电务车载设备电缆航插连接器故障的分析及处置

张王芳

YP/LYP、XC系列电缆航插连接器（以下简称“航插”）已广泛运用于电务LKJ设备和机车信号车载设备,作为设备与设备、设备与通信电缆之间的连接方式,其性能下降必然会影响车载设备安全信息传输的正确性,对车载设备正常运行造成影响。由于这2种航插均属于圆形卡扣式连接方式,具有体积小、重量轻、安装快速、接触可靠、导电性能好、插拔无需工具等优点,因此也造成在日常检修中“免维护”的误区,导致对于航插本身的相关维护排查极易被忽视,故障分析不彻底,大多被动地采取整体设备更换的方式解决。为此,通过总结分析合肥电务段出现的一系列航插问题,提出有效的维护检查方法、标准及相关改进建议,供相关维护部门参考。

1 航插连接器的组成

车载设备电缆航插一般由插头和插座组成,通过插头、插座的插合和分离,实现电路的连接和断开。连接时右旋转动连接螺帽,听到响声即表示连接器已完成插合锁紧；分离时,则左旋转动连接螺帽,直至完全分离。YP/LYP、XC系列航插均采用双曲面线簧插孔,由线簧丝、内套、前套和后套组成,多根独立的弹性金属线簧丝在内套中均匀分布,并与内套轴线成一定夹角,金属线簧丝两端弯向内套外壁,通过前、后套将线簧丝固定,经过缩口工艺成型后,其弹性比较好,并始终保持优良的弹性性能,保证连接器的有效接触。

2 故障案例及分析处置

2.1 YP/LYP系列航插故障案例

2019年1月9日,某机车在长安集进站,LKJ记录信号双黄闪瞬间突变双黄后自动恢复。由于双黄闪码机车信号的限制速度为80 km/h,双黄码机车信号的限制速度为45 km/h,造成LKJ设备速度限制曲线与行车速度曲线“撞线”,LKJ设备输出紧急制动,导致机车停车。

该车入库后,使用环线发码和手持发码设备对车载设备进行多次测试,均显示正常；再进行各项功能的电特性测试,也显示正常。使用0.6 N标准测试吊坨进行航空插头和插座的连接可靠性检查,发现编号为X32T航插的13号端子保持力不够,与故障现象一致。最终确认:机车双黄闪瞬间突变双黄的故障原因为X32T航插的13号端子保持力不够。

2.2 XC系列航插故障案例

2020年3月18日,某机车在双刘站与东关站间LKJ显示灭灯7 s后,LKJ限速下降,停车后恢复正常,电话指导值乘司机检查机车信号主机与LKJ主机的连接电缆,未见异常,之后机车维持运行至芜湖库内。

进行入库检查测试时故障未重现,使用现有的YP/LYP系列0.6 N标准测试吊坨对X32、X22航插进行检查,测试结果均正常。重新梳理处置环节,经电缆航插型号比对发现,XC系列的X22航插与YP/LYP系列航插规格有所不同,联系厂家提供对应0.392 N标准测试吊坨,对定义LU灯位的航插插孔2进行分离力检测,发现保持力不足问题,而其他插孔正常。最终确认:机车信号故障的原因为X22电缆XC型航插插孔2分离力不合格,造成LU灯信息传输异常,导致LKJ显示灭灯。

上述故障表明,航插在使用过程中,会出现因接触电阻变大、接触不良,引起电路时通时断等问题。主要原因是航插接口插合时,插头的插针与插座的插孔产生磨损,导致插针与插孔接触压力降低,造成插针与插孔接触不良,影响设备间数据的传输。通过对上述2起航插故障案例进行分析处置可以发现,在运用万用表、摇表等传统工具无法查明故障原因情况下,需使用航插专用标准测试吊坨,可以准确找出故障部位,避免相关线缆及设备整体更换的粗放式处置,提高车载设备异常信息处理的准确性。

3 维修措施与建议

3.1 完善现有车载设备航插检查方法

基于对航插的重新认识,当线缆设备出现偶发性故障,库内无法复现时,必须对相关环节进行全面测试,并使用标准测试吊坨对电缆航插插孔分离力进行多次测试排查。在车载设备电缆更新、Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ级修程中,增加电缆航插的检查,避免因航插问题造成车载设备故障。

