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

徐攀峰,王振,孙渤

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东省   青岛市  266000

摘要：随着科技的发展与进步，我国交通运输行业也在飞速的发展，在动车速度不断加快的情况下，安全也是必不可少的，这时，对于动车组的安全要求就越来越严格。本文主要从动车组电气连接器常见的失效模式以及对应的预防措施来进行阐述，比较详细解释了动车组电气连接器以及其组件常见失效模式：接触不良、绝缘不良、固定不良、密封不良，针对性分析其原理，并提出常见的预防、检验、保障措施，以进一步确保动车组的安全与稳定。

关键词：动车组；电气连接器：失效模式；预防：措施

连接器是一种导体，主要用于连接两个电路或连接两个传输元件，用于提供可以在电路系统中快速断开连接的装置。电气连接器对于高速动车组内的电子组件至关重要，并且负责电路的连续性和不同电路系统之间的信号传递。电气连接器的结构稳定性和可靠性受许多因素影响，例如产品设计结构，所用材料质量，组装工艺，组装环境，配件之间的选择和兼容性等。因此，有可能在制造，组装和连接产品的操作过程中出现各种问题，导致各种系统故障，可能会影响驾驶时的安全性。

1.电气连接器常见失效模式

1.1接触不良

接触件即电气连接器的导电部分，是电气连接器的核心部件，它将连接器所连接电缆的电信号传递到与其相配连接器对应的接触件上。接触件本身结构设计得不合理，或者安装操作不当，以及生产制造工艺不良等原因，都会在接触件的接触部位和端接部位造成接触不良。此外，在电气连接器的生产制造过程中，连接器电缆线芯断裂，压接钳使用不当造成虚压，压接孔与导线线径不匹配等，都会造成连接器接触部位的接触不良进而引起连接导通失效。因此，接触件必须具备稳定可靠的接触保持力和良好的导电性能。

1.2绝缘不良

电气连接器绝缘体的基本作用是使连接器内部接触件之间或接触件与壳体之间保持绝缘，另外还对内部接触件起到固定的作用，以使其维持设计规定的固定次序。因此，绝缘体必须具备优良的电绝缘性能和物理性能。在实际制造或使用中，由于绝缘体存在尘埃或金属颗粒等易导电污染物，以及绝缘材料的老化等原因，都会造成连接器绝缘体被击穿、绝缘电阻低，以至漏电导通等绝缘不良现象。在电气连接器技术标准中，一般都规定了连接器在不同环境下的绝缘电阻考核指标。通过绝缘电阻检验可以确定其绝缘性能是否符合电路设计的要求，能否经受高温、潮湿等特定的环境应力，以及能否满足有关技术条件的其他规定。

1.3固定不良

连接器是通过壳体安装固定在设备上的。壳体即电连接器的外罩，其作用除了提供定位和固定以外，在连接器插合时为内部的接触件提供精确的定位和保护。由于设计结构不当，或制造工艺质量不合格等都会造成固定不良，引起插头与插座之间、绝缘体与壳体之间的不正常分离，进而影响安装固定和接触的可靠性，甚至会造成系统电能传输和信号控制中断的严重后果。

1.4密封不良

动车组电气连接器的密封包括连接器结构性密封和工艺防护性密封两种形式。连接器结构设计得不合理，材料制造工艺有缺陷，以及组装工艺不良等，都会导致连接器防水防尘功能降低，密封不良。

2.预防连接器失效的措施

连接器的可靠性将受到其结构设计，组件质量及其组件可靠性的很大影响。但是，除了上述原因，整个系统的可靠性还将取决于有效的维护和检查工作。需要寻找最佳的预防性维护，安装和检查计划模型，以避免在日后的工程中由于故障或故障后的改造而造成的损失和浪费。

