摘要：新時代動車組安全環路繼電器故障情況一直限制著動車組長久發展，若能充分研究繼電器故障原因并提出優化措施，能夠有效的提高動車組安全環路的安全性與可靠性。對于我國動車組進一步發展有著重要意義。

　　關鍵字：動車組 安全環路 繼電器 故障 優化方案

　　從普通列車到和諧號再到復興號，動車組安全性能不斷提升，但依然擺脫不了安全環路繼電器故障的困擾。根據中國鐵路各區域集團有限公司統計動車組故障原因報告顯示，動車組安全環路繼電器發生故障平均每年314件。優化和改善繼電器將是動車組安全環路發展的一大方向。

　　動車組安全環路繼電器工作原理及特性

　　繼電器是一種電子控制器件，可以控制其他設備，也可被其它設備控制。繼電器以低電流控制高電流，在電路中起到安全保護、自動調節和轉換電路的作用，此外，繼電器有動作快、工作穩定、使用壽命長等優點特性，被廣泛應用于自動控制電路中。在動車組制動安全環路、轉向架監控安全環路、火警安全環路，以及列車網絡、空調、照明等設備中都有繼電器的應用。在動車組安全環路中，繼電器是主電路和控制電路設計中有著不可撼動的地位，它可以使用低電壓來控制高電壓，既保證了設備的正常進行，也保護了操作人員的安全，在生活各個控制方面都可以看到繼電器的身影。安全環路繼電器不僅充當控制元件，同時擔當信號轉化元件。當繼電器發生故障時，將直接導致信號反饋信息出現錯誤，進而影響動車組運行過程，甚至會觸發動車組緊急制動機制，對動車組造成很大的傷害。

　　動車組安全環路繼電器故障研究

　　1、繼電器故障情況分析

　　在繼電器排查過程中，我們無法準確直接的確定繼電器發生故障的具體位置，必須將繼電器全部拆除逐一檢查，工作量十分巨大。對繼電器故障情況進行統計分析，有利于確定檢查、更換繼電器的時機，減少人力物力的浪費。大量實踐表明：繼電器發生故障的概率與動車組行駛里程數有關，在最新的調查中顯示：動車組運行100萬千米后安全環路繼電器發生故障次數逐漸上升，而當動車組行駛里程數大于250萬千米后，發生故障的次數卻在逐漸下降，最后趨于穩定。在動車組運行里程數大于100萬千米就應該對動車組安全環路繼電器進行檢查，主要分為以下幾部分：外部檢查：主要觀察繼電器是否發生氧化現象、內部及機械部分檢查：主要是檢查繼電器觸點是否能進行正常的系和動作、繼電器線圈過流電阻的檢查：檢查繼電器電阻是否正常，并進行數據統計，來估計某一安全環路繼電器最容易發生故障情況。

　　繼電器故障原因分析

　　2.1吸合電流反常

　　吸合電流是指繼電器能夠產生系和動作的最小電流。在正常工作過程中，吸合電流必須大于系統給定的電流，只有這樣繼電器才能正常運行。在實際應用過程中，繼電器工作時間過長將導致自身線圈工作電壓大于額定工作電壓，線圈處電流增大，產生大量熱量燒毀線圈。動車組行駛里程數超過某一數值過后，繼電器部分老化后者繼電器內部發生損壞，吸合電流過小甚至未產生均無法支持繼電器工作，導致命令信息傳輸失效，安全環路無法做出相應的回應，導致發生事故。這種故障情況發生概率很小，只要按要求對各繼電器進行檢查更新，都可以有效避免，本文并沒有對此故障提出優化方案。

　　2.2繼電器線圈阻值異常

　　曾有學者提出繼電器線圈組織異常與繼電器所處動車組的位置有關。但在實際動車組安全環路繼電器維修報告中發現，制動安全環路繼電器線圈阻值異常故障主要分布在動車組車頭和動車組車身。這一調查反駁該學者提出的假設。對故障繼電器進行拆解，分別在常溫狀態下、加熱100攝氏度狀態下測量線圈導通。經過測量，在常溫狀態下繼電器線圈電流阻值正常，符合安全標準。在加熱100攝氏度狀態下線圈并不會發生觸點吸合現象。進一步檢查發現陰險焊接處封裝不合理，存在開路現象。在動車組運行過程中，車頭中、車身中的繼電器工作溫度分別達到30攝氏度、26攝氏度，線圈溫度分別達到120攝氏度、110攝氏度。這就充分說明了繼電器工作環境溫度直接影響了線圈阻值。

