轨道车辆用薄壁电缆老化剩余寿命研究

胡广胜 郭小玉 刘磊 田鹏奎

[摘 要]本文介绍了电缆老化的主要因素、老化的试验方法、老化寿命的预测方法及其模型原理。笔者选取轨道车辆实际使用薄壁电缆为研究对象，在不同温度下进行加速老化测试，将结果进行计算分析并得到老化时间t与热力学温度T之间的关系，为电缆老化寿命的预测评估提供依据。

[关键词]轨道车辆；薄壁电缆；老化剩余寿命

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.06.081

[中图分类号]TM247 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）06-0-01

0 引 言

电线电缆在长期使用过程中会受到诸多因素的影响而引起材料的老化，从而使产品性能下降，特别是绝缘材料的老化，可能引起故障甚至引发火灾。轨道车辆等线缆用量大，要求产品使用寿命长，因此，线缆的老化寿命就显得十分重要，但目前轨道车辆用线缆的寿命研究却鲜有所见。本文基于取得的轨道车辆上实际使用的薄壁电缆作为试验对象，开展老化剩余寿命的研究评估。

1 电线电缆老化的因素

引起线缆老化的因素有很多，对于绝缘材料来说，温度是最重要的因素，而其他因素，基本都是外部影响，有些只能作用于材料外层（如机械应力、湿度、化学物质、氧等），因此，温度是影响车辆用线缆老化的主要因素。

2 热老化寿命的预测方法

目前国内外热老化寿命研究预测方法中，最重要和常用的方法是基于Arrhenius模型进行外推计算的方法，包括常规法和基于分析法的快速评定法等。其中常规法是被广泛认可的方法，其试验过程采用恒应力加速老化试验法，可信度较高，并已形成标准，如IEC 60216系列。

3 热老化试验及老化剩余寿命预测

3.1 试验样品的情况及取样背景

试验样品为符合标准GB/T 12528-2008的要求，型号为WDZ-DCYJB/3-125 750V 2.5mm2的轨道车辆用薄壁电缆。电缆由单股线芯的导体和绝缘组成，绝缘材料的主要材质为聚醚醚酮（PEEK）。试验样品取自实际安装在轨道车辆上的电缆，该车辆已运营7～8年。

3.2 耐热性能和诊断试验的选择

根据GB/T 12528-2008中的性能要求，IEC 60216-2：2005的性能推荐以及产品的使用安全要求综合考虑，选择耐电压性能，试验方法为GB/T 3048.8- 2007。

3.3 试样数量

对于耐电压类检查试验，在绝大多数情况下，要求每一温度至少由11个样品组成。

3.4 终点选择

按照GB/T 3048.8-2007对老化后样品进行耐压测试，施加电压3.5 V，持续15 min，如果样品被击穿则表示样品未能通过检查试验。

3.5 暴露温度和时间

试验样品的绝缘材料为PEEK，该材料具有优异的耐热性能，根据预测试结果，确定试验的暴露温度和时间选择见表1。

3.6 试验结果

根据测试得到各个温度的终点时间见表2。

（4）

由式（4）可评估产品的使用情况要求，如假设车辆的设计運行时间为30年，则根据式（4）可估算产品的最高使用温度约为220℃。

4 结 语

基于Arrhenius模型原理的常规法老化寿命预测可用于轨道车辆用电缆的老化寿命评估，但该方法只考虑温度对产品的影响，忽略机械应力、湿度、电气老化等因素对产品老化的影响。

选取车辆实际使用薄壁电缆作为研究对象，得到老化时间与热力学温度之间的关系为lgt=-16.020+10 599/T，此关系式可用于产品在车辆设计使用年限内最高使用温度的评估，为产品的设计和维护提供参考。

主要参考文献

[1]田欣.电线电缆热老化寿命标准分析[J].信息技术与标准化，2014（5）.