動(dòng)車(chē)組總配電盤(pán)母板銅箔熔斷調(diào)查分析

李建民

摘要：動(dòng)車(chē)組在運(yùn)行過(guò)程中常出現(xiàn)ATP＼LKJ黑屏、緊急制動(dòng)故障，檢查后發(fā)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組總配電盤(pán)母板X(qián)號(hào)線(xiàn)銅箔出現(xiàn)斷點(diǎn)導(dǎo)致故障發(fā)生。除X號(hào)線(xiàn)銅箔出現(xiàn)斷點(diǎn)外，還有其它部位也出現(xiàn)異常，經(jīng)進(jìn)一步試驗(yàn)后確認(rèn)銅箔出現(xiàn)斷點(diǎn)的原因?yàn)殂~箔被熔斷。本文借鑒可靠性工程相關(guān)知識(shí)，通過(guò)對(duì)總配電盤(pán)母板銅箔熔斷原因查找，實(shí)現(xiàn)了配電盤(pán)結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)過(guò)程的多項(xiàng)生產(chǎn)工藝改進(jìn)，從源頭消除了總配電盤(pán)母板銅箔熔斷故障，保證了車(chē)輛運(yùn)行的安全可靠。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組;配電盤(pán);可靠性;分析驗(yàn)證

1.研究目的

按照動(dòng)車(chē)組電路板電流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，總配電盤(pán)母板銅箔應(yīng)滿(mǎn)足相關(guān)要求：銅箔設(shè)計(jì)寬度為Xum，銅箔設(shè)計(jì)厚度為Xum，根據(jù)敷銅厚度PCB載流設(shè)計(jì)，按照銅箔設(shè)計(jì)寬度（Xmm）的額定載流電流XA（X℃溫升），設(shè)計(jì)寬度（Xum）的額定載流電流XA（X℃溫升）。

2 可靠性研究

可靠性工程是一門(mén)研究產(chǎn)品缺陷或故障的發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律，進(jìn)而解決缺陷或故障的預(yù)防和糾正從而使缺陷或故障不發(fā)生或盡可能少發(fā)生的學(xué)科，產(chǎn)品可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要的組成部分。因此針對(duì)總配電盤(pán)母板銅箔熔斷故障問(wèn)題，我們將從設(shè)計(jì)、制造和管理方面進(jìn)行分析研究，并確定最終改進(jìn)措施，如圖1所示。故障樹(shù)是一種特殊倒立樹(shù)狀的邏輯因果關(guān)系圖，以一個(gè)不希望發(fā)生的產(chǎn)品故障事件或?yàn)?zāi)難性危險(xiǎn)事件即頂事件作為分析的對(duì)象，通過(guò)由上向下的嚴(yán)格層次的故障因果邏輯分析，逐層找出故障事件的必要而充分的直接原因（包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素等），畫(huà)出故障樹(shù)，最終找出導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有可能原因和原因組合，在有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)可計(jì)算出頂事件發(fā)生的概率和底事件重要度等。

3 總配電盤(pán)母板的功能和失效模式分析

3.1供電回路分析梳理

對(duì)動(dòng)車(chē)組總配電盤(pán)母板X(qián)號(hào)線(xiàn)供電回路分析梳理，總配電盤(pán)母板X(qián)號(hào)線(xiàn)電源連接總配電柜內(nèi)部繼電器和總配電盤(pán)母板CN14插X(qián)針;總配電盤(pán)母板CN14插X(qián)針連接總配電盤(pán)子板C板和總配電盤(pán)子板E板。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，總配電盤(pán)子板C板X(qián)號(hào)線(xiàn)最大電流XA。

3.2對(duì)ATP/LKJ黑屏原理分析

當(dāng)主控繼電器失電常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，控制ATPPK閉合的XA線(xiàn)無(wú)法得電，ATP系統(tǒng)無(wú)法正常啟動(dòng)（黑屏）;同時(shí)控制LKJPK閉合的XA2線(xiàn)無(wú)法得電，LKJ系統(tǒng)無(wú)法正常啟動(dòng)（黑屏）。

