ISO 101912021 乘用车轮胎 - 验证轮胎能力 - 实验室测试方法标准立项发展报告

乘用车轮胎验证轮胎能力实验室测试方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PassengerCarTyres—VerifyingTyreCapabilities—LaboratoryTestMethods摘要轮胎作为汽车与路面唯一的接触界面，其性能直接影响车辆的安全性、操控稳定性、燃油经济性与乘坐舒适性。随着全球汽车工业向电动化、智能化、网联化方向加速转型，轮胎产品的技术迭代周期显著缩短，对实验室条件下的轮胎性能验证方法提出了更高要求。ISO10191:2021《乘用车轮胎—验证轮胎能力—实验室测试方法》由国际标准化组织（ISO）发布，是当前全球乘用车轮胎实验室性能验证领域最具权威性的方法标准之一。该标准系统整合了轮胎尺寸测定、强度试验、脱圈阻力试验、无内胎轮胎气密性试验、耐久性试验以及高速性能试验等核心测试程序，为轮胎制造商、检测机构及整车企业提供了统一的实验室评估框架。本报告系统梳理了该标准的立项背景、发展历程、主要内容与技术要点，深入分析了其对我国轮胎产业标准体系建设、产品质量管控和国际贸易的深远影响，并结合当前新能源汽车和智能轮胎技术发展趋势，提出了若干标准化建议，以期为我国轮胎标准化工作及相关技术研发提供参考。关键词：乘用车轮胎；实验室测试；轮胎性能验证；国际标准；ISO10191；耐久性试验；高速性能试验Keywords:Passengercartyres;Laboratorytesting;Tyrecapabilityverification;Internationalstandard;ISO10191;Durabilitytest;High-speedperformancetest一、引言1.1研究背景轮胎是汽车的重要组成部分，其性能质量直接关系到行车安全与驾乘体验。在全球范围内，乘用车轮胎的年产量超过15亿条，市场规模庞大且持续增长。轮胎产品既要满足不同气候条件、路面状况和驾驶工况下的复杂使用需求，又须在安全性、经济性和环保性之间取得平衡。如何科学、准确、可重复地评估轮胎的综合性能，成为全球轮胎行业和相关标准化组织长期关注的核心议题。实验室测试方法是轮胎性能验证的主要手段，相比道路测试具有可控性好、重复性高、测试周期短、成本较低的优点，特别适用于产品研发阶段的方案筛选、质量控制中的一致性检验以及法规符合性验证。然而，不同国家和地区的轮胎实验室测试方法在测试条件、设备要求、试验程序和判定准则等方面存在差异，给国际贸易和技术交流带来了障碍。因此，制定统一的国际实验室测试方法标准具有重要的现实意义。1.2标准立项的必要性在ISO10191:2021之前，全球范围内虽然已有部分区域性标准或企业标准涉及轮胎实验室测试，但缺乏一套系统完整、国际通用的方法标准。各主要轮胎生产国（如中国、美国、日本、德国等）的测试方法和评价体系各有侧重，导致同一轮胎产品在不同国家测试可能得出不同的性能评价结果。这种不一致性不仅增加了轮胎制造商的检测成本，也给消费者的产品选择带来困扰。此外，随着轮胎新材料、新结构、新工艺的不断涌现，特别是子午线轮胎的全面普及和缺气保用轮胎、自密封轮胎、静音轮胎等新型轮胎产品的推出，原有测试方法的适用性和准确性面临新的挑战。ISO10191标准的制定和修订，旨在通过整合全球轮胎行业的先进技术经验和测试实践，建立一套全面、科学、可操作的实验室测试方法体系，为全球轮胎行业提供统一的技术语言和评价依据。二、标准概述与发展历程2.1标准基本信息-标准编号：ISO10191:2021-标准全称：乘用车轮胎—验证轮胎能力—实验室测试方法（Passengercartyres—Verifyingtyrecapabilities—Laboratorytestmethods）-发布机构：国际标准化组织（ISO）-发布日期：2021年8月9日-标准状态：现行有效-ICS分类号：83.160.10（道路车辆轮胎）-适用对象：乘用车充气轮胎（含备胎）-语言版本：英语（另有法语版本）2.2标准发展历程ISO10191标准的制定历程可追溯至20世纪80年代末期。