GB 17675—2021《汽車轉向系基本要求》解讀

王子龍，張鑫，沈林邦，譚萬里

GB 17675—2021《汽車轉向系基本要求》解讀

王子龍，張鑫，沈林邦，譚萬里

（招商局檢測車輛技術研究院有限公司 國家客車質量監(jiān)督檢驗中心，重慶 401122）

GB 17675—2021《汽車轉向系基本要求》正式發(fā)布，新標準全面考慮各種車型和轉向型式，并明確試驗方法。對標準中關鍵條款進行解讀，在轉向力測試條款上與現行標準進行對比，解讀結果有利于設計和試驗人員對標準理解。

GB 17675；汽車轉向系；基本要求；對比分析

引言

轉向標準作為車輛重要的基礎標準，涉及車輛安全、操縱穩(wěn)定性、高級輔助駕駛等方面，現行1999版轉向標準[1]不再適應未來轉向系統(tǒng)要求，因此修訂版標準GB 17675— 2021《汽車轉向系基本要求》[2]于2021年2月正式發(fā)布，將于2022年1月1日正式實施。相比于現行1999版，GB 17675—2021全面考慮各種車型和轉向系統(tǒng)，修訂了適用范圍、汽車技術要求、轉向系出現故障后的轉向操縱力等要求，增加對汽車的要求、掛車技術要求和報警信號要求，明確轉向系統(tǒng)試驗方法等，對現行標準中的不足進行補充和修訂。

1 汽車要求

1.1 一般要求

轉向系統(tǒng)作為車輛基礎的操縱系統(tǒng)，保證駕駛員在正常操縱位置上直接、準確地操縱汽車，使車輛能可靠地改變方向或保持方向，轉向系統(tǒng)應輕便、安全且與其他系統(tǒng)無干涉現象[3]。因此，GB 17675—2021規(guī)定車輛應具有以下特性：

（1）直線行駛性能：車輛在設計速度范圍內，在駕駛員無異常偏轉方向和轉向系統(tǒng)無異常抖動的情況下，車輛應該具有良好的直線行駛性能，不應出現明顯的跑偏現象。

（2）同步性能：轉向操縱裝置的連續(xù)偏轉使車輛的轉向角對應偏轉，轉向系統(tǒng)的操縱與車輛方向的改變具有時間與空間同步特性。

（3）適應性：轉向系統(tǒng)應該能適應車輛所有設計載荷狀態(tài)，且均能正常工作。

（4）回正性能：在車輛轉向系統(tǒng)正常狀態(tài)下，具有良好的回正性能。

（5）功能安全：轉向電控系統(tǒng)的功能安全應滿足GB/T 34590的設計要求，即轉向電控系統(tǒng)應滿足功能安全要求，避免系統(tǒng)故障導致的風險。隨著高級駕駛輔助轉向系統(tǒng)的逐步應用，轉向系統(tǒng)除由駕駛員控制外，還可通過輔助轉向系統(tǒng)控制，轉向系統(tǒng)的電子電控系統(tǒng)種類和功能也相應增加，同時電子電控系統(tǒng)潛在失效危害增加。因此，GB 17675— 2021新增功能安全要求，避免或減弱電子電控系統(tǒng)故障導致的危害（如：正常行駛過程中，發(fā)生非期望的轉向或轉向系統(tǒng)不能按照駕駛員期望進行轉向）。

（6）電磁兼容性能：轉向系統(tǒng)具有良好的電磁兼容特性，與轉向系統(tǒng)相關的所有電子控制系統(tǒng)不應受到電磁干擾且滿足GB 34660要求。制定1999版標準時，車輛中電子電控系統(tǒng)數量有限，當前車輛電控系統(tǒng)種類越來越多，為避免電磁干擾導致轉向系統(tǒng)故障，GB 17675—2021新增電磁兼容性能。

（7）其他規(guī)定：允許后輪是轉向車輪的一部分，但不允許只有后輪作為轉向車輪。轉向系統(tǒng)的可調整部分須能鎖止，如轉向系統(tǒng)中可調節(jié)方向盤的伸長量和上下位置，但必須能夠鎖止，防止在行駛過程中出現不期望的松動導致危險。

通過分析上述條款，GB 17675—2021相比于現行標準，在直線行駛、同步、準確等要求上總體一致。同時考慮到高級駕駛輔助轉向系統(tǒng)的逐步運用、車輛電子電控系統(tǒng)數量急劇增加，增加轉向系統(tǒng)功能安全以防止電子電控系統(tǒng)失效導致的潛在危害，增加電磁兼容要求防止電磁干擾導致轉向系統(tǒng)電子電控失效。因此，GB 17675—2021顯著提升轉向系統(tǒng)安全要求。

