论文部分内容阅读
摘要：随着高速铁路的快速发展，高速动车组车辆逐渐增加，车辆控制系统对于车辆的安全稳定运营凸显重要。继电器在控制系统中大量应用。随着运营里程及时间的增加，继电器触点氧化问题越来越多，严重影响了车辆控制系统的稳定性。
金属氧化定义：氧元素与金属元素发生的化学反应，称其为金属氧化，也是一种重要的化工单元过程.是金属元素失电子氧元素得电子的过程，最终生成金属氧化物。继电器作为电路控制的重要器件，对控制系统的稳定性至关重要。动车组的关键回路大量应用继电器进行控制。继电器触点的氧化问题亟待解决。
1 CRH380B型动车组继电器触点氧化原因分析
CRH380B型动车组继电器采用德国西门子公司提供的多种型号继电器，大量应用在安全环路，车辆牵引控制，烟火报警等系统。网络诊断系统通过采集继电器触点状态，对车辆状态进行实时监控。
由于继电器触点在带电通断过程中，触点表面会发生氧化，电流较小继电器触点自洁能力下降，易造成氧化膜堆积，接触电阻变大，导致继电器触点电气连接不良。正常情况下，一般监控继电器的最小触点负载不应低于30mA，在不带载情况下，继电器百万次动作试验无问题，说明车辆运用环境和负载对继电器的使用寿命有较大影响。
2 继电器去氧化方案的确定
为验证继电器触点通过电流对触点表面氧化膜的影响，探寻合适的去氧化膜电流值，分别对2组故障繼电器串入不同去氧化电阻进行试验。A组串入6K电阻网络（相当于通18.33mA电流）进行试验，B组给触点回路通30mA电流，进行试验。随着继电器动作次数的增加被氧化触点阻抗逐步降至mΩ级，触点去氧化效果明显，测试数据详见表2.2。
3 去氧化模块装车方案及对车辆影响分析
根据继电器试验情况分析，采用电流法给继电器触点消氧化有一定的效果，在原理上具有可行性。
根据试验结果，在继电器故障率较高的回路中串接相应的去氧化模块，如图3.2所示：
3.1去氧化模块对安全环路逻辑的影响
去氧化模块内部所用元件为保险和功率电阻，无感性和容性元件。所以在原有安全环路中继电器线圈得电后，触点的断开和吸合过程不会因为存在附加的延时而影响安全环路原有的逻辑。
3.2去氧化模块对设备寿命的影响
安装去氧化模块每一回路电阻采用REP35系列功率电阻，其阻值为3.3K，精度为5%，功率35W。
每一路对应电流值为：
继电器触点额定载流量大于1A，原电路电流不超过10mA，新增负载电流相对于继电器触点额定载流量影响很小，不会降低继电器寿命。
3.3模块对蓄电池应急供电时间的影响
CRH3型动车组蓄电池容量为2 320Ah，应急供电时间一般为1.5小时。
每一路去氧化回路为30mA，以增加10路计算，则总电流为0.3A。
在应急供电时间段内消耗电量所占蓄电池容量比例为：
η=
即在整个蓄电池应急供电时间段内，去氧化模块所消耗能量相对于蓄电池总容量只有0.07%，完全可以忽略对蓄电池应急供电时间的影响。
4 继电器去氧化的应用效果
加装去氧化模块的CRH380B动车组累计运行了70万公里，对加装去氧化模块的继电器触点进行了测试，测试结果如表4.1所示。
根据上述测试结果可以得出，继电器触点在加装去氧化模块后，触点动作阻值明显下降，表明加装去氧化模块能够解决继电器触点氧化问题。
5 结束语
继电器触点去氧化后，大大增强了继电器触点工作的稳定性，减少了动车组网络诊断系统误报情况的发生。降低了动车组故障率，提高了动车组运用的稳定性。
参考文献
[1] GB/T2421.1-2008 《电工电子产品环境试验 概述和指南》
[2] GB/T21413.2-2008《铁路应用 机车车辆电气设备 第2部分：电工器件 通用规则》
[3] GB 14048.4-2003 《低压开关设备和控制设备 机电式接触器和电动机起动器》
