軌道車輛用電氣連接器典型失效模式分析

雷秀梅

摘 要：在軌道車輛用電氣系統(tǒng)中，電氣連接器作為核心構(gòu)件，在保證電氣工作順利進(jìn)程，提升軌道車輛運(yùn)行安全與穩(wěn)定上，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用?；诖?，本文從軌道車輛用電氣連接器的相關(guān)概述入手，在電氣連接器應(yīng)用情況歸納與總結(jié)的基礎(chǔ)上，就幾種典型失效表現(xiàn)進(jìn)行了分析，并聯(lián)合實(shí)際，提出軌道車輛用電氣連接器失效控制方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：軌道車輛 電氣連接器 失效表現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TM503.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（a）-0092-02

電氣連接器（Electrical connector）是連接有源器件的重要器件，在軌道車輛控制系統(tǒng)中承擔(dān)電流傳輸或信號(hào)傳輸、信號(hào)控制等使命，具有易維修、便改進(jìn)、應(yīng)用靈活等特征，目前已被廣泛應(yīng)用于航空航天、軌道交通、電力工程等領(lǐng)域中。連接器一旦失效，將會(huì)影響車輛整體的質(zhì)量和運(yùn)行安全，基于此，對(duì)電氣連接器及其存在的典型失效現(xiàn)象進(jìn)行分析，明確失效的形成原因，實(shí)現(xiàn)對(duì)連接器失效問題的科學(xué)改進(jìn)與有效控制，促進(jìn)其作用的充分發(fā)揮就很有必要。以下以軌道車輛用電氣連接器為例來進(jìn)行分析。

1 軌道車輛用電氣連接器的相關(guān)概述

軌道車輛中所應(yīng)用的電氣連接器依據(jù)其連接導(dǎo)線的作用可分以下兩種：（1）接通電路中孤立不通或者是被阻斷的電路，實(shí)現(xiàn)電路電流的有效流通；（2）保證預(yù)定電流或者是信號(hào)在系統(tǒng)中的有效傳輸，滿足軌道交通車輛運(yùn)行電氣工作需求。依據(jù)形態(tài)劃分，可分為圓形電氣連接器、矩形電氣連接器兩種類型；依據(jù)連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分，大致可分為卡扣式電氣連接器、推拉電氣連接器、螺紋電氣連接器、聯(lián)鎖扣電氣連接器、直插電氣連接器等類型[1]。雖然電氣連接器類型不同，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、生產(chǎn)應(yīng)用材料、特征等也存在差異性。但是，在軌道車輛中，電氣連接器的結(jié)構(gòu)組成可依據(jù)“接插件系統(tǒng)”“鎖緊機(jī)構(gòu)系統(tǒng)”“絕緣體”“外殼保護(hù)”“尾端附件系統(tǒng)”的方式進(jìn)行劃分[2]。其中接插件（contact）為電氣連接器核心部件，包括插孔、插針、端子等，在進(jìn)行導(dǎo)向連接中發(fā)揮者至關(guān)重要的作用，對(duì)自身導(dǎo)電性、安裝穩(wěn)定性要求較高；鎖緊機(jī)構(gòu)（retaining mechanism）是保障電氣連接器機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，通過鎖定與鎖緊構(gòu)件以提升電氣連接器整體安裝的穩(wěn)定；絕緣體（dielectric）是保證接插件與電氣連接器殼體之間絕緣的重要措施，側(cè)重于保障接插件位置排序的準(zhǔn)確與科學(xué)；殼體（mono block）對(duì)連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保護(hù)裝置，部分連接器的絕緣體具備殼體功能，故該類連接器在應(yīng)用過程中可不與殼體配套使用。

2 軌道車輛用電氣連接器的典型失效模式

接觸不良、絕緣不足、密封不嚴(yán)、安裝不良等是軌道車輛用電氣連接器存在的幾種比較典型的失效模式。具體分析如下。

2.1 電氣連接器應(yīng)用失效之“接觸不良”

“接觸不良”一般表現(xiàn)為接插件的相關(guān)接觸存在不良現(xiàn)象。由第一段的連接器概述可知，接插件是電氣連接器的重要組成部分，接插件電氣性能、機(jī)械性能的高低直接影響電氣連接器應(yīng)用效果。因此，接插件機(jī)械加工與設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)規(guī)范不相符；接插件生產(chǎn)制造材料應(yīng)用不達(dá)標(biāo)；接插件安裝不合理；接插件的壓接不正確時(shí)，就有可能引發(fā)電氣連接器產(chǎn)生“接觸不良”的失效問題，影響電氣連接器應(yīng)用質(zhì)量與安全。

2.2 電氣連接器應(yīng)用失效之“絕緣不足”

“絕緣不足”一般指電氣連接器的絕緣體對(duì)地絕緣不足。由于軌道車輛運(yùn)行環(huán)境相對(duì)復(fù)雜、惡劣，因此在應(yīng)用電氣連接器時(shí)，為降低工作環(huán)境對(duì)絕緣體的影響，如灰塵堆積、油脂侵染、有害氣態(tài)吸附、污染物濡染等，軌道車輛對(duì)電氣連接器絕緣體材料、性能與工藝的要求較高[3]。當(dāng)絕緣體的應(yīng)用無(wú)法滿足實(shí)際要求時(shí)，將出現(xiàn)絕緣腐蝕、短路、線路擊穿、漏電等不良現(xiàn)象，最終導(dǎo)致電氣連接器失效。

