范洪伟
中车长春轨道客车股份有限公司 吉林长春 130062
摘要：本文通过针对动车组电气连接器容易产生的故障原因及失效模式，进行了详尽的分析。本文基于如何提高动车组的安全可靠性，着重明确了RAMS工程技术在动车组电气连接器中的应用，针对故障提出了比较可行的解决措施,供今后动车组使用RAMS技术研究提供参考。
关键词：RAMS技术；动车组；电气连接器；应用
前言
随着我国高速铁路建设速度不断加快,集成了现代核心技术的动车组作为国家新名片，成为轨道交通行业发展的亮点。在动车组安全平稳运行中，电气连接器可靠性连接是不容忽视的关键技术。为保证连接器安全可靠，RAMS作为新兴技术，开始逐步运用在动车组的电气连接器上。RAMS技术的使用有助于提高动车组的运营水平和行车安全。
1 RAMS技术的发展和应用情况
高速铁路的目标是在规定时间内保证列车的安全运行及旅客和工作人员的生命安全。安全问题的良好解决,可有效保证高速铁路的运输能力和社会效益。在铁路高速、重载情况下,为保持和提高高速铁路运输能力及安全,以前很多学者对于铁路信号的研究仅仅局限于系统可靠性的研究,目前已扩展到对系统可靠性(Reliability)、可用性(Availability)、可维修性(Maintainability)和安全性(Safety)的全面评估,即RAMS评估。伴随着我国轨道交通发展的进程,行业技术标准特别是高速铁路建设和动车组等技术标准,从无到有、从追赶到超越、从探索到成熟,各方面的技术标准显著得到了提高。而国外轨道交通RAMS工程技术发展相对成熟,RAMS已成为先进轨道交通行业普遍采用的关键技术,法国、日本、英国、德国、美国等发达国家和地区均在轨道交通方面成功地实施了RAMS工程。其中以欧洲国家为代表,不仅建立了RAMS系列标准,使RAMS工程实现了系统化发展,还在其产品技术平台上推广RAMS工程,使轨道交通产品的可靠性、维修性和安全性等指标得到了显著提高。如香港地铁、庞巴迪、阿尔斯通、西门子等世界知名运营商和企业,在公司内部都制定了一系列的标准规范,并取得了很好的效果。我国要提高轨道交通的国际竞争力,必须开展RAMS工程,多数铁路运营单位和地铁公司已经逐渐认识到其重要性。
2电气连接器常见的失效模式
2.1接触不良
电气连接器的导电部分被称为接触件，是电气连接器的主要部件。它能够将电信号传递到其他连接器的对应接触件上。导致连接器接触不良的原因有很多，对连接器的具体安装不规范时、接触件本身的结构设计存在不合理等都会造成接触不良。而导致接触不良的主要原因是镀层脱落。基材有轻微、容易脱落的重皮，电镀后在外力的作用下，造成镀层脱落。另外，连接器表面的镀层受到较大的接触力时会被破坏，导致外导体之间接触的电阻增大，从而使连接器电气性能下降。导致连接器造成虚压的还有在其生产制造中连接线内部撕裂、压接钳使用不规范等原因。所以，接触件必须具有稳定性和更好的导电性。
2.2绝缘失效
绝缘体的主要作用是使连接器的内部在与壳体的连接中能够绝缘不导电。最好是保证对其内部的接触件进行固定，并使其能够维持所规定的固定顺序。所以，更好地电绝缘性与物理性是绝缘体必须具备的条件。而在实际的操作与应用中，因为在绝缘体中存在着许多容易导电的污染物体和材料易旧老化等的原因，都会使绝缘体被破坏、绝缘电阻低，最终会出现漏电、绝缘不良等现象。在电器连接的标准规定中，有明文明确对于连接器在不同的环境以及不同状态下的电阻指标进行规定。我们可以根据对绝缘电阻的检验确定它的绝缘性是否能够满足电路设计的具体要求，是否能够承受高温的环境和潮湿的环境。
2.3壳体固定不良
连接器是通过壳体的安装固定在设备上的。这里所指的壳体主要是连接器的外罩，将壳体固定在设备上不仅能够进行精准的定位之外，作为外罩还可以在连接器插合时对其内部的具体零件进行保护。
