Wymagania w zakresie wytrzymałości elementów konstrukcyjnych nadwozi pojazdów drogowych oraz urządzeń przeznaczonych do mocowania ładunków

Transkrypt

1 Mirosław Nader 1, Krzysztof Kielczyk 2 Politechnika Warszawska - Wydział Transportu, Instytut Transportu Samochodowego Wymagania w zakresie wytrzymałości elementów konstrukcyjnych nadwozi pojazdów drogowych oraz urządzeń przeznaczonych do mocowania ładunków 1. WPROWADZENIE W transporcie drogowym istnieje problem właściwego zabezpieczenia ładunków na pojazdach. Niniejsza praca ma na celu przedstawienie wybranych, aktualnie obowiązujących regulacji prawnych stosownych w Polsce oraz Europie odnoszących się do systemów mocowania przewożonych rzeczy. W artykule opisano przykładowe metody badań pojazdów takich jak: samochody, przyczepy oraz naczepy ciężarowe. Można z nich wyodrębnić m.in. takie techniki pomiaru jak: statyczne, dynamiczne, niszczące i zmęczeniowe. Problem właściwego zabezpieczenia ładunku jest bardzo istotny z punktu widzenia bezpieczeństwa ruchu drogowego, niestety dość często jest on marginalizowany przez przewoźników i spedytorów. 2. WSTĘP W Polsce najważniejszym aktem prawnym odnoszącym się do przepisów ruchu drogowego jest Ustawa z dnia 20 czerwca 1997 r. Prawo o ruchu drogowym (DZ. U. z 2012 r., poz z późn. zm.). Ustawa reguluje zasady ruchu na drogach publicznych oraz w strefach zamieszkania, warunki dopuszczenia pojazdów do tego ruchu, wymagania w stosunku do osób kierujących pojazdami i innych uczestników ruchu oraz zasady kontroli ruchu drogowego. Europejskie dokumenty, które przedstawiają i regulują kwestie mocowania i zabezpieczenia ładunku to m.in.: norma EN Securing of cargo on road vehicles Body structure of commercial vehicles Minimum requirements, norma EN Securing of cargo on road vehicles - Lashing points on commercial vehicles for goods transportation - Minimum requirements and testing, norma EN Load restraint assemblies on Road vehicles Safety, oraz norma ISO 27956:2009 Road vehicles Securing of cargo in delivery vans Requirements and test methods. Prawo niemieckie w zakresie prawidłowego zabezpieczenia ładunku regulowane jest m.in. przez normy z serii VDI Verein Deutscher Ingenieure 2700 ( Techniczne normy niemieckie Stowarzyszenia Inżynierów Niemieckich), Kodeks Drogowy (StVO) oraz Dyrektywę DCE 9.5 Daimler Chrysler Zabezpieczenie ładunku w transporcie nośników ładunku pojazdami użytkowymi w ruchu drogowym. W praktyce kwestie mocowania ładunku opierają się na doświadczeniu i przewidywaniu kierowcy czy też załadowcy. 3. AKTY PRAWNE WYMAGANIA I METODY BADAŃ 3.1. Prawo o ruchu drogowym DZ. U. z 2012 r. poz wraz z późn. zmianami [1] Ustawa zawiera ograniczenia i zalecenia odnoszące się do przewożonego ładunku na pojazdach uczestniczących w ruchu drogowym. Są to m.in. takie zagadnienia jak: zależność masy ładunku od dopuszczalnej / administracyjnej oraz konstrukcyjnej ładowności pojazdu, mocowanie ładunku, usytuowanie ładunku na pojeździe, oznakowanie ładunku ponadgabarytowego. 1 mna@wt.pw.edu.pl 2 krzysztof.kielczyk@its.waw.pl Logistyka 4/

