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摘要：通过对不同运营里程的动车组用速度传感器连接器、牵引变流器连接器、接地保护开关连接器、牵引电机主连接器、接触器箱连接器和车端电气连接器六种不同类型的电连接器进行接触电阻实验，结果表明，经过运用的电连接器接触电阻仍符合规定要求，并对电连接器进行寿命预测，给出了平均寿命范围，分析可知，电连接器接触电阻与其接触件直径相关。可以通过制定针对不同接触件直径的电连接器的修理规范，减少高可靠性电连接器的拆解换修工作，从而减轻检修工作量，降低检修成本。
关键词：动车组；电连接器；接触电阻
目前我国高速铁路动车组检修制度以状态修为主，当运营公里数达到100万公里以上时，需要对动车组进行全面的解编，对性能下降或偶发故障的零件进行更换，为保证动车组运行安全。在动车组一个完整的运营周期内，设备和零部件的状态始终处于一个变化的过程，通过对状态进行跟踪分析，利用数据分析其变化规律，从而进行有效的寿命预测和可靠性分析至关重要。电连接器是高速动车组用主要电气零部件，其结构性能及可靠性随着动车组运营里程的增加而降低，电气连接器的故障都有可能引起动车组运行和控制系统的故障，严重时甚至危及行车安全。为了顺应铁路发展的趋势，同时为了在保障列车的安全运行前提下减少维护检修成本，通过进行动车组用电连接器接触电阻实验，分析其经过长时间运用后的性能变化，进而为改进动车组检修工作提供理论与实践依据。
一、实验
（一）实验环境
根据GB/T34119-2017《轨道交通机车车辆用电连接器》在室内对动车组用电连接器进行接触电阻测试，室内环境温度应保持在25±5℃，相对湿度应保持在45~75%。
（二）实验目的
在动车组运行中，电连接器长期暴露在外部环境运行，这势必会导致其各项性能出现下降，性能下降会给列车的运行带来极大的安全隐患，为了判断动车组用电连接器在经过长运营里程后的电性能变化，本文按照GB/T5095.2-1997规定对不同运营里程下的动车组用速度传感器连接器、牵引变流器连接器、接地保护开关连接器、牵引电机主连接器、接触器箱连接器和车端电气连接器进行接触电阻测试。
（三）实验仪器
1）直流低电阻测试仪，型号TH2511，测试精度0.01mΩ。2）数字万用表，型号34401A，测试精度0.001mΩ。3）超高阻计电阻测试仪，型号CS9516，测试精度0.01Ω。
（四）实验方案及步骤
接触电阻通过根据测量的电压降计算得出，该实验中测量连接器引出端电压降采用直流电阻电桥进行测试。测量原理如图1所示，测量点应该处于两端触头贴近绝缘或外罩的位置，当这些测量点不能直接接近时，可以移到连接的导线上。在电连接器两边引出端加上电压，分别正向与反向通过电流，测量电连接器引出端之间的电压降，计算出接触电阻。需要注意为了避免击穿接触件绝缘薄膜，测试回路的电流、电压不宜过大。设置超高阻计电阻测试仪参数，采用R/Slow/On/Auto模式进行测量，量程采用mΩ量程，然后将测试仪正确调零并与数字万用表配合使用，调零完成后更换新的设备保险丝。对于线头数大于或等于6的样品随机抽取6根线进行实验；对于线头数小于6的样品，所有线均进行实验。实验时，将超高阻计电阻测试仪两测试夹正确夹到连接器同一电线的两端，等待数值稳定后记录数据，重复上述实验测试所有样品。
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图1 测试原理图
二、结果分析
对运营里程分别为240km、360km、480km的速度传感器连接器、牵引变流器连接器、接地保护开关连接器、牵引电机主连接器、接触器箱连接器和车端电气连接器六种动车组电连接器按照上述方法进行接触电阻检测实验，接触电阻均满足TB/T3412-2015《动车组用电连接器》中规定。
在对连接器的寿命预测分析中，首先对其失效形式进行研究，这里只重点考虑了其软失效形式，不考虑小概率突发故障对使用寿命的影响。电连接器的失效模式可分为接触失效、机械失效、绝缘失效三类，其中电连接器失效的首要原因是接触失效。接触失效最直接的表现方式为接触电阻的增大，根据电接触理论，接触电阻的大小与电连接器的温升成正相关，由于接触电阻的存在，电流流经接触件时，温度会因为焦耳热而升高，当接触电阻小时，温升对电连接器影响较小，如果电连接器接触电阻过大，过高的温升引起电连接器失效。同时，若电连接器无法有效散发热量，降低接触体硬度从而加剧接触体的磨耗和锈蚀。因此，对不同运营里程下电连接器接触电阻变化率进行分析，车端电气连接器变化率最大，牵引电机主连接器次之，牵引变流器连接器和速度传感器连接器接触电阻无明显变化，这是由于车端电气连接器和牵引电机主连接器工作环境更易收到额外的冲击和振动，同时二者的接触件直径较大，接触电阻相较于其它类型电连接器相差一个数量级，阻值的轻微变化也会导致变化率的激增。而通过对比两次周期接触电阻变化率的大小可知，车端电气连接器和牵引电机主连接器在运营后期的变化率要大于前期，可见两者随着使用时长的增加，接触电阻的变化愈发显著，而其他类型电连接器运营前期变化率大于后期且差值较小，接触电阻可视为稳定变化。根据已有的工程经验，定义电连接器寿命预测函数为：
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式中：A1—初始值；
A2—终值；
x0—终值。
在电连接器伪失效寿命模型下，可靠度模型的数学表达式为：
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在正常工作应力T＝308Ｋ的条件下，两参数值为：
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计算平均寿命为8.0677×104h。将检测数据代入寿命预测函数得到寿命预测函数曲线。电连接器接触电阻阻值变化近似呈“S”型曲线，随着运营里程的增加，接触电阻阻值呈增加趋势，牵引变流器连接器接触电阻达到失效值时的预测里程为1056万公里，接触器箱连接器接触电阻达到失效值时的预测里程为1100万公里，接地保护开关连接器接触电阻达到失效值时的预测里程为1210万公里，速度传感器连接器接触电阻达到失效值时的预测里程为1287万公里，牵引电机主连接器接触电阻达到失效值时的预测里程为1322万公里，车端电气连接器接触电阻达到失效值时的预测里程为1461万公里。通过寿命预测函数得到的预测寿命大于在伪失效寿命模型下电连接器可靠度模型计算得出的平均寿命，可以认为该寿命预测函数符合要求。通过寿命预测结果可知，牵引电机主连接器的预测寿命最大，而牵引变流器连接器预测寿命最小，不同类型电连接器的预测寿命基本与其接触件直径成正相关，接触件直径越大，接触电阻越小，预测寿命也越高。通过寿命预测结果可知，连接器预测寿命超过下一轮五级修，在后续运用过程中依然可以维持很高的可靠度。
本文针对动车组电连接器，对不同运营里程的六种不同类型的电连接器进行接触电阻检测实验，结果得出，经过长时间运用的动车组电连接器，其接触电阻仍满足规定要求；通过对实验数据进行非线性拟合进行寿命预测，给出了连接器平均寿命范围。
参考文献：
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