　　2.3繼電器觸點接觸不良導致故障

　　動車組安全環路使用的是電磁繼電器，觸點機械動作壽命一般在100萬次左右。在故障繼電器與嶄新繼電器的對比實驗中，我們清晰地看到故障繼電器明顯不如新繼電器色澤光亮，而且故障繼電器由于內部發生氧化現象已經發黑、發暗，已經不能再使用了。用歐姆表分別對兩種繼電器進行觸點阻抗值測試，測試結果卻出人意料，故障的繼電器與新繼電器觸點阻抗值別無二樣，但發生故障的繼電器也只是個別常閉觸點阻抗值異常。但在動車組實際運行過程中，兩種繼電器觸點阻抗值差距很大，我們進行試驗應充分模仿繼電器工作環境才能更真實反應繼電器故障情況。

　　繼電器優化方案

　　通過對繼電器故障原因統計分析及研究，我們大致弄清了繼電器故障發生原因提出了以下繼電器優化方案。

　　1、繼電器排布優化

　　繼電器通常不是單獨使用一個，而是采用多個繼電器并聯在按鈕開關，達到互鎖現象。幾個繼電器互相限制，共同控制電路，保證電器安全運行。傳統安裝方式是將繼電器并排安裝沒有間隙，散熱性能差。而將繼電器間隔5毫米進行安裝，在30攝氏度工作環境中繼電器線圈溫度降低大約20攝氏度。通過實驗進一步觀察，發現增加繼電器安裝間隙，繼電器線圈工作時溫度并不會高于110攝氏度，這項發現提高了繼電器安全可靠性。經過實驗證明，每個繼電器間裝填5毫米厚度隔片，在30攝氏度環境下工作24小時，繼電器線圈阻值均正常。但間隙地增加會加大安裝空間，需要重新設計相應規格的電氣柜安裝繼電器。

　　2、繼電器觸點去氧化

　　在設計繼電器排布過程中，我們可以增加一個去氧化電路，對繼電器觸點去氧化。具體方法：通過增加負載電阻使觸點接觸時能有微量電流通過，在觸點斷開地一瞬間，通過電流的作用去除氧化薄膜，達到自動清除氧化膜的效果，降低了觸點阻抗效果。這種方法雖然增加了繼電器的使用壽命，但同樣需要重新設計電氣柜，無論時電氣柜空間、還是散熱性能都需要改動，而且新加接線數，對與安裝工人接線提出了新要求。

　　3、采用新型繼電器

　　新型繼電器根據新提出的特殊需求而特殊制造出的新型電磁式繼電器。相比傳統的繼電器，體積更小、質量更輕、耐撞擊、負載范圍更大。現階段新型繼電器有非磁保持繼電器和磁保持繼電器兩種。在優化措施中我們主要研究非磁保持繼電器，非磁保持繼電器是一種單穩態繼電器，繼電器線圈在特定的的電壓激勵作用下，其觸點輸出形態發生改變，但在線圈電壓降低后，觸點重新斷開，達到控制效果。

　　采用新型繼電器在一定程度上減少了觸點氧化、線圈阻值異常的現象，而且新型繼電器線圈采用復合材料，在導電性、耐高溫性均高于傳統電磁式繼電器。在實際工作環境中工作，老式繼電器發生故障概率是新型繼電器的3倍多。新型繼電器的應用推動了動車組安全環路進一步發展。本動車制造單位一直致力于研究各種新型繼電器來適應動車組安全環路發展對繼電器提出的全新要求。

　　動車論文范例：基于大數據的動車組運維數據服務平臺研究

　　結語：大量的實驗數據證明了繼電器發生故障的原因，本動車制造單位針對繼電器線圈電流阻值異常提出了繼電器排布優化措施，降低了繼電器線圈在高溫環境下工作故障發生頻率，針對觸點氧化，提出了觸點去氧化電路，有效延長了繼電器使用壽命，進一步提高了繼電器的可用性、可靠性。這些方案對于動車組安全環路繼電器發展有著積極作用，對于其他環路繼電器同樣適用。

　　參考文獻：

　　[1] 張奎全,王剛,張泰基.CRH380D型動車組BMS環路繼電器故障排除及控制邏輯優化[J].軌道交通裝備與技術,2019:57-59

　　[2] 孫華民.繼電器觸點接觸電阻偏大的失效機理研究[J].華東科技(綜合),2020:0322-0322

　　[3] 莊勇.CRH1A型動車組緊急制動安全回路原理及常見故障分析[J].成鐵科技,2013:35-36

　　作者：扈金彪