ISO 3691-22023 工业卡车.安全要求和验证.第2部分自行式可变伸缩卡车标准立项发展报告

工业卡车安全要求和验证第2部分：自行式可变伸缩卡车标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:IndustrialTrucks—SafetyRequirementsandVerification—Part2:Self-PropelledVariable-ReachTrucks摘要关键词：工业卡车；伸缩臂叉装车；安全要求；标准修订；ISO3691；稳定性验证；机械安全Keywords:Industrialtrucks;Variable-reachtrucks;Safetyrequirements;Standardrevision;ISO3691;Stabilityverification;Machinerysafety一、引言1.1研究背景自行式可变伸缩卡车（Self-PropelledVariable-ReachTrucks），即伸缩臂叉装车，是一种配备可伸缩臂架及多种属具（货叉、吊钩、作业平台等）的轮式工业车辆。它兼具叉车和起重机的功能特点，可在崎岖地形和有限空间内完成物料搬运、高空作业和货物装卸等操作，自20世纪80年代以来在全球范围内得到快速推广。根据国际叉车市场研究报告，2022年全球伸缩臂叉装车市场规模已超过60亿美元，年均增长率约为5.8%。然而，该类设备作业工况复杂、载荷状态多变，一旦设计或使用不当，极易发生倾翻、臂架断裂、货物坠落、人员挤压等严重安全事故。据国际劳工组织（ILO）统计，工业车辆相关事故约占全球职业事故总数的8%～10%，其中伸缩臂叉装车因重心高、惯性大，事故致死率显著高于普通平衡重式叉车。在此背景下，国际标准化组织ISO/TC110（工业车辆技术委员会）持续推动工业卡车安全标准的制修订工作，为全球工业车辆的设计、制造和使用提供统一的安全技术框架。ISO3691系列标准是工业卡车安全领域的核心标准体系，其第2部分专门针对自行式可变伸缩卡车做出规定。1.2标准立项的必要性原ISO3691-2:2016版本发布以来，国际社会对该类设备的安全认知不断深化，特别是以下新问题和需求亟需在标准层面予以回应：-混合动力与电动伸缩臂叉装车在市场上的占比逐年上升，其高压电气系统、电池安全及充电接口等需要补充完善安全要求；-操作员辅助系统（如稳定性监控系统、负载力矩限制系统、360°环境感知系统）在高端机型上逐步普及，但缺乏统一的技术要求和试验验证方法；-远程遥控及半自主/自主作业模式开始应用于特殊工况（如危险区域作业），对功能安全提出了新的挑战；-各国政府主管部门和行业组织对旧版标准中的稳定性试验方法、防护装置性能指标等提出了修订建议。因此，对ISO3691-2进行修订，及时纳入新技术条件下的安全要求，对保障人员安全、避免贸易技术壁垒、促进行业健康发展具有重大现实意义。二、标准概况2.1标准基本信息ISO3691-2:2023《工业卡车安全要求和验证第2部分：自行式可变伸缩卡车》由国际标准化组织（ISO）于2023年3月1日正式发布，是ISO3691系列标准中的第2部分。该标准取代了ISO3691-2:2016版本，是国际上自行式可变伸缩卡车安全要求领域最重要、最权威的技术规范性文件。2.2标准适用范围ISO3691-2:2023适用于以下类型的自行式可变伸缩卡车：-额定起重量不低于1,000kg（按ISO10896-1定义）；-配备伸缩式臂架，臂架末端可安装货叉、吊钩、作业平台等属具；-驾驶员乘坐操作（坐式或站式），可配置步行跟随模式；-动力源包括内燃机（柴油、汽油、液化石油气）、蓄电池（铅酸、锂离子等）及混合动力系统。该标准不适用于ISO3691-1中定义的普通平衡重式叉车、ISO3691-4中规定的无人驾驶工业卡车、ISO3691-5中规定的手动/半手动卡车以及ISO3691-6中规定的载重超过10,000kg的变型卡车，也不适用于主要设计用于土方作业的机械（由ISO20474系列覆盖）。