随着子午线轮胎在全球范围内的快速普及，原有的斜交胎测试方法已不再适用，国际社会迫切需要一套适应新型轮胎结构的实验室测试方法标准。-首版发布（1993年）：ISO10191:1993首次发布，确立了乘用车轮胎实验室测试的基本框架，涵盖轮胎尺寸测定、强度试验和脱圈阻力试验等基础项目。-第一次修订（1997年）：ISO10191:1997进行了首次技术修订，增加了无内胎轮胎气密性试验方法，并优化了强度试验的程序细节。-第二次修订（2010年）：ISO10191:2010在总结全球轮胎行业十余年实践经验的基础上，对试验条件、设备精度要求及结果判定准则进行了全面修订，新增耐久性试验和高速性能试验的详细规程。-最新修订（2021年）：ISO10191:2021为当前最新版本，本次修订充分考虑了新能源汽车发展对轮胎性能的新要求，以及轮胎技术的最新进展，对测试负荷、充气压力、试验温度等关键参数进行了优化调整，并进一步明确了试验报告的格式要求。2.3标准的国际地位与引用情况ISO10191已被全球多个国家和地区的标准化机构采纳或参考。联合国欧洲经济委员会（UN/ECE）的R30法规（关于乘用车轮胎批准的统一规定）、R54法规（关于商用车轮胎的统一规定）均参考了ISO10191的测试方法。我国GB/T4502《乘用车轮胎性能试验方法》等国家标准也参照了ISO10191的技术内容。此外，该标准被国际主要轮胎制造商（如米其林、普利司通、固特异、大陆马牌等）用作内部实验室测试的基准方法。三、标准主要内容与技术分析3.1标准框架结构ISO10191:2021在结构上分为以下主要章节：1.范围：明确标准适用于乘用车充气轮胎（包括临时备用轮胎）的实验室性能测试，不适用于轮胎翻新和修补后的测试。2.规范性引用文件：列出实施本标准所必需引用的其他国际标准，包括ISO4000-1（乘用车轮胎与轮辋）、ISO4223-1（轮胎术语与定义）等。3.术语和定义：对标准中使用的专业术语进行明确定义，如"轮胎能力"、"最大负荷能力"、"速度级别"等。4.试验设备要求：对试验机、充气设备、测温装置等提出精度和控制要求。5.试验条件：规定标准环境温度（25℃±5℃）、轮胎充气压力允差（±10kPa）等基本条件。6.具体试验方法：包含五个核心试验程序，见表1。3.2主要试验方法说明|试验项目|试验目的|核心测试条件|主要评价指标||---------|---------|------------|------------||轮胎尺寸测定|验证轮胎充气后的外形尺寸是否符合设计规格|标准轮辋，规定充气压力，室温放置≥24h|断面宽度、外直径||强度试验|评估胎面/胎侧抵抗外物冲击的能力|规定直径压头，逐步加载至规定值或轮胎破坏|破坏能量（J）||脱圈阻力试验|评估胎圈在轮辋上的保持能力|规定加载机构，无内胎轮胎|脱圈阻力值（N）||耐久性试验|模拟持续行驶条件下的结构耐久性能|转鼓试验机，阶梯负荷，规定转速|完成时间或行驶距离||高速性能试验|验证高速行驶下的安全性能|逐步升速，规定负荷|达到的最高速度|（表1：ISO10191:2021主要试验项目汇总）3.3技术要点分析3.3.1试验负荷与充气压力的确定标准的科学性很大程度上体现在试验负荷和充气压力的合理确定上。ISO10191:2021规定，试验负荷和气压须依据轮胎的负荷指数和速度符号来确定。对于标准型乘用车轮胎，耐久性试验通常按最大负荷能力的80%作为初始试验负荷，并以一定梯度递增；高速性能试验负荷则为最大负荷的80%且对应充气压力须高于标准值20-30kPa，以模拟高速行驶时轮胎的附加动负荷。2021版标准特别关注了新能源汽车（尤其是纯电动汽车）的应用需求。