2 3.2. PN EN 12642:2006 Zabezpieczenie ładunków na pojazdach drogowych Budowa pudeł pojazdów do przewozu towarów Wymagania minimalne [2] Norma europejska PN EN 12642:2006 dotyczy budowy pudeł pojazdów: przyczep, naczep oraz samochodów ciężarowych przeznaczonych do przewozu towarów o maksymalnej masie całkowitej większej niż 3500 kg. Norma zawiera minimalne wymagania dotyczące standardowych i konstrukcyjnie wzmocnionych pudeł pojazdów (ścian bocznych, przednich i tylnych) oraz wskazuje stosowne metody ich badań. Tabela. 1. Warunki badań statycznych zabudowy wg PN-EN 12642:2006 P siła (dan) pojazdu testowanego z dozwolonym ciężarem ładunku Źródło: Norma PN-EN 12642:2006. Rys. 1. Udział procentowy przykładanych sił do poszczególnych ścian zabudowy Źródło: Logistyka 4/2014

3 Fot. 1. Urządzenie badawcze (metoda statyczna) Fot. 2. Pęknięta ściana przednia zabudowy po badaniu Wynik badania Tabela. 2. Wynik badania ściany przedniej zabudowy Część składowa Ściana przednia naczepy Maksymalne obciążenie kg Kryterium zatwierdzenia Konstrukcja zabudowy nie powinna wykazywać trwałych deformacji ani innych zmian które wpływałyby negatywnie na użycie zgodnie z przeznaczeniem Ocena / Komentarz Wynik negatywny / Pęknięta ściana przednia zabudowy po osiągnięciu 60 % obciążenia W normie PN EN 12642:2006 ujęto dwie metody badawcze konstrukcji zabudowy: statyczną (fot. 1.) z użyciem miechów / poduszek pneumatycznych, oraz dynamiczną (fot. 3.) z użyciem akcelerometrów do badania przyspieszeń wybranych punktów zabudowy podczas dynamicznej próby jazdy pod obciążeniem. Obie metody stosowane są równolegle przez zainteresowane strony. Fot. 3. Próba dynamicznej jazdy (metoda dynamiczna) Źródło: Logistyka 4/

4 3.3. PN EN 12640:2002 Mocowanie ładunków na pojazdach drogowych Punkty mocowania na pojazdach używanych do przewozu towarów Minimalne wymagania i badania [3] W normie PN EN 12640:2002 zawarto minimalne wymagania i metody badań punktów mocowania zainstalowanych na pojazdach i przyczepach ogólnego użytku o płaskiej konstrukcji podłogi i o maksymalnej masie całkowitej większej niż 3,5 tony. Norma nie dotyczy: pojazdów zaprojektowanych i skonstruowanych wyłącznie do transportu ładunków luzem, pojazdów zaprojektowanych i skonstruowanych wyłącznie do przewozu ładunków specjalnych o szczególnych wymaganiach w zakresie mocowania ładunku. Każdy punkt mocowania na powierzchni ładunkowej powinien być zaprojektowany dla dopuszczalnej siły rozciągającej podanej w poniższej tabeli: Tabela 3. Dopuszczalna siła rozciągająca punktu mocowania ładunku w zależności od dopuszczalnej masy całkowitej pojazdu. Dopuszczalna masa całkowita (m) pojazdu Dopuszczalna siła rozciągająca punktu mocowania (kn)* 3,5 < m 7,5 8 7,5 < m m > * 1 kn = 100 dan Źródło: Norma PN-EN 12640:2002. Rys. 2. Urządzenie do badania wytrzymałości punktów mocowania ładunku 2262 Logistyka 4/2014

5 Fot. 4. Urządzenie badawcze widok z góry Fot. 5. Usytuowanie urządzenia na obiekcie badań Fot. 6. Przykład zerwanego punktu mocowania ładunku (negatywny wynik badania) Fot. 7. Przykład punktu mocowania ładunku o zwiększonej wytrzymałości Źródło: WIELTON S.A. - producent pojazdów, Wynik badania Tabela. 4. Wynik badania punktu mocowania ładunku Część składowa Punkt mocowania ładunku umieszczony w podłodze zabudowy Maksymalne obciążenie 25 kn Kryterium zatwierdzenia Po zakończeniu badania nie powinno występować żadne trwałe odkształcenie, powodujące pogorszenie funkcjonowania punktu mocowania Ocena / Komentarz Wynik negatywny / Zerwany punkt mocowania po osiągnięciu 75 % obciążenia Europejska norma PN EN 12640:2002 zawiera metodę badawczą z wykorzystaniem tzw. urządzenia próbnego (Rys. 2.) do badania wytrzymałości punktów mocowania ładunku. Mogą być one umieszczone w podłodze, w ścianie przedniej zabudowy lub w obrzeżu. Kryteria wytrzymałościowe sprecyzowano w normie, czasem jednak producent pojazdu sam narzuca podwyższone wymagania dla wyrobu (np. W przypadku transporu bimodalnego). Logistyka 4/

