吳 俊， 楊 超

(重慶車(chē)輛檢測(cè)研究院 國(guó)家客車(chē)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心， 重慶 401122)

汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能是汽車(chē)整車(chē)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件研發(fā)中必須測(cè)試的項(xiàng)目，我國(guó)的汽車(chē)公告檢驗(yàn)中也包含了汽車(chē)轉(zhuǎn)向性能的測(cè)試。本文對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)現(xiàn)行國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，提出國(guó)內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)急需修訂的建議。

1 國(guó)內(nèi)外汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)差異

目前，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的汽車(chē)轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)主要為GB 17675-1999《汽車(chē)轉(zhuǎn)向系 基本要求》[1]，GB 7258-2017《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》[2]中對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也有規(guī)定；國(guó)外現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要是歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)制定的ECE R79《汽車(chē)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》[3]。GB 17675-1999適用于M、N類(lèi)汽車(chē)，從2000年實(shí)施以來(lái)，期間未修訂；ECE R79適用于M、N、O類(lèi)汽車(chē)，適用范圍更廣，ECE R79最近一次修訂是2017年，比較符合汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展需求。

1.1 故障提示

ECE R79規(guī)定：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了純機(jī)械方面的故障，應(yīng)當(dāng)以聲、光的形式給駕駛員提示；對(duì)于掛車(chē)，可以使用機(jī)械方面提示。車(chē)輛行駛過(guò)程中方向盤(pán)的振動(dòng)和轉(zhuǎn)向力突增也可以作為故障提示信息。國(guó)標(biāo)中沒(méi)有相應(yīng)規(guī)定。

1.2 結(jié)構(gòu)規(guī)定

GB 17675-1999僅對(duì)“轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的外觀不應(yīng)有銳角，不得與其他零部件產(chǎn)生干涉”等做了規(guī)定。ECE R79對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常操作時(shí)的零部件干涉以及故障報(bào)警等做了規(guī)定，還對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)造是否能承受車(chē)輛正常行駛時(shí)所受到的作用力和振動(dòng)都有試驗(yàn)要求。

1.3 轉(zhuǎn)向回正能力

GB 17675-1999和ECE R79都要求汽車(chē)轉(zhuǎn)向車(chē)輪應(yīng)有自動(dòng)回正能力，以確保汽車(chē)保持穩(wěn)定的直線行駛，但GB 17675-1999只是主觀評(píng)價(jià)，沒(méi)有試驗(yàn)要求。而ECE R79則有相應(yīng)的試驗(yàn)要求：將車(chē)輛方向盤(pán)轉(zhuǎn)角設(shè)置為單側(cè)轉(zhuǎn)角行程的一半，并以大于10 km/h的車(chē)速行駛，在松開(kāi)方向盤(pán)的情況下，車(chē)輛須維持在原來(lái)的回轉(zhuǎn)圓軌跡或者曲率半徑更大的軌跡，若回轉(zhuǎn)圓軌跡逐漸縮小，則判定無(wú)轉(zhuǎn)向回正能力。

1.4 最大轉(zhuǎn)向力和機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)間

GB 17675-1999和ECE R79對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大轉(zhuǎn)向力和機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)間都有相應(yīng)規(guī)定，具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

GB 17675-1999對(duì)于所有車(chē)型的轉(zhuǎn)向力統(tǒng)一作了規(guī)定。相對(duì)于GB 17675-1999的籠統(tǒng)，ECE R79針對(duì)不同的車(chē)型分別在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正常和故障情況(一般指助力失效)下規(guī)定了不同的轉(zhuǎn)向半徑和轉(zhuǎn)向力，如表2所示。對(duì)試驗(yàn)車(chē)輛轉(zhuǎn)向力的確定，ECE R79也規(guī)定持續(xù)作用時(shí)間小于0.2 s的力不計(jì)入結(jié)果。這相當(dāng)于給采集的力進(jìn)行了一次濾波，排除了干擾，使試驗(yàn)結(jié)果更加接近實(shí)際。

表1 道路試驗(yàn)條件及限值對(duì)比

表2 ECE R79對(duì)轉(zhuǎn)向力和機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)間限值

