地鐵列車繼電器燒損原因及解決措施分析

劉營琴

（南昌軌道交通集團有限公司運營分公司，江西 南昌 330038）

0 引言

繼電器是地鐵列車控制系統(tǒng)中重要的控制器件，主要根據(jù)外界輸入的電壓的變化接通或斷開控制電路以完成控制或保護功能。本文結(jié)合南昌地鐵2號線繼電器故障，從設(shè)計、工藝、生產(chǎn)和驗收進行分析得出故障原因，根據(jù)故障原因采取相應(yīng)的整改措施，確保列車穩(wěn)定運行。

1 問題描述

目前南昌地鐵2號線主要使用Mors Smitt施密特公司B400 115 EG SVF 1及D-U204-KLC+V23BR型直流電磁式繼電器，該類型繼電器是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關(guān)。下面結(jié)合一例典型故障進行原因分析并提出相應(yīng)改進措施，南昌地鐵2號線某列車在正線運營時列車牽引控制空開=24-F01跳斷且無法閉合，導(dǎo)致列車無法動車，后列車救援回庫。列車回庫后現(xiàn)場人員上車查看網(wǎng)絡(luò)TCMS故障履歷并模擬故障，發(fā)現(xiàn)綜合柜客室內(nèi)門關(guān)好旁路繼電器=41-K23（D-U204-KLC）及繼電器底座燒損，本不應(yīng)該導(dǎo)通的繼電器底座觸點（4點）和（2點）導(dǎo)通，形成短路，因2點接線（32100-1070）為負線，引起牽引安全回路4點接線（24410）電路未經(jīng)過負載直接接入負線，導(dǎo)致回路上游的列車控制空開=24-F01斷路器跳斷，無法閉合，無法向牽引控制相關(guān)電路供電，列車無法動車?，F(xiàn)場對該繼電器進行檢查，發(fā)現(xiàn)繼電器2、4外部引腳已完全熔化斷裂，斷裂部分殘留在底座中，底座也已熔融并形成空洞，并有金屬熔融物，測量繼電器線圈阻值為5170歐姆，在該類繼電器阻值范圍內(nèi)，對故障車輛綜合柜燒損繼電器及底座進行更換，經(jīng)驗證故障消除，車輛功能正常。繼電器燒損圖片如下圖所示。后對南昌地鐵2號線34列車所有繼電器進行普查，發(fā)現(xiàn)4個B400 115 EG SVF 1型號繼電器引腳和底座灼燒現(xiàn)象1個D-U204-KLC 繼電器燒損，34處B400 115 EG SVF 1型號繼電器有金屬絲異物，其中4個在繼電器及插座之間[1-2]。

圖1 燒損繼電器及底座

2 原因分析

為深入剖析故障原因，分析造成故障的各種可能性，現(xiàn)建立問題故障樹，造成繼電器燒損的三種可能原因分別是：繼電器電路過流、繼電器質(zhì)量問題、繼電器異物進入。

圖2 問題故障樹

2.1 電路設(shè)計原理分析

查南昌地鐵2號線電氣原理圖。故障電路為牽引安全電路，故障繼電器=41-K23為門關(guān)好旁路。此電路中的負載為4個牽引逆變器指令接口，兩個網(wǎng)絡(luò)單元的指令接口。每個接口電阻為1000Ω，電路正常工作時的電流約為660mA。繼電器型號為D-U204-KLC，觸點電流工作能力為10A 當(dāng)該繼電器觸點工作時不會出現(xiàn)超出繼電器載流能力的情況，且該繼電器觸點在正常情況下觸點是不投入工作的。因此不會出現(xiàn)超出繼電器載流能力的情況。設(shè)計原理及繼電器選型無問題，可排除設(shè)計原因。

2.2 繼電器產(chǎn)品質(zhì)量問題原因

故障繼電器（D-U204-KLC）和普查結(jié)果發(fā)現(xiàn)的燒損繼電器（B400 115 EG SVF 1）查2種灼燒繼電器，燒損位置均為繼電器外部插頭，內(nèi)部插頭無變色情況，對故障繼電器線圈阻值、二極管、觸點及從繼電器內(nèi)部測試2、4端阻值，均無問題。說明燒損繼電器應(yīng)為外部原因灼燒。D-U204-KLC 型號繼電器及底座為凸凹配合結(jié)構(gòu)，連接狀態(tài)下金屬絲不可能進入二者之間。B400 115 EG SVF 1型號繼電器與底座的配合結(jié)構(gòu)外部金屬絲能夠進入內(nèi)部，但因中間隔離，不能形成因金屬絲導(dǎo)通情況。