1.2 轉向系完好狀態(tài)要求

汽車轉向系統(tǒng)在正常狀態(tài)時，應該能夠保證汽車按照駕駛員意圖安全、輕便和迅速的轉向。GB 17675—2021與現行標準測試方法一致，車輛從直線行駛進入轉向狀態(tài)，車速為10 km/h，在車輛轉向半徑達到半徑為12 m的轉向圓時，轉向時間和整個過程中的轉向力應該滿足標準要求。

現行標準規(guī)定轉向時間不超過4 s，對于不帶轉向助力裝置的車輛轉向力應小于245 N，帶轉向助力裝置的車輛不考核轉向力。當前生產的汽車一般均配備轉向助力裝置，因此GB 17675—2021不再區(qū)分是否帶轉向助力裝置，而是依據車輛分類不同提出不同的轉向力要求，同類車型中質量越大，轉向力限值越寬泛。M1、M2轉向力不超過150 N，M3、N1、N3轉向力不超過200 N，N2轉向力不超過250N，更加符合實際情況；GB 17675—2021中所規(guī)定的轉向時間不變，仍然不超過4 s。表1為現行標準與GB 17675—2021在轉向系完好狀態(tài)下的轉向力、轉向時間和轉向半徑對比。

表1 轉向系完好狀態(tài)新舊標準對比

車輛類別轉向力/N轉向時間/s轉向半徑/m GB 17675—2021M1≤150≤412 M2≤150 M3≤200 N1≤200 N2≤250 N3≤200 GB 17675—1999不帶助力轉向≤245≤412 帶助力轉向

1.3 轉向系故障狀態(tài)要求

轉向系統(tǒng)故障時的性能是轉向系統(tǒng)關鍵性能。轉向系統(tǒng)故障時，車輛存在喪失直線行駛能力、轉向操作裝置和行駛方向不再具有同步性能、轉向力超過駕駛員能施加的最大轉向力等風險。因此，為管控轉向系統(tǒng)故障后的風險，GB 17675—2021從一般要求、助力轉向系統(tǒng)失效、全動力轉向系統(tǒng)等方面進行了全面的規(guī)定。

1.3.1 一般要求

（1）可靠性：轉向操縱裝置、轉向傳動機構、轉向車輪等所有相關部件應該具有良好的可靠性，不易損壞，方便維護，可靠性不低于類似關鍵的系統(tǒng)。轉向系統(tǒng)在故障狀態(tài)時，車輛應該具有直線行駛能力，轉向操作裝置和行駛方向具有同步性能。

（2）報警信號：除機械傳動機構外的任何傳動失效，都應該按照規(guī)定提示駕駛員，使駕駛員能夠明確地意識到轉向系統(tǒng)故障。

表2 轉向系故障狀態(tài)新舊標準對比

車輛類別轉向力/N轉向時間/s轉向半徑/m GB 17675—2021M1≤300≤420 M2≤300≤4 M3≤450≤6 N1≤300≤4 N2≤400≤4 N3≤450≤6 GB 17675—1999帶助力轉向≤588≤612

（3）故障后轉向力要求：GB 17675—2021規(guī)定車輛以10 km/h的速度從直線行駛狀態(tài)進入轉向狀態(tài)，使車輛達到轉向半徑為20 m的轉向圓時，轉向力和轉向時間應該滿足標準要求。根據車輛分類不同，失效狀態(tài)下的轉向力和轉向時間的限值不同?，F行標準規(guī)定車輛以10 km/h的速度從直線進入轉向狀態(tài)，使車輛達到轉向半徑為12 m的轉向圓時，轉向力不超過588 N，轉向時間不超過6 s。GB 17675—2021相比于現行標準，改變轉向系故障狀態(tài)下所需達到的轉向半徑要求，轉向半徑從12 m變?yōu)?0 m，并依據車輛分類提出不同的轉向力和轉向時間要求，總的原則是質量越大的車輛，轉向力和時間要求越寬泛，使標準更加符合實際場景。表2為GB 17675—2021與現行標準在轉向系故障狀態(tài)下的對比。

1.3.2 全動力轉向

全動力轉向是指轉向力完全由一個或者多個供能組件提供的轉向系統(tǒng)。全動力轉向系統(tǒng)僅由專用機構提供動力，當全動力機構中動力裝置、儲能裝置、能量傳輸裝置或執(zhí)行機構中任意一個機構出現故障時，都可能導致危害。因此，GB 1767—2021從故障限速、信號故障、動力源故障、傳輸裝置故障等方面，規(guī)定全動力轉向系統(tǒng)應該滿足如下要求：