注：①若轉(zhuǎn)向半徑達(dá)不到12 m，試驗(yàn)可在方向盤(pán)處于最大轉(zhuǎn)角位置時(shí)進(jìn)行； ②對(duì)于非鉸鏈?zhǔn)狡?chē)采用2根或2根以上的轉(zhuǎn)向車(chē)軸，最大轉(zhuǎn)向力為500 N，隨動(dòng)轉(zhuǎn)向除外。

隨著助力轉(zhuǎn)向的普及以及轉(zhuǎn)向器零部件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，現(xiàn)在汽車(chē)的轉(zhuǎn)向操作越來(lái)越輕便，操縱力遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)要求。相比之下，歐標(biāo)規(guī)定的情況和限值更加接近實(shí)際，更適應(yīng)現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展。

1.5 對(duì)掛車(chē)的規(guī)定

GB 17675-1999規(guī)定：掛車(chē)以規(guī)定車(chē)速行駛時(shí)，駕駛員必須能在不做異常轉(zhuǎn)向修正的條件下保持汽車(chē)直線行駛。ECE R79也有類(lèi)似的規(guī)定，但增加了車(chē)輛外擺值的測(cè)試方法及限值。我國(guó)則將車(chē)輛外擺值的規(guī)定集中在了GB 1589-2016[4]標(biāo)準(zhǔn)中。

ECE R79規(guī)定：汽車(chē)列車(chē)以車(chē)速為5 km/h穩(wěn)定狀態(tài)行駛，牽引車(chē)的前外緣沿著半徑為25 m圓軌跡行駛時(shí)，測(cè)量掛車(chē)后部外緣所形成的圓弧。在相同條件下，車(chē)輛以(25 ± 1)km/h的速度重復(fù)此過(guò)程。在這2次試驗(yàn)中，后者所形成的圓弧不應(yīng)超出其在5 km/h車(chē)速形成圓弧外緣0.7 m 以上。且以車(chē)速為(25 ± 1)km/h行駛時(shí)，掛車(chē)后部外緣所形成的圓弧在該圓軌跡的切線延長(zhǎng)線40 m范圍內(nèi)，掛車(chē)任何部分的軌跡都不能超過(guò)該切線0.5 m范圍。這一點(diǎn)和GB 1589-2016中對(duì)汽車(chē)外擺值的規(guī)定有所不同，詳見(jiàn)表3。

表3 車(chē)輛外擺值測(cè)試要求對(duì)比

1.6 ECE R79的其他規(guī)定

1.6.1 轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系共用同一動(dòng)力源的規(guī)定

ECE R79規(guī)定：對(duì)轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系共用同一動(dòng)力源的車(chē)輛，當(dāng)動(dòng)力源出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能源供應(yīng)，且車(chē)輛(滿載)進(jìn)行動(dòng)力源故障之后的首次行車(chē)制動(dòng)，其制動(dòng)性能應(yīng)該滿足制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)[5-6]中對(duì)“O型試驗(yàn)”的要求。當(dāng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或者能源供應(yīng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，繼續(xù)對(duì)車(chē)輛制動(dòng)踏板進(jìn)行8次全行程制動(dòng)操作，在第9次行車(chē)制動(dòng)時(shí)，其制動(dòng)性能至少達(dá)到制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中“應(yīng)急制動(dòng)性能”的要求。由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)共用同一動(dòng)力源，以上規(guī)定也就是制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)“儲(chǔ)能裝置容量”的測(cè)試內(nèi)容。

1.6.2 具有指令自動(dòng)轉(zhuǎn)向、輔助轉(zhuǎn)向等功能車(chē)輛的規(guī)定

ECE R79將指令自動(dòng)轉(zhuǎn)向功能分為A、B1、B2、C、D、E等幾類(lèi)，且對(duì)配備A、B1類(lèi)功能的車(chē)輛提出了相應(yīng)的規(guī)定。A類(lèi)指令自動(dòng)轉(zhuǎn)向(如自動(dòng)泊車(chē))，其功能只能在車(chē)速不大于10 km/h的條件下運(yùn)行，當(dāng)超過(guò)限定車(chē)速的20%時(shí)，車(chē)輛自動(dòng)關(guān)閉該功能，開(kāi)啟和關(guān)閉該功能時(shí)，都應(yīng)給駕駛員一個(gè)聲學(xué)或者光學(xué)的信號(hào)；B1類(lèi)指令自動(dòng)轉(zhuǎn)向?yàn)檐?chē)道保持功能，ECE R79規(guī)定了該系統(tǒng)作用給駕駛員的轉(zhuǎn)向力不應(yīng)超過(guò)50 N，且不同車(chē)型在相應(yīng)車(chē)速下行駛時(shí)，系統(tǒng)調(diào)整車(chē)輛保持在選定道路所引起的橫向加速度值不應(yīng)超過(guò)規(guī)定值。