3.3 對(duì)緊急制動(dòng)原理分析

當(dāng)X號(hào)線(xiàn)斷開(kāi)后，車(chē)輛速度大于5公里時(shí)，5SR繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，串聯(lián)在緊急制動(dòng)環(huán)路中總風(fēng)壓力繼電器失電，緊急制動(dòng)環(huán)路斷開(kāi)，車(chē)輛發(fā)生緊急制動(dòng)。

3.4最終故障影響分析

當(dāng)動(dòng)車(chē)組總配電盤(pán)母板X(qián)號(hào)線(xiàn)銅箔熔斷時(shí)，導(dǎo)致車(chē)輛主控丟失，進(jìn)而造成ATP/LKJ黑屏、車(chē)輛緊急制動(dòng)故障的發(fā)生。

4 電路板實(shí)驗(yàn)室分析檢查

4.1外觀檢查

采用影像放大儀進(jìn)行放大測(cè)試檢查，發(fā)現(xiàn)2塊電路板都存在導(dǎo)線(xiàn)油墨發(fā)黑。4.2 剝離強(qiáng)度試驗(yàn)檢查

通過(guò)剝離強(qiáng)度試驗(yàn)檢查后，確認(rèn)電路板銅箔剝離強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 切片試驗(yàn)檢查

通過(guò)切片試驗(yàn)檢查后，顯示燃燒部分局限在銅箔導(dǎo)線(xiàn)位置，周?chē)奈窗l(fā)現(xiàn)缺陷。

4.4 銅箔材質(zhì)試驗(yàn)檢查

進(jìn)行銅箔材質(zhì)試驗(yàn)檢查，按照IPC-4562標(biāo)準(zhǔn)要求，銅箔中銅含量應(yīng)大于99.8%，材質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.5 銅箔線(xiàn)路對(duì)地浪涌測(cè)試檢查

隨機(jī)抽取此型動(dòng)車(chē)組總配電盤(pán)成品進(jìn)行對(duì)地浪涌測(cè)試，將總配電盤(pán)母板X(qián)號(hào)線(xiàn)連接測(cè)試設(shè)備電源正極，總配電盤(pán)接地螺栓處連接負(fù)極，同時(shí)將總配電盤(pán)主板上所有連接器全部拔出，按照GB/25119中浪涌沖擊電壓要求，試驗(yàn)后檢查電路板，確認(rèn)X號(hào)線(xiàn)及其附近線(xiàn)路無(wú)綠油起泡、變色等異?，F(xiàn)象。

4.6銅箔耐電壓測(cè)試檢查

將Xmm²線(xiàn)纜緊貼在沒(méi)有綠油的銅箔表面，使用耐壓測(cè)試儀進(jìn)行普通線(xiàn)纜（無(wú)水）、普通線(xiàn)纜（有水）、帶網(wǎng)管線(xiàn)纜（無(wú)水）、帶網(wǎng)管線(xiàn)纜（有水）4種狀態(tài)下銅箔耐壓測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果合格。

4.7 能譜及離子色譜分析試驗(yàn)檢查

針對(duì)電蝕銅箔存在疑似腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)行能譜分析，發(fā)現(xiàn)銅箔異常區(qū)域有O、Cl元素聚集，銅箔存在氧化和腐蝕現(xiàn)象，如圖2所示。

為進(jìn)一步確定腐蝕物含量，采用離子色譜分析法萃取燒蝕銅箔處表面離子，放入離子色譜儀中檢測(cè)離子含量，檢測(cè)結(jié)果顯示線(xiàn)路板表面臟污，如圖3所示。

5 結(jié)論

通過(guò)以上論述發(fā)現(xiàn)，電路板外觀存在油墨發(fā)黑、脫落起泡、表面臟污現(xiàn)象，離子污染物對(duì)印制電路板的破壞力極大，在潮濕環(huán)境下具有酸性的離子污染物還可以直接腐蝕銅引線(xiàn)、焊點(diǎn)及元器件，導(dǎo)致產(chǎn)生電路失效、電路的信號(hào)發(fā)生變化、電路板出現(xiàn)電遷移、腐蝕以及涂敷層的附著力下降等問(wèn)題。

綜上所述，可確定由于總配電盤(pán)母板銅箔表面存在污垢（離子性污垢），并對(duì)銅箔形成腐蝕，且在高溫高濕環(huán)境下腐蝕發(fā)展較快，最終造成總配電盤(pán)母板銅箔熔斷。