宋世伟 陆金鹏 王士龙
中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春，130062
摘要：高速动车组大量采用各种连接器和笼式弹簧式端子，其制作工艺的好坏直接影响动车组的电气控制功能。通过分析笼式弹簧式端子接线和连接器制作的工艺难点，提出工艺控制措施，保证其电气连接的可靠性，从而确保动车组的安全运行。
关键词：高速动车组;笼式弹簧式端子;连接器;制作工艺
前言：随着我国高速动车组技术的发展和轨道交通装备自动化程度的提高，轨道客车的自动化水平突飞猛进，对电气连接可靠性的要求也相应提高。CRH3型动车组上电气连接器和笼式弹簧式端子的应用范围广、数量多，从车内电器柜到车下各种电气设备,无论是电力输送还是电气控制以及网络控制，基本上全部采用各种连接器和笼式弹簧式端子进行匹配和连接。电气连接器和笼式弹簧式端子的制作工艺技术要求远远高于其他电气连接形式，每一道生产工序、每一个操作环节或细节都会对其制作质量产生巨大的影响。
1、高速动车组接线和连接器制作的工艺难点分析
接线端子片和电线的连接形式常见的有螺栓连接和笼式弹簧式端子连接，目前在动车组、城轨车辆、碳钢车上的接线基本采用笼式弹簧式端子连接，这是一种在导体与端子间通过弹簧施加压力的端接方法，多用于设备箱内部接线，其优点是:操作简单、不需要特殊工具;由于弹簧力长期作用在连接点上因而具有很高的操作安全性;适合单股和多股导线;不需对导线的末端作特殊处理，导线截面积越大夹紧力也越大，有很好的防振动、抗冲击性能;笼式弹簧式端子连接还可保持较低的电压降。该技术的难点是:接线的截面积小于 1 mm2，由于线很细，在操作过程中笼式弹簧式端子易压到导线的绝缘皮或因有毛刺导致导线接触不良或短路，影响行车安全。
由于运行环境的不同，CＲH3 型动车组上采用的连接器种类很多，大部分为 HARTING 连接器，主要分为重载连接器和电子连接器两大系列。常用的重载连接器有:①标准连接体:用来传输中等功率和数据;②模块型 QUITAX 连接器:主要用于车端或部件之间 MVB多功能车辆总线的连接;③ 40A 轴向螺栓模块:用于大功率如电池、空调的电力传输。常用的电子连接器为 InduCom 系列，该系列产品主要用于 9 ～ 15 针 D － Sub 连接器，由抗干扰辐射的全金属外壳组成，用于车内各电气部件间的总线连接。InduCom9 MVB 连接器套件主要应用于轨道车辆内部 MVB 的串行和并行信号连接，该产品具有出色的屏蔽衰减特性和机械稳定性，制作难点有导线屏蔽层的处理、端子压接、防水处理及连接器的组装等。
2、改进笼式弹簧式端子接线和连接器制作工艺的措施
2.1组织专业培训
以动车组上广泛使用的笼式弹簧式端子接线方式、制作工艺难度大的连接器及关键部位的连接器作为培训内容。培训分为理论培训和实做培训两部分，理论培训利用三维及可视化的培训教材对制作工艺、方法进行培训，实做培训则紧密结合动车组上所用的实物对上岗前的工人进行接线和连接器制作工艺、操作方法和操作技巧培训，提高其专业素质和动手能力。对动车组新的接线方式或连接器，可根据需要随时进行培训。
2.2完善工艺方法
为了保证良好的接线和连接器制作质量，编制了完善的可视化操作工艺规程，明确每个制作步骤的工艺方法和技术要求。
2.2.1接线质量控制
(1)采用专用的断线工具，保证电线断面与导线垂直，切口截面应规则、无变形、无留在外面的线芯毛刺。
(2)针对不同截面积的导线，采用专用的剥线工具，保证剥线后，电缆线芯应清洁整齐，无纠结，无残余，绝缘皮的切口应光滑整齐，没有残留的毛边，没有不规范操作切线设备或使用损坏的刀头带来的划痕及损伤。剥线中最重要的一点是根据不同型号的接线端子及导线截面积确定最佳的剥线长度。
(3)针对不同的接线端子，采用专用的接线螺丝刀，接线时使笼形弹簧保持打开状态，将剥好的导线对齐端子排接线孔的上沿垂直插入端子排的圆形接线孔中，接完后导线不能裸露，不能有毛刺。
(4)最后检查接线质量，用手捏住电缆，顺着接线端子的方向适当用力拉一下导线，不应有冲击拉力或左右晃动拉拽。
2.2.2连接器制作质量控制
(1)电缆剥线长度:电缆的剥线长度是由连接器的结构决定的，精确的电缆剥线长度可以使屏蔽接地的位置更准确，以达到良好的电磁兼容效果。
(2)屏蔽层处理:屏蔽层的处理工艺是连接器制作中的重点和难点。首先在剥线时不能划伤更不能切断线缆的屏蔽层，这就需要控制好运刀的力度; 其次在回翻屏蔽时，要掌握技巧，不能强翻，否则会使屏蔽层断裂。屏蔽层接线方式可以采用冷压接端子、屏蔽夹、屏蔽线压线框、压接屏蔽环、连接到连接器的适配器上及采用专用锡环或其他类似装置进行处理。
