机车车辆继电器和接触器可靠性试验及其成本研究

Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅｔ ｄｔ ｎ ｌｒｌ ｂｌ ｃ ｎ ｅ ｔ ｆｒｌｎ － ｔｃ ｅｅ ｔｃ ｌａ ｐ ｒｔｓ ｓｉ ｉｌ ｉ ｔｄ ｔ ｐ ｅｔ ｉ ｓｒ ｃ ： ｈ ｒ ｉｏ ａ ｅｉ ｉ￣ ｏ ｅ ｐ ｏｌ ｇ ｓｏ ｌｃｒ ａ ｐ ａａｕ ｅ ｍａｎｙｌ ｅ ｏｔ ｅｔｓ， ｔ ａ ｉ ａ ｉ ｏ ｉ ｉ ｓ ｍｉ ｙ
类主要机车车辆电器 ， 进行可靠性要求和试验方法
的研究 。 ３１ 引用标 准 ．
（） ３ 试验 时 ，触 头 回路 电源 电压 为直 流
１ ０ Ｖ。 ｌ
在机车车辆 电器可靠性要求及试验方源自的研究 过 程 中 ，引用 的相 关 标 准 有 Ｇ ／ ５ ｌ＿ ２ ０ Ｂ １５ｏ － ０８ Ｔ 《 制 用 电磁 继 电器 可 靠 性 试 验 通 则 》 ＢＴ 控 、Ｇ ／ ２２ ０ ２ ０ 小容 量交 流接 触 器 可靠 性试 验 方 ２０ － ０８《 －
ｒ ｌ ｎ － ｔ ｃ ｌ ｃｒ ａ ｐ ａａ ｕ ｅ ， ｎｒ ｄ ｃ ｈ ｅ ｕ ｒｍｅ ｔ ｏ ｈ ｅｉｂ ｌ ｙ ｏ ｏｌ ｇ ｓ ｃ ｅａ ｓ ａ ｄ ｃ ｎ ａ － ｏ ｌ ｇ ｓｏ ｋ ｅ ｅ ｔ ｃ ｌａ ｐ ｒ ｔ ｓ ｓ ｉ ｔ ｕ ｅ ｔ ｅ ｒ ｑ ｉ ｉ ｉ ｏ ｅ ｎ ｓ ｎ ｔ ｅｒ ｌ ｉ ｔ ｆｒ ｌ ｎ － ｔ ｋ ｒ ｌｙ ｎ ｏ ｔ ｃ ａ ｉ ｉ ｏ ｔ ｔ ｎ ｈ ｅｅ ａ ｔｅ ｐ ｒ ｎ ｔ ｏ ｓ ｎ ｌ ｚ ｈ ｅａ ｉｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｏ ｔｏ ｍｐ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒｌ ｂ ｌ ｙ ｏ ｏ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｌｖ ｎ ｘ ｅ ｉ ｍｅ ｔｍｅ ｈ ｄ ，ａ ａｙ ｅ ｔｅ ｒ ｌｔ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｓ ｆｉ ｒ ｖ ｎ ｈ ｅ ｉ ｉ ｔ ｆ ｏ ａ ｉ
（ ）继 电器 的触 头 回路 负 载 为 感 性 负 载 ＬＲ ２ ／＝ ５ ｓ ０ｍ ；接触器 的主触头 回路 为阻性负载 、辅助触 头 回路 为感性 负 载 ＬＲ ５ ｓ ／ ＝ ０ｍ ｏ
３ 机车 车辆继 电器 和接 触器 可靠 性 要求及
试 验 方 法
根据 实 际情况 ，对机 车 车辆 继 电器 和接 触 器 ２