2.3规范性引用文件ISO3691-2:2023引用了多项重要标准，主要包括：-ISO3691-1:2011（工业卡车安全要求和验证第1部分：自行式卡车（除无人驾驶卡车、可变伸缩卡车和载重卡车））-ISO10896-1（可变伸缩卡车稳定性试验）-ISO13564（工业卡车视野验证方法）-ISO13849-1（机械安全控制系统安全相关部件第1部分：设计通则）-ISO13850（机械安全急停功能设计原则）-ISO13857（机械安全防止上下肢触及危险区域的安全距离）-ISO12100（机械安全设计通则风险评估与风险减小）-ISO6055（工业卡车护顶架规范和试验方法）-ISO6292（工业卡车和牵引车制动性能和部件强度）-ISO13284（工业卡车叉臂尺寸和额定能力）-IEC60204-1（机械电气安全第1部分：通用要求）-ISO5010（土方机械轮胎式机械转向要求）-ISO3449（土方机械落物保护结构实验室试验和性能要求）-ISO3471（土方机械滚翻保护结构实验室试验和性能要求）-ISO19014（土方机械机械安全功能安全）-ISO6055:2023（工业卡车护顶架规范和试验方法）-ISO15870（工业卡车安全标志和图形符号）三、标准主要技术内容ISO3691-2:2023在结构上遵循ISO12100《机械安全设计通则风险评估与风险减小》所确立的风险评估方法论，按照危险识别→风险评估→风险减小的逻辑主线，对自行式可变伸缩卡车全生命周期的安全要求进行了系统规定。标准正文共分为以下主要技术章节：3.1术语和定义本章节对标准中涉及的専业术语进行了统一定义，包括但不限于：额定起重量、载荷中心距、最大提升高度、臂架角度、稳定器（支腿）、额定能力、操作员保护空间等。与旧版相比，新增了与自动化作业相关的术语定义，如"操作模式选择""辅助操作模式""限制运行状态"等。3.2危险列表标准采用列表方式（相关于ISO12100附录B），系统列举了自行式可变伸缩卡车在设计和使用中可能遇到的各类危险。危险列表涵盖以下类别：-机械危险：整机倾翻、臂架意外降下、货物坠落、剪切和挤压（臂架与车体之间、属具与地面之间等）、运动部件卷入、连接部件脱落、稳定器意外收回等；-电气危险：高压触电（电动/混合动力车型）、短路、电池热失控、静电放电等；-热危险：发动机及排气系统高温表面烫伤、液压系统高温油液喷射等；-噪声危险：长时间高噪声环境作业导致听力损伤；-振动危险：全身振动引起腰椎职业病；-辐射危险：电磁辐射、光辐射（如激光测距装置）对操作员的影响；-材料和物质产生的危险：液压油泄漏导致滑倒、废气中毒（CO等）、电池电解液灼伤等；-与使用环境相关的危险：照明不足、恶劣天气条件（冰雪、暴雨）、地面承载力不足、斜坡作业等；-人机工程学危险：操作员座椅不舒适导致疲劳、控制器件布局不合理导致误操作、视野不良导致碰撞等。该章节要求制造商在设计阶段即应对上述各类危险进行全面系统的识别和评估，并形成风险评估文件作为设计开发的技术证据。3.3安全要求和/或保护措施本章节是标准的技术核心，按照"本质安全设计→安全防护装置→补充保护措施→使用信息（警示标志及说明书）"的层级逻辑，规定了具体的安全要求和验证方法。3.3.1通用安全要求-控制系统：控制系统的安全相关部件应符合ISO13849-1的性能等级（PL）要求，关键安全功能（如臂架动作控制、制动控制、稳定器控制）应达到至少PLd的性能等级；电气系统应符合IEC60204-1的相关规定。-制动性能：行车制动、驻车制动和第二制动系统的性能要求应通过ISO6292规定的试验方法进行验证。-转向系统：应满足ISO5010的规定要求，确保在各种行驶速度下的转向安全性。-视野：应满足ISO13564的视野验证要求，确保操作员在主要作业方向具备充分的直接视野；对直接视野不足的区域，应通过辅助视野装置（后视镜、摄像头监视系统）予以弥补。3.3.2稳定性要求自行式可变伸缩卡车因其结构特点（高重心、变幅臂架），稳定性能是安全的核心指标。标准要求该类车辆应通过ISO10896-1规定的稳定性试验，包括：-额定载荷工况下的稳定性试验：在臂架处于最不利位置（最大幅度、最大高度）时，整机应保持稳定；-行驶状态稳定性试验：带载行驶、空载行驶、臂架不同姿态组合下的纵向和横向稳定性；-附加载荷稳定性试验：考虑风载荷、惯性力等附加载荷的影响；-稳定器使用状态下的稳定性试验：区分稳定器全伸、半伸和全缩三种工况。标准的出发点是确保车辆在制造商声明的操作条件下，无论臂架处于何种姿态，均不会发生倾翻。需要特别指出的是，ISO3691-2:2023对采用"使用稳定性控制系统（稳定性监控功能）"的车辆允许在特定条件下放宽静态稳定性裕度要求，但前提是该系统达到ISO13849-1中PLd及以上等级，且经过充分的可靠性验证。