毕兆俊

摘要：随着高速动车组的快速发展，动车组的维修业务也在逐年增长。针对电动车组维修过程中电气连接器插脚和接触器端子的变色问题，对连接器和端子的硫化变色引起的导电性进行了研究，以期为电动车组维修业务的发展提供参考。

关键词：动车组检修；连接器；端子接触表面；氧化变色

1动车组电气连接方式

动车组电气连接中常见的连接方式分为端子连接和连接器连接，端子连接指的是将导线传入端子内部，利用压线钳外力使压线筒沿导线四周产生压缩变形，从而使导线和压线筒之间形成机械连接和电连接的搭接工艺。搭接在一起的连接具有良好的电气导通能力，并且根据材质的差异以及压线钳的压力不同会使连接处具有较好的连接强度。用压接法使导线和端子形成永久机械连接和电连接，不会发生脱落。这种连接方式主要是运用在动车组配电柜和设备内部，具有非常强的便捷性和灵活性，同时在实际的连接工作中，所有的操作流程都非常的简单、便捷，同时它也可以将内部的元器件有效的连接起来，为内部器件的更换提供了很大的便利。连接器连接方式通常被称为插头式连接，连接器采用“公针”、“母针”进行插接的方式进行连接。连接器可以实现较多连接点的集成，在动车上主要被应用于信号系统的连接、控制回路连接和供电线路连接。通过连接器的使用可以实现动车组电气设备之间的快速连接，实现设计模块化提高电气系统的维护性，极大的缩短了动车组检修的周期，从而适应目前铁道交通装备的高速化、自动化、智能化需求，提高各电气模块的可安装性、故障检查以及处理，实现动车组使用及维护需求。

2变色的原因

在动车组检修过程中，经常会发现端子和连接器上出现变色现象，那么，这些变色是如何造成的呢，电气连接使用的端子和连接器插针所使用的材质均为铜材质，同时因银具有电阻率低，附着性好的特点，被用于镀在铜的表面，形成铜镀银的合金材质。银的化学性质活跃，在碱液和有机酸中虽然十分稳定，但是由于人和动物排泄物经过细菌分解，植物体蛋白质腐败等都会产生硫化氢，当银在含有硫化物的空气中，表面很快就会与硫化物产生反应，生成黑色的硫化银（4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O），硫化银本身为黑色，根据硫化银被覆的厚度不同而呈现出茶色→茶褐色→黑色的变色过程，为验证接触器表面的物质为硫化银，我们使用了硫脲对5根表面为茶褐色的接（转下页）触体表面进行清洗，经硫脲清洗后的接触体内孔均露出白色的镀银层。在对连接器插针和端子检修过程中，发现有些端子上有硫化现象，有些没有，端子台1和端子台2已变色，但端子台3未变色，这是因为银硫化的反应受大气的温度、湿度、污染和光照（尤其紫外光）的影响，会催化银与硫化氢的化学反应，图1中端子台2因未接端子，无电流通过，接触面的温度会低于端子1、2，故表面未变色，同时端子台1与端子压接处变色较浅，也是由于隔绝了空气，导致银的硫化反应变慢。所以会出现同一电气元件，不同位置发生变色的问题。

3变色的影响

动车组对电气的安全性能要求很高，这些让银变色的硫化物是否会造成影响。硫化银本身的导电性要比银差，但是在自然条件下所形成得硫化银非常稀薄，即使是在特殊的高频系统中，电流渗入的深度比自然硫化形成的硫化银薄膜厚度要大好多倍。同时，硫化银中常常夹杂着金属银，渗透在硫化银中的金属银也起到了增加导电性的桥梁作用，为证明硫化银对导电性的影响非常小，我们做了接触电阻实验：挑选硫化现象最为严重的接触体，测量其接触电阻为0.086mΩ，测量未硫化的接触体接触电阻为0.070mΩ，硫化与未硫化的接触电阻相差仅为0.016mΩ，同时，均符合技术要求的小于等于0.50mΩ（以上试验均在常温下进行）。而且，硫化银的电阻与金属不同，随着温度的上升，它的电阻反而降低，即导电性增强。综上所述，在动车组检修过程中发现的硫化发黑或发黄的接触体，可满足产品使用要求，不会对导电性造成显著影响，可继续使用。