對(duì)于輔助轉(zhuǎn)向裝置，任意部分的失效或故障不應(yīng)導(dǎo)致車(chē)輛行為的突然變化，并仍應(yīng)滿足ECE R79對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效時(shí)的轉(zhuǎn)向力、機(jī)動(dòng)動(dòng)作時(shí)間的要求，且以ECE R79規(guī)定的轉(zhuǎn)向半徑和車(chē)速行駛時(shí)，引入故障，須在無(wú)特殊校正的情況下控制車(chē)輛。

1.6.3 裝配純液壓式轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置掛車(chē)的規(guī)定

純液壓式轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的液壓管必須能夠承受4倍于制造商規(guī)定的最大正常工作壓力T，軟管總成應(yīng)符合ISO標(biāo)準(zhǔn)：1402：1994，6605：1986和7751：1991；能量供應(yīng)裝置必須用工作壓力為T(mén)的限壓閥進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)；轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置必須用工作壓力為(1.1T～2.2T)的限壓閥進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)。

1.6.4 全動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的規(guī)定

GB 17675-1999規(guī)定汽車(chē)不能采用全動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。這是為了防止助力失效時(shí)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)仍有控制汽車(chē)行駛方向的能力。ECE R79規(guī)定：全動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在申請(qǐng)認(rèn)證時(shí)，必須提供能證明系統(tǒng)安全的相關(guān)技術(shù)文件，包括系統(tǒng)原理及布置、系統(tǒng)安全故障處理程序、系統(tǒng)冗余和系統(tǒng)警告等。當(dāng)全動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制傳輸方面故障時(shí)，車(chē)輛應(yīng)仍能至少進(jìn)行24次“8字型”行駛操作(每一圈的直徑為40 m，行駛車(chē)速為10 km/h)，操作過(guò)程中，車(chē)輛的轉(zhuǎn)向力必須滿足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)完好轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向力的限值要求；當(dāng)全動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動(dòng)力傳輸裝置故障時(shí)，轉(zhuǎn)向角不應(yīng)出現(xiàn)突變，且車(chē)輛以最低10 km/h的車(chē)速進(jìn)行25次“8字型”行駛操作，車(chē)輛的轉(zhuǎn)向力必須滿足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障時(shí)轉(zhuǎn)向力的限值要求。

由于全動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(如線控動(dòng)力轉(zhuǎn)向[7])取消了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械連接，為了確保轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的可靠性，必須設(shè)計(jì)出具有容錯(cuò)功能的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及準(zhǔn)確的控制策略[8]。在歐洲，已有IEC 61508[9]等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)可編程電子系統(tǒng)的安全性能作出規(guī)定。但目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車(chē)涌現(xiàn)出的新技術(shù)進(jìn)行規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)化工作較國(guó)外滯后嚴(yán)重。

2 國(guó)標(biāo)不適主要體現(xiàn)

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)要求和試驗(yàn)方法方面存在較多差異。GB 17675-1999已不能適應(yīng)現(xiàn)在汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，主要體現(xiàn)在：

1) 對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效的報(bào)警裝置未作要求，不利于駕駛安全。

2) 對(duì)轉(zhuǎn)向力的指標(biāo)要求較為寬松，未針對(duì)車(chē)型進(jìn)行細(xì)分，提出更適合的限值，不利于產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

3) 對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多數(shù)測(cè)試項(xiàng)目都采用主觀評(píng)價(jià)，而ECE R79卻提出了相應(yīng)的試驗(yàn)要求，且GB 17675-1999對(duì)一些轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系共用同一動(dòng)力源、采用特殊輔助轉(zhuǎn)向的車(chē)輛和全動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等未提出相應(yīng)的試驗(yàn)方法和要求，存在檢測(cè)盲區(qū)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外汽車(chē)轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)要求和試驗(yàn)方法等方面的差異，提出國(guó)內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)已不能適應(yīng)現(xiàn)在汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，急需修訂，通過(guò)分析也為我國(guó)汽車(chē)企業(yè)產(chǎn)品的出口認(rèn)證提供了參考。