根据其接线方式来选择屏蔽层留取的长度，保证屏蔽层和屏蔽夹或连接器壳体等充分接触，从而达到良好的电磁兼容效果。
(3)端子压接:良好的压接是保证电气连接机械、电气性能的基础，也是电气连接中需要控制的关键点。高质量的压接能够保证压接质量均匀，从而保证接触电阻恒定。压接接近于冷焊，要保证其耐腐蚀性，不会因热影响而产生电阻变化。压接后的导线依然保持其挠性，也便于施工。保证高质量的压接首先是正确地选择压接工具，由于连接器的种类繁多，其参照标准和制造技术也不尽相同，所以在选择压接工具时，压接钳及配套的模具和接线端子最好保证是遵循同一制造标准的原则;其次是正确地使用压接工具，针对不同线径以及不同型号端子需要选择合适的压接工具，使导线线芯尺寸(或线芯尺寸和绝缘尺寸)、压线端子(或压线筒和绝缘支撑尺寸)、压接工具的压模(含绝缘支撑压模)尺寸，三者必须匹配正确。最后应严格按照工具使用说明书来调整压接工具，调整的关键是根据不同截面的导线插针来选择对应的压紧力及压接位置等。
(4)防水处理:由于车下插头的密封胶圈无法起到良好的防水作用，存在由线间进水(如外来水、冷凝水等)的隐患，所以在线间做了防水处理。
(5)连接器的组装:组装时要注意线号的朝向以便检查;最主要的是不可损伤导线特别是带外壳的连接器;采取必要的防护措施，在增加安全性的同时也要兼顾美观。
2.3编制工艺 MBOM
根据不同接线部位和不同连接器，编制相应的制作工艺 MBOM，MBOM 即接线和连接器制作所需的相应物料及辅料清单，操作者根据该清单，支领物料及辅料，核对其数量及型号，保证在接线和连接器制作过程中正确使用物料及辅料，提高效率和质量。
2.4采用专用工具
在接线和连接器制作中，使用专用工具是保证接线和连接器制作质量的可靠手段，由于线缆种类繁多(截面积从 0． 5 ～ 240 mm2 不等)，连接器种类也很多，制作方法也有很大的区别，所以保证可靠的接线和连接器制作质量，需要从断线、剥线、接线、端子压接等方面全盘考虑，只有针对不同工序采用专用的工具，才能保证可靠的质量。
2.5改善作业环境
良好的工作环境可以使操作者精神集中，避免出错。通过采用专用工装、满足工作照度的灯具及各种辅助装备，不仅可以提高效率，还能保持工作现场清洁。
2.6 完善检测手段
电气连接质量的好坏直接影响到电气系统整体的性能，所以在端子压接、连接器制作过程中要对制作质量进行检测，常用的检测手段主要有外观检测、拉脱力检测、端子截面切割后的金相检测、电气连接接触电阻检测以及连接器的插针缩针力等检测方式。通讯线缆除了上述检测外还要使用专用检测仪器对其传输通讯数据质量进行检测。
2.6.1常用和有效的检测方法
(1)外观检测:压接好的压接端子表面应清洁，没有污染、锈蚀等。压接端子的变形只允许是压接工具的压痕，压痕清晰，压接位置符合压接标准，没有变形、锐边、金属剥脱和毛刺。
(2)压接截面的金相显微镜检查:压接截面内没有杂质，压线筒的变形应均匀，导线与压线筒之间应呈气密性连接，所有导线的圆形截面已发生变形，变形后的镀层不应有破裂和损伤。
(3)拉脱力的检测:主要是测试端子压接与电气连接点的机械性能，良好的机械性能是保证电气性能的前提，但是拉脱力的测试不能完全反映出整个连接的可靠程度，所以在拉脱力测试的基础上还要对压接部位的断面进行金相检测，以判断导线与端子压接的接触面积是否达到要求，压接工具与所压接端子是否匹配等。金相检测可以通过抽查的方
式进行。
(4)接触电阻的检测:接触电阻试验通过对导线通以额定的电流来试验连接点的动态电气性能，其接触电阻可以通过连接点两端的电压和电流来计算。在测量接触电阻的过程中还可以通过热成像设备来观察导线与接触点的温度，判断电气连接点是否有局部温升过高的现象。
2.6.2 常用和有效的控制方法
缩针器的检查:连接器组装后端子保持力的判断可以通过使用专用检测工具来进行检查，检测工具内部设置 1 个固定压缩力的弹簧，在弹簧达到压缩距离时插针仍可以完好地保持在连接器中则表示此插针通过了测试。不同型号的插针，测试工具预设压缩力也不同，所以测试时要正确选用测试工具。
3、结束语
CRH3 型动车组的电气接线和连接器制作工艺水平的高低直接决定了动车组电气性能的稳定性，只有从人、机、料、法、环、测等各个方面入手，采取全面措施，才能提高动车组接线和连接器制作工艺水平，使制作工艺系列化、标准化，确保高速动车组的安全运行。
参考文献：
1、李书豪, 屈昕（著）《CRH5型动车组电气柜接线端子状态检测方案优化》城市轨道交通研究。
作者简介：宋世伟（1989.07-），男，吉林省长春市，中车长春轨道客车股份有限公司，技师，研究方向：高速动车组制造与检修。