6 3.4. PN EN 12195:2011 Zestawy do utwierdzania ładnunków na pojazdach drogowych [4] Norma zawiera praktyczne rozwiązania mocowania ładunku o odmiennych gabarytach (różne rodzaje towarów w tym samym frachcie przewozowym). W/w normę opracowano na potrzeby m.in. oblicznia sił mocowania dla utwierdzania ładunków na pojazdach drogowych i kolejowych. Odnosi się ona również do transportu morskiego. Fot. 8. Przykład mocowania ładunków o różnych kształtach i rozmiarach Źródło: W normie PN EN 12195:2007 zawarto metody matematyczne dla różnych systemów zabezpieczenia ładunków na pojazdach drogowych. Można tu wyróżnić takie systemy jak: pasy mocujące (fot. 8.), liny, łańcuchy (Fot. 19.), odciągi, maty antypoślizgowe, siatki i inne ISO 27956:2009 Pojazdy drogowe Zabezpieczenie ładunków w samochodach dostawczych Wymagania i metody badań [5] Norma międzynarodowa ISO 27956:2009 ma zastosowanie dla wyposażenia pojazdów, służącego do zabezpieczenia ładunków w samochodach dostawczych o dopuszczalnej masie całkowitej do 7,5 tony. Zawiera minimalne wymagania i metody badań systemów zabezpieczania ładunków zapewniające zdatność do jazdy (w podejściu administracyjnym), w celu ochrony pasażerów przed obrażeniami wywołanymi przemieszczającym się ładunkiem. L S odległość pomiędzy punktami mocowania ładunku; Rys. 3. Wymagania dotyczące rozmieszczenia punktów mocowania ładunku w przestrzeni ładunkowej Źródło: ISO 27956: Logistyka 4/2014

7 F przykładana siła 1 przestrzeń pasażerska 2 przegroda 3 przestrzeń ładunkowa Rys. 4. Wymagania dotyczące wytrzymałości przegrody oddzielającej przestrzeń ładunkową od pasażerskiej Źródło: ISO 27956:2009. Fot. 9. Badanie przegrody (kraty) Fot. 10. Badanie przegrody test dużego stempla Wynik badania Tabela. 5. Wyniki badań przegrody oddzielającej przestrzeń ładunkową od pasażerskiej Część składowa Maksymalne obciążenie Kryterium zatwierdzenia Ocena Przegroda 4,1 kn przy użyciu stempla 50 mm x 50 mm Maksymalne odkształcenie 300 mm Wynik negatywny / Pęknięta górna część przegrody po osiągnięciu 65 % obciążenia Logistyka 4/

