从公交车上的水桶看R111对罐车侧倾稳定性的要求

1.罐车内部的原理

2.R111对罐车侧倾稳定性的要求

3.侧倾台测试程序

1.罐车内部的原理

有一次在商丘出差坐公交车，当时坐在了第一排，因为是始发站，司机拖完车就把水桶放在了我的旁边。水桶里有大半桶水，随着车辆运行，水桶里的水开始摇晃，不一会就溅了出来。

我让司机停车，把水桶里的水倒出去，司机并没有停车，而是说你把座位上的空瓶子扔进去就行了。我将信将疑的把两个空矿泉水瓶扔了进去，结果水真的就没再溅出来。

 这究竟是什么原理呢？

事实上这就是用矿泉水瓶，将水桶表面一整个完整的水面分割成多个水面，来达到减缓水面摇摆幅度的做法。

一个自由、完整的水面在摇晃时候是作为一个整体来晃动，那么在水面边缘就会产生比较大的上下震动，这就会使得水泼出来。

但是在水面放入了漂浮物体后，这些漂浮物体就分割了水面，使得水桶里的水实际上是在每一个小的水面上震动，这样边缘上下震动的幅度就会减小，水就不容易泼出来了。

还记得小时候父亲给玉米、小麦打农药，我和爷爷负责给父亲抬水，道路崎岖泥泞，一老一小，一高一低，水桶晃来晃去却没有洒出来，应该就是得益于爷爷每次都会往桶里放几片大树叶子！

这些漂浮的树叶分割了水面，使得桶里的水实际上是在每一个小的液水面上震动，这样边缘上下震动的幅度就会减小，且每个单元内液体振动的固有频率较高，区别于步行的频率，也就不容易泼出来了。

其实，这种分割液面减小振幅的原理在油罐车、运鱼车等液体运输方面有比较大的运用。油罐车内部的油因为晃动会造成车辆行驶不稳，于是有一种发明就是在油罐车内部加上网格状结构，这样可以在基本不影响容积的情况下有效减少油料的晃动。运鱼车上一般也是分箱运输而不是整体一个大水池来运输，目的就是为了减少晃动造成的泼溅。

2.R111对罐车侧倾稳定性的要求

罐车作为一种相对高效率和低成本的运输工具，在液体货物运输市场中几乎占据不可替代的地位。但该类车辆除了具有承载重、质心高、体积大等显著不利因素外，在紧急避障或高速转弯等极端操纵工况下，贮罐内液体晃动极易与车体运动产生复杂的耦合效应，并导致车辆发生失稳、侧滑或侧翻等交通事故，从而造成人员伤亡、经济损失和环境污染等重大事故。统计数据表明，侧翻是该类车辆发生交通事故中最主要的类型，尤其在高速公路转弯路段。

为了降低事故率，联合国专门出台了UN ECE R111法规，对N类和O类罐车的侧倾稳定性提出了要求。国标《GB 28373-2012 N类和O类罐式车辆侧倾稳定性》也对N类和O类罐车的侧倾稳定性提出了明确要求。

罐车侧倾稳定性要求

罐车应经过：

（a）按照本规例附件3进行的模拟非振动稳态转向的倾斜台试验；或

（b）按照本规例附件4的横向稳定性计算作为替代。如有任何疑问或争议，应使用倾斜台试验。

稳定性标准：

（a）倾斜台试验：

车辆的静态侧翻稳定性应确保，在两个倾斜方向的所有试验中都达到了23°的倾斜角时，不会超过发生翻车的点。

如果车辆在特定方向（右侧或左侧）的三个测试中的一个中失败，则允许进行一次连续（重新）测试。

（b）稳定性计算方法：

车辆的侧翻稳定性须使其在侧向加速度达到4m/s²时，不会超过发生翻车的点。

特殊要求：

在正常使用过程中不打算接触的车辆部件之间不得发生接触。

3.测平台测试程序

1 定义

“侧翻阈值”：是指车辆一侧的所有车轮与倾斜台面失去接触的瞬间。

2 一般条件

2.1 倾斜台面

应使用刚性表面。在测试期间，轮胎可以靠在安全块或台阶上，以防止侧滑，前提是安全块不影响测试结果。

2.2 风力条件

如果倾斜台放在室外，横向风速不得超过3m/s，总风速不得超过5m/s。

2.3 轮胎

在满载状态下，轮胎应充气至车辆制造商为测试车辆规定的压力。在寒冷状态下充气压力的公差为2%。

2.4 操作组件

2.4.1 可能影响本试验结果的所有操作部件（例如弹簧和其他悬架部件的状态和设置以及悬架几何形状）应符合制造商的规定。

2.4.2 高度调平系统（可调悬架）应在实际倾斜过程中停用（保持在静态值），以避免悬架在倾斜过程中充气/放气。可能需要停用从一侧到另一侧的交叉耦合。对于响应时间不到一秒钟的非常短的调平系统，可以例外。

3 测量精度

3.1 倾斜工作台角度的测量精度应优于0.3°。

4 非动力驱动车辆（O类）

4.1 如果车辆是中轴挂车，则可以使用动力驱动车辆进行测试。可以使用任何具有适当耦合系统和高度的动力驱动车辆、替代品或支架，因为这不会影响结果。

4.2 如果车辆是半挂车，则应使用拖拉机或替代品对车辆进行测试。拖拉机/替代品将影响结果，因此应使用[参考拖拉机/替代品]。

5 车辆装载条件

标准试验条件是载货车辆的最大负载。在这种最大负载条件下，罐车应满载，不超过最大授权质量和最大授权轴载荷。

如果罐车承载的正常载荷被归类为危险类型，则可以用水或其他非危险测试载荷代替。如果标准测试条件（a）满载或（b）最大质量不能用此测试载荷满足，则：

（a）储罐的填充系数在100%至70%之间是可以接受的。如果在70%的最小填充系数下，总质量和/或轴载荷仍超过最大授权质量和最大授权轴载荷，则应使用密度较低的试验载荷。储罐质量（包括试验载荷）在各轴之间的分布应与最大载荷状态成比例。配有隔室的罐体应差速装载，以使每个轴或轴组的重心高度尽可能接近实际重心高度。

（b）车辆制造商须发出计算结果，为较轻的试验负载提供新规定的最大倾斜角。

6 安全

应使用约束装置防止最终翻转，但其布置应不干扰试验。

7 测试程序

该程序包括非常缓慢地增加倾斜台角度，直到所需的最大角度或翻滚阈值。车辆应在与倾斜台轴线平行的直线上进行测试，以确保轴纵向中心线偏离没有超过25毫米。

车辆的所有可转向轴应锁定，以防止轴横向移动和/或车轮在转向方向上转动。此外，车辆应在纵向上固定，以防止向前和向后移动，前提是固定方法不影响测试结果。

车辆应以0.25°/s或更低的速度倾斜。

车辆应逐渐向车辆纵向中心线的右侧和左侧倾斜三次。由于车辆悬挂系统和耦合部件中的粘滑影响，车辆应在测试之间从工作台上移开，并四处行驶以“随机化”和“均衡化”粘滑和滞后的影响。