ｒｌ ｎ － ｔｃ ｌｃｒ ａ ｐ ａａｕ ｅ ｎ ｅｐ ｔｎｉｌ ｅ ｅ ｔ． ｏｌ ｇ ｓｏ ｋｅｅ ｔ ｃ ｌ ｐ ｒｔｓｓａ ｄｔ ｏｅ ｔ ｎ ｆｓ ｉ ｉ ａ ｈ ａｂ ｉ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｒｏｌ ｇ Ｓ ｏ ｋ Ｒｅａ ； Ｃ ｎ ａ ｔ ｒ Ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ Ｅ ｐ ｒ ｎ ；Ｃｏ ｔ ｂ ｎ ｆ ａ ｙ ｉ ｙ ｒｓ ｌ ｎ － ｔｃ ； ｉ ｌｙ ｏ ｔｃ ｏ ； ｅ ｉ ｉ ｔ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ａ ｉ ｉ ｓ－ ｅ ｅ ｔ ｌ ｓ ｉ Ａｎ ｓ
见表 ｌ
试验时 。试品应按 以下条件进行激励。 （） １ 试品应 以输入激励量的额定值进行激励 。 （ ） 品每小时的循环次数应不低于产品标准 ２试 中规定的额定值。为缩短试验时间 ，在不影响试品 正常动作及不改变试品失效机理的条件下 ，允许提 高每小时的循环次数。 （） ３ 根据产 品标准选取通电持续率 ，或从推荐
０ 引 言
我 国铁路高速、重载的新形势对铁路运输装备 的可靠性提出了更高的要求 ，机车车辆控制电器运 用的可靠性对铁路安全运输的重要性也越来越高。 为此 ，提 出带可靠性指标 的机车车辆 电器 的新理 念 ，并起草 了 Ｔ ／ ３ １－ ２ １ 机车车辆继 电器 ＢＴ ２９ ００《 和接触器可靠性试验规则》 。
第 ｌ 期 ０
２０ ４ ２０ 塑料外壳式断路器可靠性试验方法》 ２ ７－ ０ ８《
等。
表 １ 机车车辆继电器和接触器的失效率
相 比之下 ，对 机 车车辆 电器 可靠性 的研 究还 比
较滞后 ，２ １ 年发布 了铁路机 车电器可靠性试验 ００
方面的第 １ 个标准 Ｔ ／ ３ １－２ １ 机车车辆继 Ｂ ２ ９ ００《 Ｔ 电器 和 接触 器 可 靠 性试 验 规 则 》 。此 前 的 Ｇ ｆ ＢＩ ＂ ２５ ２ ２ ０ 轨道交通 可靠性 、可用性 、可维修 １６－ ０ ８《 性和安全性规范及示例 》 （ Ｃ６２ ８ ０２ Ｄ ） Ｉ ２７ ： ０ ，ＩＴ Ｅ ２ 尚未 明确 提 出 机 车 车辆 电器 可靠 性 的具 体 参 数 要
化。
１９ 有可靠性指标的电磁继 电器总规范》 Ｇ Ｂ ９９《 和 Ｊ ４０ － ２０ 装备可靠性工作通用要求》 。民用 ５Ａ ０４《 等 产品方面 ，有 Ｇ ／ ５ １－２ ０ 控制用 电磁继 ＢＴ １５０ ０８《 电器可靠性试验通则》 ＢＺ２ ２０－ ０ ８／ 容量 、Ｇ ／ ２０－ ２０ （ ￣ Ｊ 交流接触器可靠性试验方法 》 ＢＺ２ ２ １ ２０ 、Ｇ ／ ２ ０－ ０ ８ 《 接触器式继电器可靠性试验方法》 ＢＺ２２Ｏ 、Ｇ ／ ２０一 ２０ 小容量交流接触器可靠性试验方法》 ＢＺ ０ ８《 、Ｇ ／
３３３ 激 励条 件 ．．
法》 Ｂ ２０－ ２０ 接触器式继电器可靠性 、Ｇ ／ ２２ １ ０ ８《 Ｔ