2.3 繼電器異物進入原因分析

南昌地鐵2號線4個繼電器（B400 115 EG SVF 1）灼燒，1個繼電器（D-U204-KLC 燒損（故障件），34個繼電器表面和內(nèi)部有金屬絲，其中，3個繼電器（D-U204-KLC與底座之間有金屬絲，1個繼電器（B400 115 EG SVF 1與底座之間有金屬絲。通過反復(fù)技術(shù)分析和論證，確定金屬絲進入繼電器與底座中間造成短路導(dǎo)致繼電器燒損。

金屬絲來源及進入繼電器與底座之間的原因分析：經(jīng)對金屬絲本身及綜合柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工藝過程分析，金屬絲為綜合柜上部接線過程中剪線產(chǎn)生的，上述過程列車電器柜制造廠家和車輛組裝制造廠家均會進行相關(guān)操作。

車輛組裝制造廠家組裝過程分析：通過車輛裝配過程現(xiàn)場查看、與技術(shù)人員和操作者溝通，車輛組裝制造廠家過程中，接線過程中剪線時，存在金屬絲掉落在繼電器上部的可能性，但電器柜到車輛組裝廠時繼電器已安裝完成，且車輛組裝廠不存在插拔繼電器的情況，繼電器結(jié)構(gòu)本身具有防護作用，在不拔下繼電器的情況下，金屬絲無法進入繼電器及底座中間。綜上所述，車輛組裝制造廠家車輛綜合柜安裝過程中不會出現(xiàn)金屬絲進入繼電器與底座之間。

經(jīng)電器柜廠家自查分析，應(yīng)是其在安裝繼電器工序，生產(chǎn)過程中防護工作疏漏的情況下，導(dǎo)致金屬絲留在底座與繼電器之間。同時，在自互檢中也有疏漏，未將元器件清臟問題策劃到自互檢記錄內(nèi)，最終導(dǎo)致不合格品流出。

2.4 專業(yè)檢測機構(gòu)分析

將故障繼電器委托至專業(yè)檢測機構(gòu)分析，加電后該繼電器能正常動作，通過對繼電器觸點完全融化斷裂阻抗測試發(fā)現(xiàn)底座上2和4點阻值為1.3歐姆，正常這兩端應(yīng)為開路；對二極管進行檢查，二極管拆下檢查正常；對繼電器內(nèi)部觸點檢查，觸點可正?；貜棧|點部位無燒損現(xiàn)象；從繼電器內(nèi)部測試2、4端阻值為開路；綜合分析失效原因為：故障繼電器2、4引腳及底座均燒損，在底座上發(fā)現(xiàn)有多余的金屬熔融物，繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)正常，簧片可正常動作，說明大電流沒有經(jīng)過繼電器的內(nèi)部，不排除該繼電器燒損是由于底座中存在金屬多余物，導(dǎo)致2、4端形成低阻通路或耐壓能力下降，加電后產(chǎn)生大電流造成繼電器的引腳綜上所述，電器柜廠家生產(chǎn)電氣柜過程中因防護不到位，清理不徹底，自互檢不到位，金屬絲進入繼電器與底座之間，造成繼電器短路、燒損，導(dǎo)致車輛救援[3]。

3 整改措施制定

要求車輛組裝制造廠家與電器柜廠家在繼電器后續(xù)的生產(chǎn)組裝過程中采取有效防護措施，防止類似設(shè)備質(zhì)量隱患，保證運營車輛的安全性可靠性。

完善車輛繼電器驗收監(jiān)造標準，加強車輛上線前的質(zhì)量監(jiān)督，加強設(shè)備隱患排查，新車上線前對每個繼電器進行拆裝檢查[4]。

制定車輛繼電器維護規(guī)程，運營后每年對繼電器進行拆裝及性能檢查，做好預(yù)防措施，降低運營期間故障繼電器故障數(shù)量。

4 結(jié)論

本文以南昌地鐵2號線繼電器故障為研究對象，采用故障樹法進行分析，根據(jù)分析結(jié)果，采取有針對性的優(yōu)化措施，提前預(yù)防發(fā)現(xiàn)故障，保證了車輛繼電器使用的穩(wěn)定性。