8 Metody badawcze o charakterze statycznym zawarte w dokumencie ISO 27956:2009 precyzują, w jaki sposób prawidłowo przeprowadzić badanie wytrzymałościowe systemów zabezpieczeń takich jak przegrody oddzielające przestrzeń ładunkową od pasażerskiej (Fot. 9.) oraz punkty mocowania ładunku, mające wpływ na bezpieczeństwo m.in. kierującego. Międzynarodowa norma i jej procedury badawcze, na dzień dzisiejszy są wykorzystywane w procesie homologacji całopojazdowej pojazdów, dla kategorii N VDI 2700 (data wydania ) [6] Wytyczne VDI przeznaczone są dla kierowców, właścicieli pojazdów i pracowników załadunkowych. Transport kolejowy, morski i lotniczy został wyłączony z zakresu niniejszych norm. Prawidłowe zastosowanie zasad technicznych, zawartych w niniejszych wytycznych zmniejsza ryzyko powstawania wypadków, wynikających z braku lub niewystarczającego zamocowania urządzeń zabezpieczających ładunek. Oprócz zagrożenia stratami ekonomicznymi i handlowymi, istnieje ryzyko obrażeń ciała, których można uniknąć. Sytuacje, w których kierowcy i postronni użytkownicy dróg zostają zagrożeni przez nieprawidłowo zabezpieczony na czas transportu ładunek, najczęściej pojawiają się wskutek wystąpienia sił poprzecznych działających podczas zmian warunków jazdy. Wytyczne niemieckie ściśle precyzują metody badawcze ze wskazaniem na różny rodzaj przewożonego ładunku np. kręgi stali, zmielony papier, opony czy też skrzynki z butelkami. Fot. 11. Mocowanie kręgów stali Źródło: Fot. 12. Wielofunkcyjna podłoga naczepy Źródło: Dyrektywa DCE 9.5 Daimler Chrysler Zabezpieczenie ładunku w transporcie nośników ładunku pojazdami użytkowymi w ruchu drogowym [8] Dyrektywa DCE to wymagania dla zabudowy wykorzystywanej do przewożenia materiałów, podzespołów, części i komponentów w koncernie Daimler Chrysler AG, obecnie Daimler AG. Obejmuje takie marki pojazdów jak: Mercedes - Benz, Smart, Maybach i inne. Metody badawcze uwzględniają normy europejskie [2], [3], jednak konstrukcja pojazdu musi być dodatkowo wyposażona m.in. we: wzmocniony dach, listwy ogranicznikowe palet, belki i klocki blokujące (fot. 13.) Logistyka 4/2014

9 Fot. 13. Klocki blokujące i listwy perforowane Źródło: Fot. 14. Belki blokujące i palety automotive na pojeździe Źródło: WIELTON S.A. 4. OZNAKOWANIE ZABUDOWY Zabudowy pojazdów spełniające stosowne wymagania wytrzymałościowe powinny być oznakowane we właściwy sposób. Jest to przydatne m.in. dla służb i organów kontrolnych a także zleceniodawcy w procesie przewozowym. Fot. 15. Oznakowanie zabudowy spełniającej wymagania wytrzymałościowe przykład. Źródło: WIELTON S.A. Logistyka 4/

10 5. SKUTKI BŁĘDNEGO ZABEZPIECZENIA ŁADUNKU [7] Na fotografii widać, że załadowca błędnie zabezpieczył ładunek płyty wiórowe. Podczas hamowania zestawu pojazdów: ciągnik siodłowy naczepa, zastosowane wzdłużnie i poprzecznie elementy zabezpieczające ładunek (plastikowe pasy), nie były w stanie zrównoważyć sił wynikających z przemieszczania się płyt do przodu. Nacisk był tak duży, że czołowa ściana naczepy oraz kabina ciągnika siodłowego uległy zniszczeniu. Kierowca nie przeżył wypadku. Fot. 16. Skutki niewystarczającego zabezpieczenia ładunku Źródło: Fot. 17. Skutki błędnego zabezpieczenia ładunku Źródło: Fot. 18. Przemieszczony ładunek - zagrożenie dla kierowcy Źródło: Fotografie nr 17 oraz 18 to dokumentacja z kolizji drogowej, gdzie uczestniczył pojazd na którym błędnie zabezpieczono przewożone rury gazowe. Konstrukcja naczepy oraz jej system mocowania zabezpieczała dostatecznie ładunek przed przemieszczaniem poprzecznym, lecz nie wzdłużnym. W wyniku hamowania, kumulacja takich nieprawidłowości jak: błędne mocowanie, niepełna ściana czołowa naczepy oraz szyba zamontowana w tylnej ścianie kabiny kierowcy, spowodowały przemieszczenie się ładunku do przodu. Na szczęście w zdarzeniu nikt nie odniósł obrażeń Logistyka 4/2014

