陈前

摘 要：在继电器大量使用的同时，继电器的故障也一直困扰着列车的运营。因为继电器故障，已导致了多次列车晚点、清客及救援事件的发生 ，对运营服务质量造成了比较大的负面影响。因此，如何保证继电器的可靠性，确保列车运营的可靠性，已成为关注的焦点。本文结合实际工作经验，探讨了继电器发生故障的原因， 并通过全寿命分析，提出了继电器更换和维修对策，以供参考。

关键词：地铁列车；继电器；故障；维修对策

引 言：继电器作为一种不可靠电器元件被应用到工业自动化控制中。通常情况下，在进行整机可靠性设计过程中，设计师会建议尽可能少用或不用继电器作为元件，但由于其在自动化控制电路中具有通用性强、标准化高、可简化电路的物理特征而倍受青睐，得到了广泛应用。

1 继电器故障统计分析

现阶段，我国各大城市的地铁列车已经逐步进入架修阶段，在这期间，许多继电器进行了电路并联等改造，或者直接替换。为了保证继电器寿命的有效性，确保继电器故障分析中的数据准确可靠，本文对某城市地铁线的继电器故障情况进行了统计汇总。

1.1 按年度统计

在地铁列车刚投入运营期间，继电器故障现象较少但是随着运行时间的增加，继电器故障现象迅速增多。

1.2 按季节统计

综合该市地铁线的近两年的统计数据来看，具有较为明显的季节性。从中可知，在春秋两季继电器故障次数较多。例如，在春季，继电器故障发生次数明显偏高；据相关调查显示，由于该地铁列车投入运营的时间较短，故障次数并不多。

1.3 从初次上线时间统计数据来看

由于早期的生产工艺与验收质量并不成熟，处于不断完善的过程当中，而后期的生产工艺与验收质量都较为成熟，因此地铁列车之间具有明显的差异性。经过相关调查统计，发现在不同年份上线的车辆故障次数较为平缓。

2 地铁列车继电器全寿命分析

2.1 “浴盆”曲线

随着时间的不断变化，继电器的失效率的变化规律与“浴盆”曲线相符。根据时间顺序的差异，可将“浴盆”曲线大致分为三个期间。

继电器的初期失效到偶然失效这一阶段被称为初期故障期间，此时继电器的失效率始终处于不断递减的状态，其交付使用点为；在偶发故障期间，继电器的失效率處于恒定状态，此时为继电器的有效工作时期，这段时间也被称为继电器有效寿命；到磨损故障期间，继电器的失效率处于持续递增状态，其故障频率大量增加，此时对继电器进行维修会花费较多资金，并且不能有效延长继电器寿命。

2.2 可靠度

继电器原有的可靠度乘以其使用可靠度等于实际可靠度。原有可靠度是在其进行设计生产时一系列因素影响决定的产品可靠度，而使用可靠度是在经过安装环境、负载类型、维护管理等使用过程中决定的可靠度。继电器的实际可靠度与其全寿命是相互关联的。

2.3 威布尔分布

继电器“浴盆”曲线可充分利用威布尔分布函数进行求解。当其形状参数m小于1时，其与初期故障阶段的曲线异曲同工；当m等于1时，即与偶发故障期间的曲线相似；当m大于1时，即与磨损故障期间的曲线相似。利用威布尔分布函数F（t）进行求解，其主要计算公式如下：

（η为尺度参数、 为使用年数、γ为位置参数， 为可靠寿命）：

2.4 全寿命分析

在该市地铁线中的列车，所使用的继电器主要是通讯电气公司出产的MCRC型以及德国AEG公司出产的SH8型，均属于非密封性电磁式继电器，全列车共418个，其中有146个在关键电路中。自投入使用之后，可以估算其2年、5年后的继电器可靠度近似值。

假设N为继电器总数，R为可靠度，r则为故障总数，则可计算出R2013为0.98，R2014为0.95。在该列车关键电路中，继电器故障次数分别为21、47、71、83和132，在此基础上对该类继电器可靠度进行计算，可知其未来五年中继电器可靠度的期望值范围。如果将可靠度期望值设为0.9，则可知其寿命为5.17年；如果设为0.95，则可知其寿命为3.12年。参照此结果，建议可结合列车架修将继电器全面更换周期限定为5年，而关键位置继电器更换周期可限定为3年。

3 继电器故障原因分析

3.1 环境因素

（1） 继电器是怕热元件，排列过密使局部温度过高，可靠性降低。

（2） 非密封式继电器在湿度大、盐分大、多粉尘的大气环境中，常出现接触不良的现象。

（3） 空气中的微小水份使电气绝缘下降，电寿命缩短。

3.2 人为使用不当

（1） 轻易地改变原电路， 包括检修不当、改造不当、意外情况等。

（3） 不及时清理碎片杂物，机械卡死的隐患将一直存在。

（3） 线端子和接线松动， 发热烧损， 或接错线导致误动作。

（4） 继电器安装方向未避免谐振影响，触点可能会瞬间断开再复合。

（5） 通风和滤尘方式不良。

3.3 电路特性

（1） 电压

蓄电池浮充过压，线圈集中发热更大，影响机械特性。外部电压的变化使稳定吸合的时间变化，操作太快就易出现故障。线圈断电会产生很大的反峰电压，如果抑制二极管未安装好，触点上通过的直流电燃弧时间会延长，易产生界面膜电阻，导致触电导电性能降低，甚至触点烧结。

（2） 负载类型

低负载时主要存在接触不良的问题，高负载时主要存在电弧放电造成触点熔结等故障。不同的负载电流通断时候产生的浪涌电流大小也不同。变压器、电机、灯等的负载中有较大的冲击电流流通， 因此常有接点熔化事故发生。继电器触点的额定负荷应进行换算再选型使用。

4 维修对策

4.1 电路改造

结合相关理论分析，应当在列车零速、紧急安全回路、车间电源灯控制电路增设旁路开关，并在制动控制、牵引指令、车门控制等电路的关键继电器上进行触点并联，从而降低关键继电器故障对列车正常运行造成的影响，进而有效提高列车在运营过程中的可靠性。

4.2 定期维护

现阶段，我国多个城市的地铁年检规程中都特别强调了要线路电阻与测量关键电路继电器的内容，但是还需要不断的补充与完善。建议应将细化维护步骤，同时制定更加科学、有效的规范标准，进而完善维护内容与工艺。可将吹尘转变成吸尘，并利用毛刷进行清扫，禁用清洁剂与湿抹的使用，从左至右、从上之下的清洁线槽与外露布线部分。

4.3 改造和换型

综合地铁列车的实际情况和使用经验，制定可靠性较强的SMITT密闭式继电器，并针对已有继电器进行更换。

5 结束语

综上所述，继电器故障严重影响了地铁列车的正常运行，对群众出行造成了不便，迫切要求技术人员针对其可靠性和安全性进行研究，不断总结和改进，以寻求出更具适用性的维修方法，防止地铁列车运营故障的发生。

参考文献：

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[3]魏武忠.地铁车辆控制电路中继电器的故障分析[J].机车电传动，2007（02）.