试 验方法》 Ｊ ５ － １９ 有 可靠性指标 的电 、Ｇ Ｂ６ Ｂ ９ ９《 磁继 电器总规范》 ＢＴ １５－ １９ 机车电空接 、Ｔ ／ ４４ ９ ３《 触器技术条件》 Ｔ ／ ７ ２ ２ １ 机车车辆继 电 、 ＢＴ２ ６－ ００《 器基本技术条件》 ＢＴ２６－ ２ １ 机车车辆用 、Ｔ ／ ７ ７ ０ ０《 直流接触器》 等。 ３２ 可 靠性指 标 ． 机 车车 辆继 电器 和接 触器 采 用失 效 率 入作 为其 可靠性 特 征量 ，将失 效 率 等级 作 为其 可靠 性指 标 ，并按 其最大失 效率 的数值 分 为亚五级 、 五 级 、亚 六 级 、六 级 、亚 七 级 和 七 级 等 ６个 失 效率 等 级 。机车 车辆 继 电器 和接 触 器 的失 效率
求。
３３ 试验 条件 ．
在一些从事机车车辆电器工作 的人员中，质量
３３１ 试 验 电源 条件 ． ．
评判标准还停 留在传统的性能指标上 ，对可靠性 的
认识不清 ，不知道可靠性试验是着重考核运用性能 的另外一种试验 ，也没有掌握机车车辆 电器可靠性 的理论和应用。往往将设计性能指标和运用性能指 标混为一谈 ， 认为机车车辆电器的可靠性试验就是 耐振试验 、高低温湿热试验 、机械及 电寿命试验 、 通断能力试验和绝缘性能试验等考核设计性能的型
式试 验 的内容 。
（） １ 频率为 ５ ｚ ０Ｈ 正弦波电源 ，其容许偏差为 波形畸变 因数不大于 ５ ％；频率偏差为± ％。 ５ （） ２ 直流电源纹波系数不大于 ５ ％。 ３ ． 负载条件 ．２ ３ 为检测继 电器 的触头是否正常工作 ，将触头接 入各 自的检测线路 ，成为触头回路 。为检测接触器 的主触头 、辅助触头是否正常工作 ，分别将主触 头 、辅助触头接入各 自的检测线路 ，成为主触头 回 路和辅助触头回路 。 （ ） 载 电源为直 流 电源 。 １负
第３ ９卷
Ｖｏ． ３９ Ｊ
第１ ０期
Ｎｏ．０ １
铁 道 技 术 监 督
ＲＡＩＷＡ ＡＩＴ ＯＮＩ｛） １ Ｙ ＱＵ Ｙ Ｃ …Ｉ Ｌ １ （
标 准化 工作
刚 ’ ） ｛） Ａｌ （ Ｎ （ Ｉ Ｋ ＡＮＩ ＡｌＩ ｌ ） Ｗ ）｛ ｌ
机车车辆继 电器 和接触器可 靠性试验及 其成本研究
薛宝莉 １ ，李瑞泉 ２
（１ 西安财经学院商学院，陕西 西安 ７ ０ ６ ；２ 西安开天电气可靠性 实验 室有限公 司，陕西 西安 ７ ０ ４ ． １０ １ ． １０ ３）
摘
要： 传统 的机车车辆电器可靠性概念局限于 型式试验 ，脱离 了可靠性 的真正意义 ，没有量化 的数据
指标 ， 为提高机车车辆 电器 的可靠性 ， 认 会大 幅度增加 产品成本 ，影响企业经济效 益。分析铁路机车车辆 电 器可靠性研究 的现状和必要性 ，介绍机车车辆继 电器和接触器可靠性要求及试验方法 ， 分析改进机车车辆 电
可用性 、可维修性和安全性规范及示例》中，没有 对可靠性的具体实施方法。 （） ４ 在交流传动机车及动 车组 的国产化过程 中，已经对可靠性指标提出具体要求 ，但缺少可靠
性 指标 的试验 验证方 法 。
（ ） 过可靠性 的成本效 益分析 ，使产 品 的 ５通 可靠性和经济性达到最佳 匹配 ，对提高机车车辆 电器 的可靠性 、降低成本 、提高效益有重要 的意
（ ） 验时 ，触 头 回路 负载 电流 为 １ ４ 试 Ａ。 （ ） 验过 程 中 ，当触 头接 通 负载 时 ，试验 电 ５ 试
