动车组电气连接器常见失效模式分析

动车组电气连接器常见失效模式分析

邓杰,孟旭,刘凤霞

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东省青岛市  266111

摘要：本项目以动车组在制造、运营、维护等多个环节中出现的典型故障为研究对象，对动车组电气连接器及其部件的接触、绝缘、紧固、密封等失效形式与机制进行深入研究，并给出了相应的防治措施。

关键词：动车组；电气连接器；失效模式

1动车组电气连接器相关概要

当前，国内动车组维修体系以“视情维修”为主体。在超过百万公里的列车上，为了保证列车的安全运行，必须对其进行彻底的拆卸和更换。在实际生产中，某些高可靠、长寿命的零部件频繁更换，增加了维修的工作量，增加了维修费用。动车维护体系正逐步形成一套以故障诊断、可靠性评估及寿命预测为核心的新型维护模式，以规避非科学化维护对设备及零部件的冲击。在保证设备及零部件可靠运行的前提下，还能对检修周期进行合理安排，防止出现过多或过少的检修。动车装置在其全生命周期内，其状态是一个不断变化的过程。如何对设备进行跟踪与分析，并根据数据对设备的变化规律进行分析，从而对设备的寿命进行有效的预测与可靠度分析，是关键。电气连接器作为动车列车上的重要电器元件，在列车运行里程越长，其结构性能越差，可靠性越差。电力接头的失效，不仅会引起列车运行与控制系统的失效，还会影响列车的运行安全。为适应我国动车发展的需要，在保障动车运营的前提下，降低动车线路的维修费，本项目拟开展动车线路电气连接器的接触电阻试验，研究其在服役过程中的动态特性，为提高动车线路维护水平提供理论与技术支撑。

2动车组电气连接器常见失效模式

2.1电接触失效

连接器是电力联接的重要组成部分，它把电信号传送给与它相连的线缆和与之相关联的装置。长时间服役后，由于其本身构造及外界因素的作用，会在接触面上形成一层氧化薄膜，导致接触面电阻增大。接插件的接触电阻大或接触质量差，都会在接插件内形成过多的热源，造成接头温度的异常升高，从而造成导线失效，对车辆的安全运行不利。

2.2绝缘失效

电气连接器的绝缘体应具备优良的电绝缘及物理特性。在实际应用中，由于长时间的使用及在插拔作业中的磨损，导致铜漏面积不断增大，绝缘层逐渐老化；附着在易导电的尘埃，金属微粒，以及其它的杂质，会引起诸如连接器破裂，泄漏，以及传导等的破坏。

2.3机械失效

电气连接器一般都有一个比较稳定的外部壳体，用来紧固和保护内插针。在驱动过程中，由于振动、磨损等因素，很可能会造成外壳的机械结构松动，插头和插座的固定不佳，造成管脚接触面之间以及绝缘体和外壳之间的位移分离，从而对电接触和绝缘的可靠性产生影响。

2.4固定不良失效

电气连接器是用一个外罩装置固定在装置上的。壳体是一个用于电气电气连接器的壳体，它不但能起到定位与紧固的作用，还能对电气连接器内接点进行准确的定位与保护。在实际应用过程中，因设计、构造、加工等因素，可能会引起电气设备的安装、安装、连接等问题，引起电气设备的故障，进而影响到设备的安装、安装和接触的可靠性，严重时还可能引起设备故障、故障等严重后果。

2.5密封失效

动车组电气连接器的封严可分为结构封严和工艺防护封严。由于电气连接器的结构设计不合理，材料的制造有缺陷，以及装配工艺的不合理，均会使电气连接器的防尘、防水性能和密封性能下降。

