裂的形式、位置、程度各異，相關實驗缺乏統一標準，依然停留在理論研究階段，現階段很難實現工程應用[7]。

2）防爆輪胎的研制

鑒于爆胎的危險性，國內外學者進行大量工作，取得了很大的進展，主要集中在爆胎輪胎、爆胎汽車動力學響應以及主動控制等方面。為提高充氣輪胎的各項性能，現已研發多種基于充氣輪胎結構的安全輪胎，也稱之為零胎壓續行輪胎，也就是人們熟知的防爆輪胎[8]。

3）爆胎安全控制研究

另外一個研究的熱點是當爆胎發生后的汽車安全控制問題，國內外學者進行了許多爆胎車輛控制策略、方法的研究，但這方面的技術仍然需要進一步完善，在今后一段時期內仍將是重點研究的內容[9]、[10]。

4）爆胎試驗技術及法規研制

關于爆胎試驗技術、裝備的研究及相應法規的研究也尤為迫切，如現有的試驗場爆胎設備也是基于相關法規要求的基礎上研發爆胎測試或者相關駕駛培訓，大多數采取充放氣形式，在輪轂上安裝若干根由電磁閥控制的氣管，通過控制電磁閥，利用氣管對輪胎充氣或者放氣，其爆胎放氣的速度取決于在輪轂上打孔的尺寸與數量，放氣速度快也就意味著輪轂上的孔大且多，嚴重影響測試與培訓過程的安全，難以滿足爆胎放氣的時間要求，無法對前輪和后輪獨立測試，無法靈活地滿足不同測試要求。急需開展爆胎試驗技術的研究及裝備的研發。同時相關的試驗法規也需要進行研制，爆胎試驗技術將沒有統一的規范，將使試驗結果難以比——帶來不必要的混亂。

3 結語

綜上所述，輪胎的安全是汽車安全的重要方面，其檢測試驗的標準法規需要進一地步完善，安全耐用的輪胎是輪胎設計制造長遠課題，輪胎室內、場地在行駛中的在線檢測、試驗技術也需要不斷發展和完善，特別是輪胎發生問題，如行駛中的爆胎發生后，汽車控制研究需要更加深入，提出應對的策略及在汽車控制措施并加以應用，這樣從多方面保障，才能進一步提高汽車的安全性。

參考文獻：

[1]公安部交通管理局.中華人民共和國道路交通事故統計年報（2018年）[R].北京：公安部交通管理局，2018.

[2]卜德軍，原因.輪胎爆胎原因鑒定技術研究[J].中國汽車，2020，（03），8-13.

[3]徐麗紅.國內外輪胎標準技術法規對比分析及我國輪胎性能檢測標準的發展趨勢[J]，中國橡膠，2008（4），19-23.

[4]陳少梅，王琳，陳雪梅等，輪胎安全相關法規標準的分析與研究[J].輪胎工業，2020（40），526-529.

[5]王海倫，余世明.汽車輪胎壓力智能檢測系統的無線傳輸[J]，電氣時代，2005（08），98-99.

[6]淺談汽車輪胎動平衡測試技術.陳偉泉.廣東創新科技職業學院，廣東 東莞 523960.

[7]張騫，劉樹偉. 關于爆胎汽車研究綜述[J]. 時代汽車，191-192.

[8]葉濤. 爆胎汽車動力學及其主動安全控制[D].? 江西理工大學，2018.

[9]侯秀敏. 爆胎車輛穩定性智能控制技術研究[D].山東理工大學，2018.

[10]曹智，爆胎車輛穩定性控制策略研究[D].重慶郵電大學，2019.