（1）故障限速：車輛的主轉向系統(tǒng)出現除機械傳動機構外的任何故障，都應按照要求提示駕駛員，只要故障未排除，車輛行駛速度應被限制在10 km/h內。該要求有效避免全動力轉向系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的行駛風險，強制駕駛員對車輛進行故障排查和維修。

（2）信號故障：車輛的信號傳輸裝置發(fā)生故障時，其他功能均正常時，車輛轉向系統(tǒng)性能應該符合轉向完好狀態(tài)時的性能，即信號傳輸故障不影響全動力轉向系統(tǒng)的功能。

（3）動力源故障：在車輛轉向系統(tǒng)動力源故障狀態(tài)時，儲能裝置能量正好處于儲能不足報警臨界值時，車輛以10 km/h的速度，回轉半徑為20 m的條件下，應完成至少能進行24次8字回轉操作，且轉向力符合轉向系統(tǒng)完好時的相關要求。該要求定量的考核全動力轉向機構的儲能裝置容量，即使在動力源失效后，儲能裝置也能保證轉向系統(tǒng)完成一定次數的正常供能。

（4）能量傳輸故障：在能量傳輸出現故障時，儲能裝置能量正好處于儲能不足報警臨界值時，車輛如果能以10 km/h的速度行駛，在回轉半徑為20 m的條件下，應至少能進行25次8字回轉操作，且轉向力符合轉向系統(tǒng)失效時的相關要求。該要求考核全動力轉向機構的能量傳輸故障時的性能，即在動力源故障且傳輸裝置存在故障時，整個系統(tǒng)能夠支持完成法規(guī)規(guī)定的轉向。

通過對上述條款分析，在轉向系故障狀態(tài)要求上，GB 17675—2021相比于現行標準，重點在兩個方面進行了修改或增加。第一點，在轉向系故障狀態(tài)時，改變轉向半徑，同時依據車輛分類來確定轉向力和轉向時間要求，更加符合實際場景。第二點，允許使用全動力轉向機構，并對全動力轉向機構的失效作出明確規(guī)定，以保證全動力轉向機構的安全性。

2 掛車要求

現行標準并未單獨對掛車進行要求，使掛車轉向系統(tǒng)一直處于空白狀態(tài)。GB 17675—2021考慮了牽引車和掛車構成的汽車列車的轉向性能，從列車直線行駛性能、同步性能、失效規(guī)定、外擺值等方面進行了詳細規(guī)范。

（1）直線行駛性能：由牽引車和掛車組成的汽車列車在直行時，掛車應與牽引車行駛方向相同。同時規(guī)定掛車在無法自動保持直線行駛時，應該配備調節(jié)裝置以保證直線行駛能力。該要求即汽車列車整體都應具有良好直線行駛的能力。

（2）轉向半徑差：汽車列車分別以5 km/h和25 km/h兩種車速勻速繞半徑為25 m的圓穩(wěn)態(tài)轉向行駛，兩種速度下由掛車最后端的外緣所形成的軌跡圓的半徑之差不超過0.7 m。該要求主要考核牽引車和掛車的同步性能，防止隨著車速增加，掛車不能跟隨牽引車進行良好的轉向，而出現掛車與牽引車明顯的不同步的情況。

（3）外擺值：汽車列車以25 km/h的車速勻速離開半徑為25 m的圓時，以牽引車離開轉向圓的點為切點后的40 m內，掛車任意部分在地面投影軌跡都不超過切線的0.5 m。該要求主要考核汽車列車的外擺性能，其目的是防止車輛轉向時，掛車部分外擺值過大而入侵其它車道，避免侵占其它車道導致的危險，同時限制汽車列車對道路寬度的要求。

（4）鎖止機構：轉向機構中的可調節(jié)部分應該能夠鎖止，防止在轉向過程中掛車與牽引車運動不一致等情況，避免出現不期望的轉向。

（5）失效規(guī)定：轉向系統(tǒng)失效后，汽車列車按照不超過5 km/h的速度繞規(guī)定半徑的圓行駛（標準規(guī)定半徑為列車長度的67%，但不小于12.5 m），如果在故障狀態(tài)下汽車列車行駛掃過的轉彎通道寬度大于8.3 m，相比于轉向系完好狀態(tài)所測轉向通道寬度增幅不超過15%，且掃過的圓環(huán)外半徑不能增大。該要求首先判斷通道寬是否超過8.3 m，通道寬度越小，掛車與牽引車在失效狀態(tài)下的同步性能越好；當通道寬度超過8.3 m時，表明需要對牽引車和掛車的同步能力進行限制。