3动车组电气连接器预防失效的措施

3.1预防接触不良

(1)加强供货质量控制。因为导致接触不良的部分原因是产品质量问题，所以在购买了配件之后，应该按照批准的图纸和技术文件，按照有关标准和流程，对产品质量展开严格的验收，具体内容包括了首件检验、抽样检验和仓库检验，还要对供应商提供的有关产品测试报告进行验证。连接器的重要组件（例如插头或触点，锁紧装置等）必须被认真地检查。(2)导通检测电连接器。当动车设备安装并联接到动车设备上时，需要对其进行接续试验。严格按照图纸、接线表及线芯的标号进行测量，防止漏测或错测。对于某些紧要部位使用的接头，连接线和电缆的接头总成应该在装配前后做导电试验。在保证线路连续性的同时，还能保证线路的连续性，并对接头的接触状况进行检验。另外，导线直径与压力接孔尺寸不相配，或压力接合过程中的错误，都会造成压力接合端部不牢固而造成事故。所以，为了保证生产的质量，在接头的针脚压接及接头的装配时，一定要严格按照工艺说明书进行。

3.2预防绝缘不良

(1)检验隔离层。电气连接器的材质是决定其绝缘性能的关键因素。动车组对电气连接器的材质要求很高。比如，动车尾部接头的技术规范中就对接头的非金属材质提出了更高的要求，要求其具有更高的阻燃性，低烟，无毒，无卤素。盐雾实验表明，该接头的表面只有不到30%的部分被腐蚀，而在非金属表面上，未见白化，肿胀，起泡，起皱，点蚀等现象。要求供货商对第一批产品进行检测时，按照技术规范进行检测，并出具相应的材料检测报告。(2)检验绝缘电阻。通过对接插件施加一定的电压，测试接插件在导电点与不导电点间的漏电流，从而判断接插件的绝缘状况。现在的电气连接器生产厂家在产品出厂前都要检测其绝缘电阻。在动车组运行过程中，对于电气连接器的各个部分，其绝缘电阻的要求各不相同。在车辆的末端，需要用兆欧表来测量接地线与接地线的阻抗，而且在常温，高温，湿热等情况下，其绝缘阻抗要符合各种不同的要求。另外，对接触电阻、温升电阻、绝缘电阻等性能指标也提出了更高的要求。生产厂家必须严格遵守《技术协定》中的测试提纲，符合相关技术标准。

3.3预防固定不良

(1)互换性检验。动车组因其独特的制造技术，对各种装备使用的插头提出了更高的要求。所谓“互换性”，就是在同一种型号的一批零件中，不需要进行任何的选择，维修，调整，就可以在不改变零件结构的情况下，进行装配，使用，并且符合产品的性能指标。找出有没有因为不符合标准的尺寸，不合适的组装，或者有没有多余的材料而导致的不能联接或锁紧的零件，都可以用可互换性检验来确定。另外，在设备维护时，也能迅速替换设备，从而提高设备维护的效率。（2）振动冲击试验。一般情况下，电气连接器的标准对评定指数及测试方法都有详尽的规定。采用振动、冲击等测试方法，对接头的力学特性、接头的锁紧特性等进行了检验。

3.4预防密封不良

在动车组上，电气连接器的工艺防护密封件的处理方式，与其安装地点及设备的构造有很大的关系。针对动车组各零部件在外部运行环境、电气设备结构等方面的特点，对其进行了详细的阐述，并提出了相应的施工规程。关于电气连接器自身的结构密封性，电气连接器插塞与电气连接器插口之间的电气连接器，电气连接器与电气连接器的电气连接器之间，应保证电气连接器的牢固、可靠。根据规范的规定，对每一件产品进行密封测试，例如防水测试，耐火测试等。为了保证电气连接器的安全、可靠，在试验时，应根据产品说明书中所述的试验方法及试验条件，对其进行试验。在没有得到许可的情况下，不能擅自改变试验的条件和方法。

4结语

动车运行的安全性和可靠性离不开优质的电气连接器。动车组大规模运营时，极易发生各种难以预料的故障。对各种类型的电气连接器进行统计、归类与分析，可为今后的产品结构设计、工艺方法与质量监测提供参考与改进方向。

参考文献：

[1]卢一鹏,中国标准动车组电气连接器研制及应用.四川省,资阳中车电气科技有限公司,2020-07-15.

[2]卢一鹏.新型动车组电气连接器开发项目风险管理应用研究[D].西南交通大学,2018.

[3]葛红影,王玉周,朱书娟,张逸,杨国良.高速动车组电气连接器电缆屏蔽处理工艺[J].机车车辆工艺,2016(05):25-26+29.