2.1防止接触不良

2.1.1加强供货质量监制

由于导致接触不良大部分原因是产品本身的质量问题，所以在购买零件后，要根据相关标准以及规定程序批准的图样和技术文件严格控制供货产品质量。包括初始产品评估，特殊采样和仓库检查以及供应商提供的相关产品测试报告和其他文档的验证。应检查的主要连接部件有：插头，插针或接触片，锁紧机构等。

2.1.2导通检测

安装电气连接器并将其连接到动车组之后，必须测试线路的连续性。严格比较设计图纸，电缆和芯线号，以避免没有检查到或检查错误的情况。必须在安装前后进行性能测试，以提高关键部件或通过电缆连接组件上设备的安全性能。通过电路的导通检测，可以验证连接器的接触状况，以确保电路贯通。同样，如果导线的直径和压接孔径的选择不匹配，或者压接端出现问题，也会造成接触不良。因此，在连接器插针压接和组装连接器时，必须确保质量符合标准工艺指南的要求。

2.2预防绝缘不良

2.2.1绝缘材料检查

连接器材质的优劣对绝缘体的绝缘性能影响很大。动车组对所使用连接器的材质均有严格的技术要求。例如，车端连接器技术要求规定连接器非金属材料必须符合阻燃、低烟、无毒、无卤素物的要求，盐雾试验后连接器的金属防护层腐蚀面积占金属防护层面积的30%以下，非金属材料无明显泛白、膨胀、起泡、皱裂及麻坑等缺陷。要求供货商严格按照技术要求执行，并在首件鉴定时提供相关的材料试验报告。

2.2.2绝缘电阻检查

绝缘电阻检测的方法是：在连接器上施加特定的电压值，测量连接器的导通点与非导通点之间漏电流的大小，以此来判定连接器的绝缘性能是否合格。

目前，连接器生产厂家均会对连接器在出厂前进行绝缘电阻检测。而动车组对不同部位连接器的绝缘电阻有不同的要求。车端连接器要求使用兆欧表对连接器针对地及针对针之间进行检测，绝缘电阻应满足常温、高温、湿热状态下不同的绝缘电阻要求。此外，还对连接器的接触电阻、温升电阻、恒定湿热环境下的绝缘电阻均有相应的技术要求，要求生产商严格按照技术协议试验大纲的要求进行试验，并满足相应的技术要求。

2.3预防固定不良

2.3.1互换检查

由于动车组的特殊制造工艺，用于安装各种设备的电连接器必须满足兼容要求。兼容性是指无需安装，选择，维修或调节即可获得相同型号的任何零件的能力，这些零件可能满足性能要求。兼容性检查可以帮助找到由于制造尺寸不规则，错误组装和存在多余物而无法连接或锁紧的零件。此外，具有特殊制造工艺的零件可以在维护期间快速更换，这将提高维护效率。

2.3.2振动冲击测试

通常，对于振动试验、冲击试验的考核指标和试验方法都有特定的规则。可以使用振动和冲击测试来确保连接器的机械性能或锁紧性能是否保持良好。

2.4预防密封不良

动车组电气连接器的工艺防护性密封处理方法与安装位置及设备结构密切相关。针对动车组不同部位区域的外部运行环境、电气设备结构等特点，需明确具体的电气连接器密封作业工艺要求及施工规范。

而对于连接器自身的结构密封性方面，连接器插头及连接器插座必须具有结合后防止脱离的结构，各部件必须牢实可靠。严格按标准规定的要求进行逐只密封性检测，例如防水试验和防火性能等。检测时必须按产品技术条件规定的试验方法和试验条件进行检漏，以保证电气连接器使用的安全可靠，不得擅自更改试验条件和方法。

3.结束语

没有高质量和可靠的电气连接器，就没有安全可靠的动车组系统。庞大的动车组系统在运营过程中会有多种不可预知的故障或问题。而通过此类针对轨道车辆实际应用中的各型电气连接器故障进行的统计归类和分析，可得出大量经验教训，为今后产品的结构设计、工艺方法及质量监控提供依据和改进方向。

参考文献：

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[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.

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