对继电器故障导致紧急制动无法缓解的探讨

徐梅

[摘    要]本文针对南京地铁十号线车辆在正线运营时多次出现紧急制动无法缓解故障现象进行研究分析，发现造成该故障的故障点均为某继电器触点粘连导致。根据故障点进一步探索研究，在可靠运营很长一段时间后为何出现该惯性故障的原因。

[关键词]紧急制动;继电器;冲击电流;电气特性;负载

[中图分类号]TM58 [文献标志码]A [文章编号]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 车辆紧急制动无法缓解故障概述

2018年7月至2019年初正线运营折返时发生多起紧急制动无法缓解故障。故障均为司机室换端激活后发生，通过排查线路确认故障点为紧急制动环路中司机室占用继电器COR8（cabin occupied relay 8）的常闭触点异常导致。

通过万用表测量为非激活端司机室占用继电器COR8的常闭触点上端A3有电，下端B3无电，导致后端电路中紧急制动接触器EBK失电，紧急制动无法缓解。所以一般的，故障发生在换端后，即原本激活端司机室占用继电器得电，常闭触点打开;换端激活后，原司机室占用继电器COR8失电，但由于常闭触点打开粘连后无法恢复到闭合状态，导致紧急制动环路无法正常通电（图1）。

2 分析继电器故障状态

继电器返厂拆解分析如下图2所示，指出“COR8-E1、F1常开触点发生了物质转移导致粘连，应为较大的冲击电流所致”。

结合安全继电器特点，可以推断出由于E1F1触点物质转移引起粘连，导致其他触点（A3B3）无法按正常逻辑动作，这是由于其安全继电器特性所致。进而导致紧急制动回路中A3B3触点无法闭合，紧急制动无法缓解（图3）。

3 综合研究故障继电器关联电路

进一步分析该继电器故障特征较明显的触点E1F1所在电路状况，该触点为编码器供电回路中的节点，如图3。而在2018年由于编码器故障率较高，要求供应商对编码器进行整改。后相关供应商实施了编码器整改措施，结合紧急制动不缓故障位置梳理，发现故障位置均已进行编码器整改，而未进行编码器整改的位置均未发生过紧急制动不缓故障。后续进一步对该供电回路进行电流监测，以便分析继电器触点出现粘连的直接原因。

4 测试继电器故障触点所在电路电气特性

为了测试编码器对该电路中电气特性的影响，分别对整改前后编码器的启动电流进行了测试，如图4和图5。测试显示整改前编码器的冲击电流为17.4 A左右，持续时间30～40 μs;整改后的编码器的冲击电流为23.2 A左右，持续时间较短（微妙级别），另外还有5 A左右的冲击持续时间2～3 ms。两者断电时均无冲击电流，正常工作电流约100 mA（图4-5）。通过电流监测正常工作电流以及触点分断时的电流对继电器触点影响较小，而触点闭合时产生的冲击电流对继电器触点的影响较大。

继电器触点闭合时会有闭合电弧，这对触点熔焊的影响较大，触头分合过程中的拉弧和液桥导致的喷溅、熔焊和材料转移导致触头表面形态不断变化。闭合电弧的大小和能量跟电流和电压大小相关，电流对燃弧时间的影响主要表现在电流的热效应上。继电器触头在正常闭合过程中会有1 ms左右的弹跳，触点在弹跳时形成拉弧及液桥，他们对触点的弹跳起着缓冲作用，电流越大，电弧和液桥存在的时间越长。有时弹跳产生的电弧仅靠弹跳间隙不能熄灭，一直会持续到触点重新闭合为止，该情况下，电弧使两个触点表面的材料融化，在闭合压力的作用下，很容易产生触点间的热熔焊。且冲击电流的持续时间的增加加剧了拉弧的时间和触点间的熔焊及材料转移，也就是厂家所分析的是由于高浪涌负载电流所引起的触点故障。

5 结束语

连续出現的紧急制动无法缓解故障的源头为编码器整改后降低了启动阶段的电流限制，进而引起了电路中继电器的触点粘连故障。所以，电路上任何一处节点的改变都需要考虑电路的电气特性的改变对电路上各个元器件的影响，相关元器件的技术参数是否匹配当前电路的电气特性，如超出元器件的阈值，就会出现故障反应。电路上任何部件在整改优化的过程中一定要进行必要的测试和慎重研究，并对电路上所有节点的元器件技术参数加入前期整改方案的分析筹备中，以满足整改的严谨性和可靠性。

参考文献

[1] 张交锁.继电器触点的负载电流对触点闭合过程的影响[J].低压电器，1990（6）：12-14.

[2] 刘卿，张卫欣，李祯祥，等.继电器触点金属熔融导致粘连失效的案例分析[J].电子产品可靠性与环境试验，2013（31）：3.

[3] 牟文博.地铁车辆辅助逆变器工作原理及典型故障分析[J].轨道交通装备与技术，2020（2）：4.