3.3.3臂架和属具安全要求-臂架结构件的设计计算应遵循公认的工程力学原理，考虑疲劳载荷谱，安全系数应符合相关设计要求；-臂架伸缩机构应设置防止意外回缩的锁止装置；-液压系统应设置过载保护阀（溢流阀）和防爆裂阀（管路防破裂阀或负载保持阀），防止因软管爆裂导致臂架/属具突然坠落；-属具（货叉、吊钩等）的安装接口应符合ISO13284的规定，并应设置防脱落的机械锁止机构；-属具更换系统应设计为在动力中断或液压系统失压时不能意外释放属具。3.3.4操作员保护结构-护顶架（FOPS）：当车辆额定起重量大于1,800kg或制造商声明可用于可能发生坠落物砸击的工况时，应安装符合ISO6055:2023的护顶架；-落物保护结构（FOPS）和滚翻保护结构（ROPS）：当车辆用于土方作业环境时，应按ISO3449和ISO3471的规定提供相应保护结构，并通过相应动态或静态试验验证。3.3.5电动和混合动力车辆的特殊安全要求这是2023版新增的重点内容之一，主要涵盖：-高压电气系统的绝缘、防护和紧急断电要求，应符合IEC60204-1相关要求；-动力电池（锂电池等）的热管理、过充保护、短路保护和热失控扩散防护要求；-充电接口和充电过程的特殊安全要求，包括充电时防止车辆移动的联锁措施；-高压部件（电缆、连接器）的防护等级要求（IP等级）以及在维护检修时的高压安全锁定程序。3.3.6操作员辅助系统和自动化功能的安全要求-稳定性监控系统（负载力矩限制系统）在超载或接近失稳状态时应发出声光报警，并自动限制危险方向动作；-配备远程遥控或半自主操作模式时，应满足ISO19014（土方机械功能安全）及其他适用标准的功能安全要求；-任何辅助操作模式不应完全替代操作员的必要判断，应设置明确的操作模式切换逻辑和指示；-自动化功能（如自动调平、自动限高）的介入不应产生新的不可接受的风险。3.3.7使用信息标准要求制造商应随机提供详尽的使用说明书（操作手册、维护手册），内容包括但不限于：-车辆的技术参数、额定能力和操作范围图表（载荷图）；-各类危险的安全警示信息和图示标志（符合ISO15870）；-日常检查和定期维护的项目、周期及方法；-安全操作规程和禁止事项；-应急处理程序（如臂架失控时的紧急下降方法）；-操作员培训建议。此外，车辆本体上应设置清晰可见的安全警示标志和铭牌，标明设备型号、序列号、额定载荷、制造日期等关键信息。四、与本标准配套关联的相关标准ISO3691-2:2023在ISO/TC110制定的工业车辆安全标准体系中处于核心地位，与其形成有机整体的相关标准如图1所示：|标准编号|标准名称|与本标准的关系||---------|---------|--------------||ISO3691-1|自行式卡车（除无人驾驶、可变伸缩和载重卡车）安全要求|兄弟标准，共享通用安全要求框架||ISO3691-4|无人驾驶工业卡车及其系统安全要求|兄弟标准，涉及自动化安全||ISO3691-5|手动/半手动卡车安全要求|兄弟标准，涉及手动操作||ISO3691-6|载重超过10,000kg的变型卡车安全要求|兄弟标准，涉及大吨位车型||ISO10896-1|可变伸缩卡车稳定性试验|核心配套标准，规定稳定性试验方法||ISO6055|护顶架规范和试验方法|配套标准，涉及操作员保护||ISO6292|制动性能和部件强度|配套标准，涉及制动安全||ISO13564|视野验证方法|配套标准，涉及操作员视野||ISO13849-1|控制系统安全相关部件|配套标准，涉及控制系统安全||ISO12100|机械安全设计通则风险评估|基础标准，提供方法论框架|这些标准相互配合，共同构成了自行式可变伸缩卡车从设计、制造、试验、使用到维护的全链条安全标准化体系。五、标准修订主要变化分析相较于ISO3691-2:2016，2023版标准在以下方面进行了重大修订和补充：5.1增加了电动与混合动力车型的安全要求随着锂电池技术和电动驱动技术在工业车辆领域的快速渗透，电动伸缩臂叉装车已在欧美市场占据显著份额。旧版标准主要针对内燃机车型进行安全规定，对高压电气系统、动力电池安全等方面的要求基本空白。2023版引入的电动/混合动力特殊安全要求填补了这一关键技术空白，对高压电击防护、热失控预防、充电安全等方面设立了与国际电工委员会标准相协调的要求。5.2纳入了稳定性增强系统和智能安全装置的要求现代高端伸缩臂叉装车普遍配备负载力矩指示系统或稳定性控制系统，旧版标准中对此类智能安全装置的技术要求和验证方法缺乏明确指引。新版标准首次以规范性条款明确了此类装置的PL等级要求、报警阈值和干预逻辑，使制造商有据可依进行开发和验证。5.3加强了稳定性要求的量化规定2023版对ISO108