由于电动汽车因电池组导致整车质量较大，且瞬时扭矩输出远超传统燃油车，因此标准在耐久性试验中增加了对高负荷系数的考虑，允许根据轮胎的标称负荷能力适当调整试验负荷值。3.3.2胎温测量的关键作用修订版标准强化了胎温（包括内胎空气温度和胎体温度）的监测要求，将其作为判定试验有效性的重要依据。标准要求试验前在轮胎与轮辋组装并充气后，须在试验温度环境中调节不少于3小时，使轮胎温度与环境温度达到平衡。耐久性试验结束后须测量内胎温度，以确认轮胎未因异常过热而影响试验结果的可靠性。3.3.3失效判定准则标准对试验失效定义了明确的判定条件：（1）轮胎发生脱层、胎面/胎侧剥离、帘线断裂等结构性损坏；（2）轮胎气压急剧下降（低于初始气压的70%）；（3）轮胎出现明显的气密性丧失。这些判定准则为测试结果的一致性提供了保障。四、标准修订的背景与动因4.1全球轮胎技术发展推动近十年来，全球轮胎技术经历了深刻变革。一方面，新型橡胶复合材料（如高分散性白炭黑配方）、新型骨架材料（如高模量人造丝、芳纶纤维）和先进制造工艺的广泛应用，使轮胎的综合性能获得了显著提升；另一方面，缺气保用轮胎（Run-FlatTyre）、自密封轮胎（Self-SealingTyre）、静音轮胎（SilentTyre）等差异化产品的市场化进程加快，对相应的测试方法提出了差异化需求。2010版标准中的部分测试负荷和条件设置已难以全面覆盖新产品的能力验证需求，亟须修订。4.2新能源汽车产业发展的拉动作用新能源汽车（尤其是纯电动汽车）在全球范围内的快速普及是推动ISO10191:2021修订的重要产业背景。电动汽车与传统燃油车在动力特性、质量分布、扭矩输出模式等方面存在显著差异：-整车质量更大：动力电池使整车质量比同级燃油车超出约20%~30%，轮胎承受的静态负荷和动态负荷均显著增大；-瞬时扭矩更大：电机可在零转速输出最大扭矩，对轮胎的驱动性能、耐磨性能提出更高挑战；-噪声要求更高：电动车没有发动机噪声的掩蔽效应，对轮胎滚动噪声的控制提出了更高要求；-续航里程敏感：滚阻每降低10%，电动车续航可提升约3%~5%，低滚阻轮胎的测试需求日益突出。这些变化要求标准在负荷设定、试验程序等方面做出相应的调整和优化。4.3国际法规协调与贸易需求随着全球轮胎贸易规模的持续扩大，不同国家和地区的认证制度和技术法规对轮胎测试方法的要求需要进一步协调。ISO10191作为国际公认的实验室测试方法标准，其修订有助于消除技术性贸易壁垒，降低轮胎产品跨国认证的重复检测成本。五、主要参与单位介绍ISO10191:2021的制修订工作由ISO/TC31（轮胎、轮辋和气门嘴技术委员会）下属的SC3（乘用车轮胎分技术委员会）负责组织，具体由WG4工作组（轮胎测试方法工作组）承担起草工作。ISO/TC31/SC3/WG4工作组汇集了来自全球主要轮胎制造企业、汽车整车企业、独立检测机构、科研院所及标准化机构的资深专家。工作组召集人由国际轮胎巨头企业的技术专家轮流担任。参与标准起草的核心成员包括：-法国米其林集团（Michelin）：在轮胎耐久性测试和高速性能测试领域拥有深厚的技术积累，承担了标准中试验程序优化和参数验证的主要工作；-日本普利司通株式会社（Bridgestone）：在轮胎结构力学分析和失效模式研究方面贡献了大量试验数据；-德国大陆集团（Continental）：在新能源汽车轮胎测试方面提供了前沿的技术支持和场地资源；-美国固特异轮胎橡胶公司（Goodyear）：在轮胎强度测试和脱圈阻力测试方法的精度提升方面发挥了关键作用；-中国全国轮胎轮辋标准化技术委员会（SAC/TC19）：作为ISO/TC31的P成员，中国专家积极参与了各阶段草案的评议工作，反映了中国轮胎产业的测试实践和标准化诉求，特别是在负荷指数与充气压力匹配关系方面提出了多项建设性意见。以下重点介绍中国全国轮胎轮辋标准化技术委员会（SAC/TC19）在ISO10191标准制修订中的参与情况与技术贡献。