11 6. PODSUMOWANIE Prawidłowe mocowanie ładunków jest istotną kwestią z punktu widzenia bezpieczeństwa ruchu drogowego. Obecnie, nie zawsze stosowane przepisy i wymagania kontrolno spedycyjne niejako wymuszają od przewoźnika posiadania m.in.: certyfikowanej zabudowy pojazdu (coraz częściej pod kątem konkretnego rodzaju ładunku: papier, stal, opony, zboże, skrzynki z butelkami, komponenty automotive), środków i systemów zabezpieczających ładunek, szkolenia kierowcy w zakresie mocowania ładunku. Nieprawidłowe zabezpieczenie ładunku stanowi duże zagrożenie dla kierowcy ale również dla innych użytkowników dróg i osób postronnych. Konsekwencje jakie wynikają z błędnie zabezpieczonego ładunku to m.in.: konieczność jego przeładowania na inny pojazd spełniający wymagania w/w norm, lub mandat karny nałożony przez służby kontrolne na drodze. Producenci zabezpieczeń i środków mocujących ładunki oferują całą gamę różnych urządzeń zabezpieczających ładunki, dostosowują również nadwozia pojazdów do łatwego mocowania środków zabezpieczających. Fot. 19. Współpraca łańcuch punkt mocowania, podczas utwierdzania ładunku Źródło: Fot. 20. Zastosowanie pasów mocujących Źródło: Logistyka 4/

12 Fot. 21. Poprzeczne belki blokujące i listwy perforowane Źródło: Z reguły wszystkie osoby zaangażowane w załadunek (i rozładunek) towarów są odpowiedzialne za prawidłowe ich zabezpieczenie. A zatem od ładowacza, kierowcy, właściciela pojazdu a także nadawcy i spedytora wymaga się podjęcia środków zabezpieczających ładunek. Racjonalnym jest więc uświadomienie w/w stronom o zasadności prawidłowego mocowania ładunków nie tylko z punktu widzenia doświadczenia i intuicji ale również merytoryki i kalkulacji. Streszczenie Niniejsza praca obejmuje problem właściwego zabezpieczenia ładunków na pojazdach wykorzystywanych w transporcie drogowym. Dotyczy ona regulacji prawnych stosowanych w Polsce oraz Europie. Przedstawia przykładowe metody badań pojazdów drogowych takich jak: samochody, przyczepy oraz naczepy ciężarowe. Problem właściwego zabezpieczenia ładunku jest bardzo istotny z punktu widzenia bezpieczeństwa ruchu drogowego, niestety dość często jest on marginalizowany przez przewoźników i spedytorów. W celu zmniejszenia zagrożeń wypadkowych podstawowe zasady ruchu drogowego zostały określone w Konwencji wiedeńskiej o ruchu drogowym z 1968 roku. W Polsce najważniejszym aktem pranym jest Ustawa Prawo o ruchu drogowym z dnia 20 czerwca 1997 r. z późniejszymi zmianami. Jej podstawowym celem jest zapewnienie bezpieczeństwa uczestników ruchu drogowego. W ruchu drogowym uczestniczą pojazdy transportujące ładunki i ludzi. Obowiązek prawidłowego zamocowania ładunku spoczywa na kierowcy. Pojazd powinien być tak zaprojektowany, aby ładunek można było skutecznie zamocować i bezpiecznie przewieźć. Do tej pory opisywana powyżej tematyka bezpieczeństwa w obowiązujących przepisach była marginalizowana. Obecne zapisy prawne uwzględniają potrzebę zmniejszenia liczby wypadków i ich ciężkości. Przewozy ładunków pojazdami ciężarowymi generują zagrożenia przemieszczania się w sytuacjach manewrów i kolizji. Przebudowy samochodów polegające na wydzielaniu przestrzeni ładunkowej za pomocą ściany odgradzającej przestrzeń pasażerską od ładunkowej wymagają oceny wytrzymałości ściany rozdzielającej. Metody badawcze obejmujące badania wytrzymałościowe, mające charakter niszczący zawarte są głównie w normach europejskich oraz wewnętrznych przepisach niemieckich. Uwzględniają one m.in. badania wytrzymałości: konstrukcji nadwozia, przegród oddzielających przestrzeń pasażerską od ładunkowej oraz punktów mocowania ładunku. Obserwowane zmiany przepisów w Unii Europejskiej oraz analiza wypadków wskazują na potrzebę stworzenia kompleksowej analizy wytrzymałościowej elementów pojazdów mających wpływ na bezpieczeństwo na drogach. Przeprowadzane testy pozwalają prowadzić prace rozwojowe nad doskonaleniem systemu bezpieczeństwa pojazdów (m.in. wprowadzanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych zabudów oraz weryfikowanie już istniejących). Opracowane metody badawcze umożliwiają też prowadzenie prac naukowych nad sposobami ograniczenia przemieszczania się środka ciężkości ładunku w trakcie procesu przewozowego. Właściwe zabezpieczenie ładunku jest jednym z podstawowych warunków zapewnienia bezpieczeństwa ruchu drogowego. Państwa członkowskie mają zaś różne podejście do egzekwowania zabezpieczenia ładunku. Słowa kluczowe: bezpieczeństwo ruchu drogowego, mocowanie i zabezpieczenie ładunku. Requirements for the strength of the road vehicles body structural components and devices used for cargo fixing 2270 Logistyka 4/2014

