动车组高压电气接线可靠性分析   

一、高压电气接线可靠性分析方法

1.1 可靠性分析的理论基础

可靠性理论是研究产品在一定的条件和时间里完成规定任务的能力的一门科学，而动车组高压电气接线系统的可靠性与整个动车组的安全运营息息相关。根据可靠性工程中的理论知识可知可以利用故障模式及影响分析法（FMEA）来进行故障的分析从而发现可能存在的故障模式以及故障的影响，另外在收集相关数据时，故障率数据的统计是进行可靠性评估、预测的重要依据，在可靠性分析过程中，需要不断地测试与完善才能提升产品的可靠性。

1.2 常用的可靠性分析方法

在对动车组高压电气接线开展可靠性分析的时候，一般会使用故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）这类方法，故障模式与影响分析（FMEA）属于一种系统性的分析手段，用以找出产品设计或者生产流程里潜藏的故障情况及其给系统表现带来的影响，而且可以评价这些故障对整个电气系统乃至动车组运行安全产生的影响大小。故障树分析（FTA）则是用一种图形的方式来进行分析，它通过建立故障树来找出导致系统失效的基本事件以及这些事件之间的逻辑关系，在动车组高压电气接线的可靠性分析当中，FTA 能帮搭建起一个从顶层事件一路往下推演到基本事件的逻辑关系图，这样一来就能清楚地看出各种故障模式之间存在什么样的因果联系，并且还能了解到它们各自给整个系统可靠度带来怎样的影响。

1.3 高压电气接线可靠性分析的独特性

在动车组高压电气接线可靠性分析里，特殊之处在于它复杂的工作环境以及对安全性能的极高需求。动车组处于高速行驶状态时，高压电气接线既要承受频繁的机械应力和热应力，又要保证在恶劣天气条件下依然稳定可靠。有关研究显示，动车组在运行期间，电气接线可能会遇到高达100 摄氏度的温度变化，并且因为振动而产生接线松动的情况，所以分析模型要顾及这些极端状况下的表现，采用 FMEA 找出潜藏的故障模式及其影响，从而在设计阶段就对可能出现的风险予以评估并加以防范。

二、动车组高压电气接线可靠性影响因素

2.1 设计因素

在动车组高压电气接线的可靠性分析里，设计因素起着十分关键的作用，设计阶段的决策会直接影响到电气接线系统的整体表现以及长期稳定程度。如电气接线布局是否合理，这既牵涉到动车组内部空间的有效利用情况，又关联到接线的保养便捷性以及故障率的高低，按照可靠性工程的理论，设计的时候应当用故障模式及影响分析法（FMEA）来找出潜藏的故障模式及其影响，从而在设计阶段便施行防范办法，而且设计时还要考虑到所选材料，选用耐高温、耐腐蚀的材料，这样才能符合动车组在不同环境条件下运行的需求。

2.2 制造与安装因素

动车组高压电气接线的制造与安装过程中，保证接线的可靠性是非常关键的。在接线时，其精确度直接关系着整个电系统性能和安全性，如接线端子的尺寸与材质等，这些都要符合标准的要求，不然因为材料疲劳或者腐蚀而造成的故障。根据 IEC 标准可知，对于电气接线端子而言，抗拉强度及耐压等检测也是必须开展的，这样才能保障端子在整个极限条件下具备足够的稳定性。在安装时要确保精度一致，因为即便是很小一点差异都会对电气功能产生不良影响并留下隐患，根据某项对铁路电力系统的可靠性分析结果得知，因接线失误引起故障占比达全部故障总数的一成五，这意味着若想减少这种问题，在实际操作期间便应采取精确地度量与调整之类的技术措施。

2.3 运行与维护因素

动车组高压电气接线处于运行与维护阶段时，保证其可靠性能成为保障列车安全运行的关键因素，通过相关研究显示，电气接线故障 70% 以上都是由于运行及维护不当，所以创建一套科学的维护体系并制定预防故障产生的办法非常必要。定时执行维护考察，制订预先维护计划也能有效地减小突然出现故障的可能性，就拿高压电缆而言，实施定期的绝缘电阻检测，就能尽早发觉可能存在的绝缘老化的现象，至于在维护实际操作过程中，还要遵照“预防为主，安全第一”这一原则，针对工作人员开展专门训练，保证他们能够正确地辨识并处理电气接线潜在的问题。

三、提高动车组高压电气接线可靠性的策略

3.1 设计优化策略

设计优化策略是加强系统总体性能的重要部分，利用故障模式和影响分析（FMEA）模型，可全面识别并评价设计中的潜在问题，以高压电气接线为例，FMEA 模型能协助工程师找出引发短路、过载或者绝缘失效的脆弱之处，然后按照这些地方展开设计上的改良工作，采取模块化设计准则，可使系统具备更好的可维修性以及可升级性。模块化设计能够方便部件的替换与升级，并且有益于缩减维修所花费的时间和费用。而且设计改良方案的时候还要重视对材料挑选的严格把控，比如选用耐高温又耐腐蚀的材料，以此应对动车组在各种环境条件下运行的需求。

3.2 制造与安装质量控制

在动车组高压电气接线的制造与安装过程中，质量把控是保证接线可靠的关键部分。按照 IEC 标准规定，电气接线的可靠性并不只是设计合理与否的问题，而更多地跟制造安装过程中的精确度与一致性有关。在实际的操作过程中，依靠自动化装配线和精密检测设备的应用，能有效地缩减由于人为因素造成的失误，从而保证每一步操作都能达到严格的质量控制标准，而且定时对安装工作人员开展专门培训，加强他们对于质量控制重要性方面的意识，这也是优化整体安装质量的一种办法。

3.3 运行维护与故障预防措施

动车组高压电气接线的运行维护与故障预防措施中，重点在于形成起一套完备的监测体系和守护策略，比如采用实时监测技术，能够对高压电气接线的温度、电流、电压等关键参数展开持续跟踪，保证其处在安全范围之内。定期的预防性守护也是必不可少的，包含对接线端子的紧固状况，绝缘材料的完好程度以及接线路径的洁净度实施检查。就故障预防而言，可以利用故障树分析（FTA）模型找出潜藏的故障模式及其缘由，进而制订出有针对性的防范办法，通过分析得知，接线端子松动是引发电气故障的常见现象，所以可以制订严格的紧固扭矩标准和检查流程以减少这种故障出现的可能。

参考文献

[1] 张杨宁 , 孙伟 , 郑世伟 . 动车组高压电气系统可靠性分析 [J]. 企业科技与发展 ,2021(6):94-96.

[2] 郭旭刚 . 动车组高压电气回路智能监控系统研究 [J]. 铁道机车车辆 ,2022,42(2):137-141.