地铁列车继电器烧损原因及解决措施分析

2022-01-17刘营琴

电子元器件与信息技术 2021年10期

刘营琴

（南昌轨道交通集团有限公司运营分公司，江西南昌 330038）

0 引言

继电器是地铁列车控制系统中重要的控制器件，主要根据外界输入的电压的变化接通或断开控制电路以完成控制或保护功能。本文结合南昌地铁2号线继电器故障，从设计、工艺、生产和验收进行分析得出故障原因，根据故障原因采取相应的整改措施，确保列车稳定运行。

1 问题描述

目前南昌地铁2号线主要使用Mors Smitt施密特公司B400 115 EG SVF 1及D-U204-KLC+V23BR型直流电磁式继电器，该类型继电器是利用电磁铁控制工作电路通断的开关。下面结合一例典型故障进行原因分析并提出相应改进措施，南昌地铁2号线某列车在正线运营时列车牵引控制空开=24-F01跳断且无法闭合，导致列车无法动车，后列车救援回库。列车回库后现场人员上车查看网络TCMS故障履历并模拟故障，发现综合柜客室内门关好旁路继电器=41-K23（D-U204-KLC）及继电器底座烧损，本不应该导通的继电器底座触点（4点）和（2点）导通，形成短路，因2点接线（32100-1070）为负线，引起牵引安全回路4点接线（24410）电路未经过负载直接接入负线，导致回路上游的列车控制空开=24-F01断路器跳断，无法闭合，无法向牵引控制相关电路供电，列车无法动车。现场对该继电器进行检查，发现继电器2、4外部引脚已完全熔化断裂，断裂部分残留在底座中，底座也已熔融并形成空洞，并有金属熔融物，测量继电器线圈阻值为5170欧姆，在该类继电器阻值范围内，对故障车辆综合柜烧损继电器及底座进行更换，经验证故障消除，车辆功能正常。继电器烧损图片如下图所示。后对南昌地铁2号线34列车所有继电器进行普查，发现4个B400 115 EG SVF 1型号继电器引脚和底座灼烧现象1个D-U204-KLC 继电器烧损，34处B400 115 EG SVF 1型号继电器有金属丝异物，其中4个在继电器及插座之间[1-2]。

图1 烧损继电器及底座

2 原因分析

为深入剖析故障原因，分析造成故障的各种可能性，现建立问题故障树，造成继电器烧损的三种可能原因分别是：继电器电路过流、继电器质量问题、继电器异物进入。

图2 问题故障树

2.1 电路设计原理分析

查南昌地铁2号线电气原理图。故障电路为牵引安全电路，故障继电器=41-K23为门关好旁路。此电路中的负载为4个牵引逆变器指令接口，两个网络单元的指令接口。每个接口电阻为1000Ω，电路正常工作时的电流约为660mA。继电器型号为D-U204-KLC，触点电流工作能力为10A 当该继电器触点工作时不会出现超出继电器载流能力的情况，且该继电器触点在正常情况下触点是不投入工作的。因此不会出现超出继电器载流能力的情况。设计原理及继电器选型无问题，可排除设计原因。

2.2 继电器产品质量问题原因

故障继电器（D-U204-KLC）和普查结果发现的烧损继电器（B400 115 EG SVF 1）查2种灼烧继电器，烧损位置均为继电器外部插头，内部插头无变色情况，对故障继电器线圈阻值、二极管、触点及从继电器内部测试2、4端阻值，均无问题。说明烧损继电器应为外部原因灼烧。D-U204-KLC 型号继电器及底座为凸凹配合结构，连接状态下金属丝不可能进入二者之间。B400 115 EG SVF 1型号继电器与底座的配合结构外部金属丝能够进入内部，但因中间隔离，不能形成因金属丝导通情况。

2.3 继电器异物进入原因分析

南昌地铁2号线4个继电器（B400 115 EG SVF 1）灼烧，1个继电器（D-U204-KLC 烧损（故障件），34个继电器表面和内部有金属丝，其中，3个继电器（D-U204-KLC与底座之间有金属丝，1个继电器（B400 115 EG SVF 1与底座之间有金属丝。通过反复技术分析和论证，确定金属丝进入继电器与底座中间造成短路导致继电器烧损。

金属丝来源及进入继电器与底座之间的原因分析：经对金属丝本身及综合柜内部结构、工艺过程分析，金属丝为综合柜上部接线过程中剪线产生的，上述过程列车电器柜制造厂家和车辆组装制造厂家均会进行相关操作。

车辆组装制造厂家组装过程分析：通过车辆装配过程现场查看、与技术人员和操作者沟通，车辆组装制造厂家过程中，接线过程中剪线时，存在金属丝掉落在继电器上部的可能性，但电器柜到车辆组装厂时继电器已安装完成，且车辆组装厂不存在插拔继电器的情况，继电器结构本身具有防护作用，在不拔下继电器的情况下，金属丝无法进入继电器及底座中间。综上所述，车辆组装制造厂家车辆综合柜安装过程中不会出现金属丝进入继电器与底座之间。

经电器柜厂家自查分析，应是其在安装继电器工序，生产过程中防护工作疏漏的情况下，导致金属丝留在底座与继电器之间。同时，在自互检中也有疏漏，未将元器件清脏问题策划到自互检记录内，最终导致不合格品流出。

2.4 专业检测机构分析

将故障继电器委托至专业检测机构分析，加电后该继电器能正常动作，通过对继电器触点完全融化断裂阻抗测试发现底座上2和4点阻值为1.3欧姆，正常这两端应为开路；对二极管进行检查，二极管拆下检查正常；对继电器内部触点检查，触点可正常回弹，触点部位无烧损现象；从继电器内部测试2、4端阻值为开路；综合分析失效原因为：故障继电器2、4引脚及底座均烧损，在底座上发现有多余的金属熔融物，继电器的内部结构正常，簧片可正常动作，说明大电流没有经过继电器的内部，不排除该继电器烧损是由于底座中存在金属多余物，导致2、4端形成低阻通路或耐压能力下降，加电后产生大电流造成继电器的引脚综上所述，电器柜厂家生产电气柜过程中因防护不到位，清理不彻底，自互检不到位，金属丝进入继电器与底座之间，造成继电器短路、烧损，导致车辆救援[3]。