13 Abstract This work involves the problem of proper secured loads on vehicles used in road transport. It concerns the relationship of rights used in Poland and Europe. Illustrates an exemplary method of testing road vehicles such as cars, trailers and semi-trailers. The problem of proper securing of loads is very important from the point of view of road safety, but quite often it is marginal signaled by the carriers and shippers. Research problem and research methodology. In order to reduce the risk of accidents, basic traffic rules are defined in the "Vienna Convention on Road Traffic dated on In Poland, the most important act of the traffic law is " Road Traffic Act " of 20 June 1997, and last amended. Its basic aim is to ensure the safety of participants of traffic. The road traffic participates vehicles transporting cargo and people. The obligation to properly secure the load is on driver s side. The vehicles should be designed so that the load can be effectively and secure carted. So far the topics described above and safety regulations in force were marginalized. The current legal provisions take into account the need to reduce the number of accidents and their severity. Transport of goods by heavy vehicles generates risks their displacement in maneuver and collision situations. Car conversions involving the separation of cargo space with using the wall separates a passenger compartment require the strength tests of the separation wall. Research methods include strength tests, having the devastating character are contained mainly in European Standards and internal German Road Traffic Law. They includes testing of strength: body structure, partitions between passenger compartment and loading space, and lashing points. The observed regulations changes in the European Union and the analysis of accidents indicate the need of making of a comprehensive analysis of the testing vehicle components affecting safety on the road. Performed tests allow to conduct research and development to improve the vehicles system security (including the introduction of new design solutions and verification of existing ones). Developed research methods allow to perform scientific work over the methods of movement the gravity center of the load during the transport process. Proper securing of loads is one of the basic conditions for ensuring road safety. Member States have different approaches to the enforcement of the cargo security. Key words: road safety, fastening, securing of loads. LITERATURA [1] DZ. U. z 2012 r., poz wraz z późniejszymi zmianami, Prawo o ruchu drogowym, [2] PKN, PN EN Zabezpieczenie ładunków na pojazdach drogowych Budowa pudeł pojazdów do przewozu towarów Wymagania minimalne, 2006 r., [3] PKN, PN EN Mocowanie ładunków na pojazdach drogowych Punkty mocowania na pojazdach używanych do przewozu towarów Minimalne wymagania i badania, 2002 r., [4] PKN, PN EN Zestawy do utwierdzania ładunków na pojazdach drogowych, 2011 r., [5] PKN, ISO 27956:2009 Pojazdy drogowe Zabezpieczenie ładunków w samochodach dostawczych Wymagania i metody badań, 2009 r., [6] [7] [8] Dyrektywa DCE 9.5 Daimler Chrysler Zabezpieczenie ładunku w transporcie nośników ładunku pojazdami użytkowymi w ruchu drogowym, 2008 r., [9] Leon Prochowski, Andrzej Żuchowski, Technika transportu ładunków, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, 2009 r., [10] European Best Practice Guidelines on Cargo Securing for Road Transport - European Commission, Directorate-General for Energy and Transport, [11] Logistyka 4/