4氧化后的质量控制

虽然银的氧化变色不会对导电性造成显著影响，但是在动车組检修过程中发现端子或连接器表面发黑，发黄时，需引起高度重视。首先，它和端子高温变色后的颜色较为接近，由于端子或连接器在连接过程中造成的接触不良导致电阻增大，在电流通过时，增大接触面的温度造成变色。所以遇到变色情况时，应由技术人员判断变色的原因，再进行处理，不可盲目忽略；其次，硫化银薄膜对镀件的导电性虽然没有显著的影响，但是硫化银本身的导电性比银还是要差，所以对于判断为硫化银时，可使用擦银布或GLS银层变色去除剂对变色部位进行擦拭，即使无法完全擦拭干净，也可以降低硫化银的影响。最后，应对未装车的端子和连接器设置专门的储存空间，该储存条件应在阴凉处，容器保持紧闭，储存在干燥通风处。以防止银硫化变色。

5电接触失效的预防

连接器可靠度在很大程度上受其结构设计、质量和构成它的部件的可靠度影响，但整个系统的可靠度除了受以上因素的影响外，在一定程度上还取决于有效的维修和检测工作，因此在之后的工程实践中还需要寻求最优的预防性维修、更换和检测计划的模型，避免故障后维修或者过度修造成的损失和浪费。下面提出初步的失效预防建议。

5.1导通检测

连接器安装过程中，导线线径与压接孔径选择配合不当，或由于压接工艺操作失误，都会造成压接端不牢的事故。因此，在连接器插针压接、连接器组装时要严格按照工艺作业指导书的要求。电连接器在动车组上安装及连接完毕后，均必须进行线路导通检测。严格对照图纸、接线表、芯线号，避免漏检、错检。为验证连接器的接触状态，在保证电路回路贯穿导通的同时，对带电线电缆的连接器组件，在组装前和安装后分别进行导通测试。

5.2用后复查

电连接器在动车组上使用一段时间之后，要根据固定的周期对连接器的性能进行复查。接触件的电接触保持是靠插针和插孔之间稳定的接触压力实现。电连接器的插孔是弹性元件，长期使用并承受接触压力，会出现应力松弛弹性疲劳现象，应力松弛会导致接触压力减小；此外振动、温度等环境的影响，连接器接触电阻随时间增大，此时需要有适当的检修策略与状态修周期，在到达失效前有地获得连接器状态。

因此有必要制定严格的用后复查流程，遵循严谨的检查方法，使用有效的检查手段，对连接器的电接触性能进行详细的测试，如目视检查壳体有无松动、电压电流传感模块获取电阻值等手段。确立明确的失效标准，当检测到连接器的性能已趋于失效时应及时维修或者更换连接器，从而保证连接器工作的安全与稳定。

结论

本文在分析连接器常见失效模式的基础上，通过对电接触理论中物理模型和化学反应理论的分析，研究动车组电连接器在温度和振动应力作用下的接触失效机理，总结连接器接触电阻退化的影响因素，并根据工程实际提出了检修建议，对动车组检修维护有一定的理论参考和借鉴意义。

参考文献

[1]芦娜.电接触的可靠性[A].中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C].中国电子学会元件分会、中国电子元件行业协会、IEEE北京分会CPMT专业委员会、IEEE北京分会UFFC专业委员会，2008.

[2]程婷.浅谈动车组检修管理[J].海峡科学，2008（9）：53-54，62.

[3]李兆林.CRH_2型动车组用YC216连接器可靠性分析[J].铁道机车车辆，2010，30（6）：37-40.

[4]杨奋为.航天电连接器及其组件失效分析[J].上海航天，2005（4）：60-64.

[5]杨奋为.航天电连接器的失效预防[J].机电元件，2001（4）：41-47.

（作者单位：北京铁路集团天津动车客车段天津动车所）