（6）其他規(guī)定：由于掛車的特殊性，對于采用液壓方案的轉向系統(tǒng)和向轉向系統(tǒng)供電的系統(tǒng)，還應該分別滿足規(guī)范性附錄C和D中的要求，以保證轉向系統(tǒng)的安全性。

3 試驗要求

GB 17675—2021在試驗要求上進行了明確，包括轉向系統(tǒng)在完好和故障狀態(tài)下轉向力的測量方法、轉向力測量中對毛刺信號的處理要求，使標準從試驗方法、數據處理、性能要求都具有統(tǒng)一規(guī)范，避免了不同試驗人員對標準理解和數據處理的不同而導致結果差異，使標準可操縱性和復現性更強。同時，為保證車輛轉向系統(tǒng)正常無異常振動，規(guī)定車輛不應該具有過度轉向特性，標準增加異常振動測試和不足轉向測試。GB 17675—2021主要的試驗要求如下：

（1）異常振動測試：車輛按照規(guī)定速度，沿著切線方向離開半徑為50 m的圓，整個過程中轉向系統(tǒng)不能有異常振動。其目的是測試車輛轉向系統(tǒng)安裝是否正常，有無干涉情況，規(guī)定速度下是否存在異常振動等。測試速度如下表3所示。

表3 異常振動速度要求

車輛類別速度/(km/h) M150 M2、M3、N1、N2、N340

（2）不足轉向測試：車輛轉向車輪轉到最大轉角一半時，車輛以不低于10 km/h的速度穩(wěn)定行駛，駕駛員脫開轉向操作裝置，車輛應該維持在原有的轉向軌跡上或者轉向半徑變大，不允許出現轉向半徑變小。此條款為GB 17675— 2021重要的新增項目，是提升車輛動態(tài)安全性能的強制要求。其目的是明確車輛不應該具有過度轉向特性。如果車輛具有過度轉向特性，在車速較高時，小的前輪轉角會產生大的橫擺角速度，車輛會發(fā)生激轉導致側滑或者側翻。

（3）信號處理要求：轉向力測量過程中由于路面、速度波動等干擾，轉向力信號可能存在毛刺干擾。為避免干擾，標準規(guī)定轉向力持續(xù)時間少于0.2 s的忽略不計，使測試更加符合真實測試環(huán)境。

（4）轉向力測量：轉向力測量需要按照本文1.2和1.3部分轉向系統(tǒng)正?；蛘吖收蠣顟B(tài)進行測試。

4 結論

國家標準GB 17675—2021全面考慮各種車型和轉向系統(tǒng)，從適用范圍、汽車技術要求、轉向系出現故障后的轉向操縱力等方面進行了修訂，增加對汽車的要求、掛車技術要求，明確轉向系統(tǒng)試驗方法等，使標準更加符合實際使用場景、更具有可操作性、使得檢測數據具有可重復性，直接促進車輛轉向系統(tǒng)技術進步。

[1] 全國汽車標準化技術委員會.GB/T 17675—1999汽車轉向系基本要求[S].北京:中國標準出版社,1999.

[2] 全國汽車標準化技術委員會.GB 17675—2021汽車轉向系基本要求[S].北京:中國標準出版社,2021.

[3] 于洋,高明秋,王久明,等.國內外汽車轉向系統(tǒng)相關標準對比分析[J].汽車工程師,2013(006):13-14.

Interpretation of GB 17675?2021

WANG Zilong, ZHANG Xin, SHENG Linbang, Tan Wanli

( China Merchants Testing Vehicle Technology Research Institute Co., Ltd., National Bus Quality Supervision & Inspection Center, Chongqing 401122 )

GB 17675-2021is officially released. The new standard fully considers all types of car and steering system and determines the test method. The key clauses in the standard are interpreted. The test method of steering force is compared with current standard. The interpretation results are conducive to the design and experimenters’ to understand of the standard.

GB 17675;Steering system of motor vehicles;Basic requirements;Comparison

U461

A

1671-7988(2021)20-221-04

U461

A

1671-7988(2021)20-221-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.020.058

王子龍（1988—），男，工程師，就職于招商局檢測技術研究院有限公司國家客車質量監(jiān)督檢驗中心，研究方向：整車測試與研究。