對繼電器故障導致緊急制動無法緩解的探討

徐梅

[摘? ? 要]本文針對南京地鐵十號線車輛在正線運營時多次出現緊急制動無法緩解故障現象進行研究分析，發現造成該故障的故障點均為某繼電器觸點粘連導致。根據故障點進一步探索研究，在可靠運營很長一段時間后為何出現該慣性故障的原因。

[關鍵詞]緊急制動;繼電器;沖擊電流;電氣特性;負載

[中圖分類號]TM58 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–00–02

Exploratory Research on the Failure of Relay Which can not Relieve Emergency Braking

Xu Mei

[Abstract]This article studies and analyzes the phenomenon that multiple emergency braking cannot alleviate the failure of Nanjing Metro Line 10 vehicles during the main line operation. It is found that the failure point that causes the failure is caused by the adhesion of a relay contact. According to the point of failure， we will further explore and study the reason why the inertial failure occurs after a long period of reliable operation.

[Keywords]emergency braking; relay; inrush current; electrical characteristics; load

1 車輛緊急制動無法緩解故障概述

2018年7月至2019年初正線運營折返時發生多起緊急制動無法緩解故障。故障均為司機室換端激活后發生，通過排查線路確認故障點為緊急制動環路中司機室占用繼電器COR8（cabin occupied relay 8）的常閉觸點異常導致。

通過萬用表測量為非激活端司機室占用繼電器COR8的常閉觸點上端A3有電，下端B3無電，導致后端電路中緊急制動接觸器EBK失電，緊急制動無法緩解。所以一般的，故障發生在換端后，即原本激活端司機室占用繼電器得電，常閉觸點打開;換端激活后，原司機室占用繼電器COR8失電，但由于常閉觸點打開粘連后無法恢復到閉合狀態，導致緊急制動環路無法正常通電（圖1）。

2 分析繼電器故障狀態

繼電器返廠拆解分析如下圖2所示，指出“COR8-E1、F1常開觸點發生了物質轉移導致粘連，應為較大的沖擊電流所致”。

結合安全繼電器特點，可以推斷出由于E1F1觸點物質轉移引起粘連，導致其他觸點（A3B3）無法按正常邏輯動作，這是由于其安全繼電器特性所致。進而導致緊急制動回路中A3B3觸點無法閉合，緊急制動無法緩解（圖3）。

3 綜合研究故障繼電器關聯電路

進一步分析該繼電器故障特征較明顯的觸點E1F1所在電路狀況，該觸點為編碼器供電回路中的節點，如圖3。而在2018年由于編碼器故障率較高，要求供應商對編碼器進行整改。后相關供應商實施了編碼器整改措施，結合緊急制動不緩故障位置梳理，發現故障位置均已進行編碼器整改，而未進行編碼器整改的位置均未發生過緊急制動不緩故障。后續進一步對該供電回路進行電流監測，以便分析繼電器觸點出現粘連的直接原因。

4 測試繼電器故障觸點所在電路電氣特性

為了測試編碼器對該電路中電氣特性的影響，分別對整改前后編碼器的啟動電流進行了測試，如圖4和圖5。測試顯示整改前編碼器的沖擊電流為17.4 A左右，持續時間30～40 μs;整改后的編碼器的沖擊電流為23.2 A左右，持續時間較短（微妙級別），另外還有5 A左右的沖擊持續時間2～3 ms。兩者斷電時均無沖擊電流，正常工作電流約100 mA（圖4-5）。通過電流監測正常工作電流以及觸點分斷時的電流對繼電器觸點影響較小，而觸點閉合時產生的沖擊電流對繼電器觸點的影響較大。

繼電器觸點閉合時會有閉合電弧，這對觸點熔焊的影響較大，觸頭分合過程中的拉弧和液橋導致的噴濺、熔焊和材料轉移導致觸頭表面形態不斷變化。閉合電弧的大小和能量跟電流和電壓大小相關，電流對燃弧時間的影響主要表現在電流的熱效應上。繼電器觸頭在正常閉合過程中會有1 ms左右的彈跳，觸點在彈跳時形成拉弧及液橋，他們對觸點的彈跳起著緩沖作用，電流越大，電弧和液橋存在的時間越長。有時彈跳產生的電弧僅靠彈跳間隙不能熄滅，一直會持續到觸點重新閉合為止，該情況下，電弧使兩個觸點表面的材料融化，在閉合壓力的作用下，很容易產生觸點間的熱熔焊。且沖擊電流的持續時間的增加加劇了拉弧的時間和觸點間的熔焊及材料轉移，也就是廠家所分析的是由于高浪涌負載電流所引起的觸點故障。

5 結束語

連續出現的緊急制動無法緩解故障的源頭為編碼器整改后降低了啟動階段的電流限制，進而引起了電路中繼電器的觸點粘連故障。所以，電路上任何一處節點的改變都需要考慮電路的電氣特性的改變對電路上各個元器件的影響，相關元器件的技術參數是否匹配當前電路的電氣特性，如超出元器件的閾值，就會出現故障反應。電路上任何部件在整改優化的過程中一定要進行必要的測試和慎重研究，并對電路上所有節點的元器件技術參數加入前期整改方案的分析籌備中，以滿足整改的嚴謹性和可靠性。

參考文獻

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