具体检测方法是将测试吊坨水平放置,将插头垂直插入吊坨插针中,插入深度＞4 mm,将航插垂直缓慢提升,速度不超过0.1 m/s,同时避免倾斜或摆动,防止孔的分离力减小。若插头内的插孔与测试吊坨上的插针出现完全分离,则表示插孔分离力不合格；若测试吊坨随插头垂直离开原放置水平面,表示插孔合格。因XC与YP/LYP系列航插内径规格不同,需采用不同规格的测试吊坨,吊坨标准见表1。

表1 测试吊坨标准

3.2 提高航插接口的稳定性

航空插头在使用过程中会受到电、热、机械和化学等应力的作用,如果选型错误或者贮存使用不当会导致失效。电连接器长期分离时,容易发生插针碰歪、变形或多余物掉入等问题。在日常维护中,要注意电缆航插的防护,航插部位应盖上防护罩。在对电连接器进行性能测试时,应使用合格和新的插头（座）或模拟插针,不能用型号错误的探针或铜棒插入插孔进行测量。同时,在现有航插选型上,应选用防回转卡扣式航空插头,即在现有卡扣式航插的插座本体与插头本体之间,安装防回转装置,在发挥卡扣式航插快速连接和分离性能的前提下,有效防止在振动环境中脱落,改善连接稳定性。

3.3 加强对航插接口速度等级（SD）的检查

2019年之前合肥电务段管内共发生12起机车信号为UUS/U2S瞬间掉UU/U2,造成LKJ运行控制曲线与限制曲线“撞线”,导致LKJ输出紧急制动停车的故障。分析故障时段的LKJ记录文件发现,速度等级记录异常,缺少SD1信息。机车信号主机接收到地面移频码的输入信息和机车信号主机译码后,输出信息的对应关系见表2。由于当时对航插的性能、状态掌握不全面,仅仅是按照常规做法更换设备或电缆,并没有找出真正原因。该问题曾一度高度困扰车载设备故障分析处置,还被列为集团公司重点疑难攻关项目。

根据机车信号与LKJ监控装置的相关协议,机车信号与LKJ主机间采用“信号灯位显示+速度等级”方式通信。LKJ显示器完全复示机车信号主机输出的SD1/SD2/SD3机车信号灯位显示信息,LKJ主机按照对应的ZPW2000移频信号控车。表2中U2S（黄2闪）/UUS（双黄闪）与U2（黄2）/UU（双黄）的SD等级信息编码区别仅在于SD1编码的不同。当LKJ主机接收U2S/UUS时,SD1信息编码为1,如果航插对应的SD1通道存在接触不良,LKJ主机接收到的SD1编码则会由1变为0,LKJ显示器上的U2S/UUS停止闪动,必然显示为U2/UU。

通过对2019年1月9日发生的某机车故障分析处置总结,正式引入标准吊坨测试方式对机车车载设备航插进行排查,结合各级修程对机车X32电缆进行检测整治,共更换航插接触不良电缆30多根,后续再未出现因闪灯信号显示瞬间中断造成的停车故障,而且在车载设备出现瞬间不易复现的通断故障时,运用标准测试吊坨对故障范围内的航插进行测试排查,取得良好效果。

3.4 进一步优化建议

由于传统航插在紧固时无法明示化确认,存在不便检查巡视及确认安装到位的短板,为此,经与源头厂家联合技术攻关,将现有的航插进行明示化升级。具体改进示意见图1。其中,LED灯显电源由航插内部的电缆工作电源供电,无需外接电源。由于LED灯冷光源本身不发热,不存在持续运行造成航插发热的安全隐患。航插安装良好时,显示绿灯；未安装良好时,显示红灯,这样不仅便于确认是否安装到位,同时为电务车载设备的后续智能化监测升级预留技术条件。目前已完成样品设计,后续将验证使用效果。

图1 明示化航插示意

4 结束语

航插作为车载设备广泛使用的设备,由于长期处于“免维护”状态,容易导致故障处置中不纳入故障排查及上道检查范围。通过不断总结探索航插设备的故障排查和日常维护经验,运用YP/LYP、XC系列电缆航插标准测试吊坨,为排查瞬间信号中断无法故障复现的车载设备疑难问题提供思路,及时消除故障隐患,确保运输安全。