源 电压 的波 动相对 于 空载 电压应 不大 于 ５ ％。
另外 ，对于负载小于 １０Ｖ、１ １ Ａ的触头回路 ， 负载条件选用 ２ ４ｖ或 ｌ 、１ ２Ｖ Ａ或 ０１ 。 ．Ａ
（ ） ＢＴ２ ５２ ２０ 轨道 交通 可靠 性 、 ３ Ｇ ／ １６－ ０ ８《
收稿 日期 ：２ １— ９ Ｏ ０ ｌＯ一２
作者简介 ：薛宝莉 ，副教授 ； 李瑞泉 ，高级工程师
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２ ・
２１年 ｌ ０ １ ０门 （ 总第 ３ ０ ０ 期）
铁 道 技 术 监 督
第 ３ ９卷
器可靠性成本和效益的关 系。
关键词 ：机车车辆 ； 电器 ；接触器 ；可靠性试验 ；成本效益分析 继
中 图分 类 号 ：Ｕ ６ １ Ｔ ５ ２０ ： Ｍ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １０ — １８ （０ １ — ０ ２ ０ ０ ６ ９７ ２ １） ０ ０ ０ — ４ １
领域 ，对产品的可靠性有很高的要求 ，并取得 了令
人瞩 目的研究 成果 。军 用产 品方 面 ，有 Ｇ Ｂ６ Ｂ Ｊ ５ 一
靠性 、可 用性 、可维 修性 和安全 性／ 生命 周期 成 本” ，要求 “ 组织必须有一个文件化 的程序 ，适当
时覆盖所有 的 Ｒ Ｍ Ａ Ｓ活动 ” ，使 可靠 性工作具 体
义。
１ 机车车辆 电器可靠性研究的必要性
（ ） 铁路 运输 高 安全 、高 可靠 性 的要求 ，特 １对
２ 国 内电器 可 靠性 的研 究现 状
目前 ，在航 空 、航 天 、军工 、电子 等许 多重要
别是高速客货运输 ，对机车车辆电器的可靠性要求
越来越高。 （ ）国际铁路行业标准 （ Ｉ）７１ 中对 “ ２ ＩＳ ． Ｒ １ 可
ｉ ｉｌ ａ ｒｍ ｈ ｒｅｃ ｎ ｏａｉｎ Ｏ ｅｉｂｌｙ Ａｎ ｅｅｉ ｏ ｑ ａ ｔａｉｅｉｄ ｘ Ｉ ｉ ｒｇ ｒｅ ａ ｍｐ ｏ － ｓａｌ ｔ ｆｒｆｏ ｔｅｔｕ ｏ ｎ ｔｔ ｆｒｌａ ｉｔ： ｄ ｔ ｒ ｓｎ ｕ ｎｉ ｔ ｎ ｅ ． ｔ ｓ ｅ ａｄ ｄｔ ｔｉ ｒｖ ｔｅ ｏ ｉ ｈ ｔ ｖ ｈ ｉｇｔｅ ｒｌ ｂｌｙ ｏ ｏｌ ｇ ｓｏｋ ｅｅ ｔｅ ｌａ ｐ ｒｔｓｓｗ ｕｄ ｃ ｕ ｅｔｅｂｇ ｉｃ ａ ｅｏ ｏｔａ ｄ ｉｆ ｅ ｃ ｈ － ｎ ｈ ｅｉ ｉｔ ｆｒｌｎ ． ｔｃ ｌｅｒ ａ ｐ ａａｕ ｅ ｏ ｌ ａ ｓ ｈ ｉ ｎ ｒ ｓ ｆｃ ｓ ｎ ｎ ｕ ｎ ｅｔｅ ｆ ａ ｉ ｉ ｉ ｅ ｌ ｉ ｎ ｎ ｉｌｂ ｎ ｆ ｆｅ ｔｒｒｓｓ Ｔ ｅ ａ ｔｏｓａ ａｙ ｅｔｅｃ ｒ ｎ ｉ ａｉｎ ａ ｄ ｎ ｃ ｓｉ ｆｔｅ ｓ ｄ ｎ ｒｌ ｂｌｙ ｏ ａ ｃａ ｅ ｅ ｔ ｎｅｐ ｉ ． ｈ ｕｈ ｒ ｎ ｌｚ ｈ ｕｒ ｔｓ ｕ ｔ ｎ ｅ ｅｓｔ ｏ ｈ ｔ ｙ ｏ ｅｉ ｉｔ ｆ ｉ ｏ ｅ ｅ ｔ ｏ ｙ ｕ ａ ｉ