中国全国轮胎轮辋标准化技术委员会（SAC/TC19）成立于1984年，是国家标准化管理委员会直接领导的全国性专业标准化技术组织，秘书处设在北京橡胶工业研究设计院有限公司。SAC/TC19对口负责国际标准化组织ISO/TC31的工作，承担着组织制修订轮胎、轮辋、气门嘴等领域国家标准和行业标准的重要职责。在ISO10191:2021修订过程中，SAC/TC19一方面积极组织国内轮胎骨干企业、检测机构和高校科研单位对标准草案进行深入研讨，系统梳理了国内在轮胎实验室测试方面的实践经验和技术数据，为标准修订提供了翔实的中国数据支撑；另一方面，中国专家代表全程参加了ISO/TC31/SC3多次国际工作会议和WG4工作组会议，在试验负荷分级、充气压力允差、耐久性试验载荷谱设计等关键议题上提出了具有建设性的中国方案。特别是在新能源汽车轮胎测试需求方面，来自中国的专家组结合国内新能源汽车产业快速发展的实际情况，提供了大量基于实际使用工况的统计数据和试验案例，推动了标准在负荷调整和试验程序优化方面的改进。此外，SAC/TC19积极推动ISO10191标准在我国的转化实施工作，组织完成了与之对应的国家标准GB/T4502的修订，确保国际标准在我国的有效落地，促进了国内轮胎检测能力与国际先进水平的接轨。六、标准实施的行业影响与建议6.1对轮胎行业的影响ISO10191:2021的实施对全球轮胎行业产生了深远影响。首先，统一的测试方法为不同制造商之间的产品性能比较提供了可靠的技术基准，有助于建立更加公平的市场竞争环境；其次，科学完善的测试体系能够更加准确地甄别轮胎产品的性能差异，引导企业加大技术研发投入，推动产品向高性能、高品质方向发展；最后，对于出口型企业而言，遵循ISO10191标准有助于简化目标市场的认证流程，降低贸易成本。6.2对中国轮胎产业的应用价值中国是全球最大的轮胎生产国和出口国，年产轮胎约占全球总量的40%。ISO10191:2021对中国轮胎产业的借鉴和指导意义尤为突出：-助力出口贸易：标准作为国际贸易中广泛引用的技术文件，有助于国内企业更好地对接国际市场需求，增强出口产品的市场准入能力；-推动质量提升：系统引入国际先进的实验室测试理念和方法，促进企业完善自身检测能力体系建设；-对接新能源趋势：标准中面向新能源汽车轮胎负荷特性和扭矩特性的更新内容，为国内企业开发适配新能源车型的高性能轮胎提供了明确的技术指引。6.3对策建议1.强化标准转化与实施：建议国内相关标准化技术机构加快ISO10191:2021与国家标准GB/T4502的对标分析，适时修订国家标准以满足最新技术要求。2.推进实验室能力建设：鼓励轮胎骨干企业和第三方检测机构对标ISO10191的设备精度要求，加大高速转鼓试验机、耐久性试验设备等关键装备的投入力度。3.深化国际标准合作：加强与ISO/TC31的沟通互鉴，支持更多中国专家深度参与国际标准制修订工作，提升中国轮胎行业在国际标准化事务中的话语权和影响力。4.开展新能源轮胎专题研究：积极研究覆盖新能源汽车轮胎特殊需求的测试方法和评价体系，为后续国际标准提案储备技术基础。七、结论与展望ISO10191:2021作为乘用车轮胎实验室测试方法的国际权威标准，系统构建了覆盖尺寸、强度、脱圈阻力、气密性、耐久性及高速性能六大维度的测试方法体系，为全球轮胎行业的性能验证和质量控制提供了统一的技术准则。该标准的最新修订充分体现了全球轮胎技术发展趋势和新能源汽车产业发展需求的深度融合，彰显了国际标准化工作对产业变革的敏锐响应。展望未来，随着智能轮胎、数字化轮胎技术的兴起，轮胎传感器的集成将推动实验室测试向测试对象范围更广、数据采集智能化程度更高、失效机理分析更深入的方向演进。与此同时，碳中和和可持续性发展目标的确立，也可能促使实验室测试方法在评估轮胎滚动阻力、磨损颗粒排放和材料可回收性等方面的功能不断拓展。中国作为全球最大的轮胎生产国和重要的标准化参与者，应当持续关注并积极参与ISO10191标准的后