（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）
金属氧化定义：氧元素与金属元素发生的化学反应，称其为金属氧化，也是一种重要的化工单元过程.是金属元素失电子氧元素得电子的过程，最终生成金属氧化物。继电器作为电路控制的重要器件，对控制系统的稳定性至关重要。动车组的关键回路大量应用继电器进行控制。继电器触点的氧化问题亟待解决。
1 CRH380B型动车组继电器触点氧化原因分析
CRH380B型动车组继电器采用德国西门子公司提供的多种型号继电器，大量应用在安全环路，车辆牵引控制，烟火报警等系统。网络诊断系统通过采集继电器触点状态，对车辆状态进行实时监控。
由于继电器触点在带电通断过程中，触点表面会发生氧化，电流较小继电器触点自洁能力下降，易造成氧化膜堆积，接触电阻变大，导致继电器触点电气连接不良。正常情况下，一般监控继电器的最小触点负载不应低于30mA，在不带载情况下，继电器百万次动作试验无问题，说明车辆运用环境和负载对继电器的使用寿命有较大影响。
2 继电器去氧化方案的确定
为验证继电器触点通过电流对触点表面氧化膜的影响，探寻合适的去氧化膜电流值，分别对2组故障繼电器串入不同去氧化电阻进行试验。A组串入6K电阻网络（相当于通18.33mA电流）进行试验，B组给触点回路通30mA电流，进行试验。随着继电器动作次数的增加被氧化触点阻抗逐步降至mΩ级，触点去氧化效果明显，测试数据详见表2.2。
3 去氧化模块装车方案及对车辆影响分析
根据继电器试验情况分析，采用电流法给继电器触点消氧化有一定的效果，在原理上具有可行性。
根据试验结果，在继电器故障率较高的回路中串接相应的去氧化模块，如图3.2所示：
3.1去氧化模块对安全环路逻辑的影响
去氧化模块内部所用元件为保险和功率电阻，无感性和容性元件。所以在原有安全环路中继电器线圈得电后，触点的断开和吸合过程不会因为存在附加的延时而影响安全环路原有的逻辑。
3.2去氧化模块对设备寿命的影响
安装去氧化模块每一回路电阻采用REP35系列功率电阻，其阻值为3.3K，精度为5%，功率35W。
每一路对应电流值为：
继电器触点额定载流量大于1A，原电路电流不超过10mA，新增负载电流相对于继电器触点额定载流量影响很小，不会降低继电器寿命。
3.3模块对蓄电池应急供电时间的影响
CRH3型动车组蓄电池容量为2 320Ah，应急供电时间一般为1.5小时。
每一路去氧化回路为30mA，以增加10路计算，则总电流为0.3A。
在应急供电时间段内消耗电量所占蓄电池容量比例为：
η=
即在整个蓄电池应急供电时间段内，去氧化模块所消耗能量相对于蓄电池总容量只有0.07%，完全可以忽略对蓄电池应急供电时间的影响。
4 继电器去氧化的应用效果
加装去氧化模块的CRH380B动车组累计运行了70万公里，对加装去氧化模块的继电器触点进行了测试，测试结果如表4.1所示。
根据上述测试结果可以得出，继电器触点在加装去氧化模块后，触点动作阻值明显下降，表明加装去氧化模块能够解决继电器触点氧化问题。
5 结束语
继电器触点去氧化后，大大增强了继电器触点工作的稳定性，减少了动车组网络诊断系统误报情况的发生。降低了动车组故障率，提高了动车组运用的稳定性。
参考文献
[1] GB/T2421.1-2008 《电工电子产品环境试验 概述和指南》
[2] GB/T21413.2-2008《铁路应用 机车车辆电气设备 第2部分：电工器件 通用规则》
[3] GB 14048.4-2003 《低压开关设备和控制设备 机电式接触器和电动机起动器》
（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）