2.3 電氣連接器應(yīng)用失效之“密封不嚴(yán)”

結(jié)構(gòu)性密封與工藝防護(hù)性密封是軌道車輛電氣連接器應(yīng)用的重要密封形式、通常情況下，需根據(jù)軌道車輛外部運(yùn)行環(huán)境、軌道車輛不同位置接線要求、電力設(shè)備布線情況，做好密封工作，避免密封不良導(dǎo)致連接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)破損問題，使電氣連接器失效。

2.4 電氣連接器應(yīng)用失效之“安裝不良”

“安裝不良”一般可分為兩種：一種是連接器安裝緊固不良，電氣連接器安裝質(zhì)量與電氣連接器作用的發(fā)揮存在直接影響，保證安裝位置的準(zhǔn)確性、安裝操作的規(guī)范性、安裝方法應(yīng)用的科學(xué)性，至關(guān)重要。對(duì)此，在進(jìn)行電氣連接器安裝時(shí)，應(yīng)明確認(rèn)知電氣連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，掌握電氣連接器工作環(huán)境要求，明確其結(jié)構(gòu)特征，從而確定安裝位置與方法。例如，在工作環(huán)境相對(duì)惡劣的條件下，應(yīng)盡可能進(jìn)行電氣連接器橫向安裝。另一種“安裝不良”為連接器鎖緊不良，主要表現(xiàn)在鎖緊機(jī)構(gòu)不良，它將導(dǎo)致軌道車輛電氣連接器分離解體、運(yùn)行斷電等問題。通常情況下，當(dāng)軌道車輛插頭鎖緊不到位或電機(jī)電源插頭鎖閉松動(dòng)時(shí)，容易在車輛振動(dòng)下使連接分離，導(dǎo)致部件斷裂或破損。對(duì)此，在進(jìn)行電氣連接器安裝時(shí)，要特別注意連接器是否鎖緊到位。

3 軌道車輛用電氣連接器失效控制方法

3.1 軌道車輛用電氣連接器失效舉例

某鐵路局所應(yīng)用的HXD1D型機(jī)車，在運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)6A視頻子系統(tǒng)視頻畫面時(shí)斷時(shí)續(xù)問題。經(jīng)檢修維護(hù)工作人員檢查發(fā)現(xiàn)，視頻子系統(tǒng)中所應(yīng)用的電氣連接器存在插針錯(cuò)位、絕緣體損壞、連接器安裝位置偏移等問題。

3.2 軌道車輛用電氣連接器的失效檢測(cè)與控制

為探尋電氣連接器失效原因，可采用如下方法進(jìn)行檢查。

（1）利用智能導(dǎo)通檢測(cè)儀進(jìn)行連接器通斷與導(dǎo)通回路電阻監(jiān)測(cè)，通過檢測(cè)片段是否存在短路、斷路、配線失誤問題。

（2）遵循國(guó)家有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行電氣連接器組件中地絕緣體保持力檢驗(yàn)、電纜拉脫力檢驗(yàn)、接插件安裝位置檢驗(yàn)，進(jìn)行檢驗(yàn)結(jié)果與指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析，判斷是否存在固定不良、接觸不良等問題。

（3）利用絕緣耐壓檢測(cè)工具等進(jìn)行連接器絕緣耐壓檢測(cè)，用以及時(shí)發(fā)現(xiàn)與控制絕緣不良失效問題。

為保證軌道車輛用電氣連接器失效問題的有效控制，相關(guān)工作人員應(yīng)從連接器選型與安裝兩個(gè)層面入手，進(jìn)行連接器應(yīng)用質(zhì)量的強(qiáng)化。在選型過程中，需對(duì)連接器規(guī)格、類型、性能、電氣參數(shù)、安全參數(shù)、接卸參數(shù)、操作規(guī)范、安裝形式、連接形式等具有全面了解與掌握，并根據(jù)連接器使用要求與軌道車輛用電氣連接器工作環(huán)境進(jìn)行連接器的科學(xué)選擇與應(yīng)用。在安裝過程中，需對(duì)影響電氣性能、機(jī)械性能、安全性能的因素具有全面了解，并根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行電氣連接器結(jié)構(gòu)的科學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)用正確裝配方法進(jìn)行組裝，做好裝配檢驗(yàn)工作。

4 結(jié)語(yǔ)

軌道車輛運(yùn)行過程中，由于其運(yùn)行環(huán)境存在的復(fù)雜性特征，有可能影響電氣連接器使用質(zhì)量，產(chǎn)生電氣連接器失效問題，從而為軌道車輛的安全與穩(wěn)定運(yùn)行帶來不利影響。對(duì)此，在當(dāng)前軌道交通工程項(xiàng)目大規(guī)模發(fā)展，軌道交通車輛運(yùn)行要求不斷提升的背景下，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軌道車輛用電氣連接器失效模式的研究，明確連接器結(jié)構(gòu)與連接器失效問題的關(guān)系，在保證連接器選用科學(xué)性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)連接器失效的有效控制。

參考文獻(xiàn)

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[3] 段桂環(huán)，陳寧.軌道交通電連接器國(guó)內(nèi)環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析[J].環(huán)境技術(shù)，2016，34（6）：69-73.