造成连接器固定不良的原因有很多，对连接器设计结构的不合理以及在制造的过程中对其质量检验不合格等原因都会直接造成固定不良，导致插座与插头分离、绝缘体与壳体之间分离，他们之间的分离都会直接影响安装固定和互相连接的牢固性，严重时会造成电能的传输和信号之间的中断。
2.4密封失效
电气连接器的密封主要是指连接器的结构性密封和工艺防护性密封两个类型。这种失效模式主要是指连接器内部进水、水蒸气、冷凝水、电介质等导电物质，造成线路短路，而至连接器烧损的一种连接器故障，主要是由于连接器密封不良而造成的。另外，还有安装结构不良和选型配套不良等失效模式，在其结构设计上没有按照规定进行设计，在材料的选择上不够科学，在连接器的制造过程中也存在很多缺陷。这些都会导致连接器在防水、防潮以及防尘的功能上大大降低，从而使其密封失效。
3 动车组连接器及RAMS工程
RAMS数据收集是RAMS工作的基础,故障报告及纠正措施系统(FRACAS)为产品的预计提供依据,让产品故障信息在公司内的设计、工艺部门充分流通迭代运用,不断改进、提高产品的RAMS指标。故障信息包括:每个故障发生的时间、公里数、对列车服务的影响、维护员工到达现场的反应时间、修复时间、关联故障、故障起因、整改措施等。
3.1动车组连接器
动车组在运行时,电气设备的性能稳定是影响列车行车安全、旅客满意度的重要因素。连接器是设备在自身功能完整的前提下实现设备间通讯、连结,实现系统和整车功能的关键所在,因此,在RAMS模型的基础上对连接器进行性能预判和分析至关重要。
3.2连接器的RAMS目标
新一代动车组电气连接器的可靠性和维修性指标为:
(1)基本可靠性(MTBF,MeanTimebetweenFailure):８４０００h。
(2)维修性(MTTR,MeanTimetoRepair)指标:在线可更换单元≤０．５h,矫正维护(不起车作业)≤４h。
4可靠性分析
4.1可靠性建模
以动车组车钩连接器为例,连接器的功能是在动车组重联时自动的完成两车间的电气连接,其包含机械连接和电气连接两部分,只有这两部分同时工作,才能保证完成规定的功能。保证翻盖系统、支撑系统、定位系统正常工作才能保证机械连接正常工作。同理需确保加热系统、筒形加热器处理、电缆处理、可移动插针组装、插针装配正常工作才能完成电气连接功能。
4.2可靠性分配、预计
根据可靠性模型(串联模型),采用AGREE法进行可靠性分配。按照列车运行数据要求,参照可靠性预计程序手册及根据连接器RAMS数据统计与评估分析计算结果:系统平均无故障时间MTBF＝１１０５０８h＞８４０００h,满足目标要求。
4.3失效模式影响(及危害度)分析(FMECA)
对于连接器,FMECA(FailureModeEffectsandCriticalityAnalysis,失效模式影响及危害度分析)的主要内容分析其潜在的失效模式并确定其对产品所产生的影响,包括对故障进行控制,从而提前制定控制故障措施,制定预防性维修计划、修复性维修任务列表等。
结束语
动车组的安全运营依靠高质量的电气连接。动车组整车电气连接在运行的过程中会遇到很多的问题和故障，通过列举对电气连接器的故障问题分析和可靠性分析，我们可以看出RAMS工程在动车组安全运营过程中的必要性和先进预判性，它的出现为今后动车组电气连接器改进方向提供了重要的参考，极大地降低故障率，提高了动车组安全运营的品质。
参考文献：
[1]刘森，冯全克，王中明.浅析动车组电气连接技术[J].山东工业技术，2018（20）：143.
[2]孙文斌.浅析动车组温度传感器优化设计方案[J].内燃机与配件，2017（01）：10-11.