动车组电气连接器与相关问题研究

动车组电气连接器与相关问题研究

王英姿  和涛

中车株洲电力机车有限公司  412000

摘要：电气连接器是动车组电气系统的关键部件，其可靠性直接影响列车的安全运行。针对动车组电气连接器存在的装配效率低、质量不稳定等问题，本文结合HXD1D电力机车开展了线束预制及连接器装配工艺的研究。首先，介绍了动车组电气连接器的作用、分类及主要问题；接着重点探讨了两种线束预制策略，旨在为相关工作人员提供借鉴参考。

关键词：动车组；电气连接器；线束预制；装配工艺；质量控制

引言：随着高速铁路的快速发展，动车组已成为我国铁路运输的主力车型。电气系统作为动车组的神经中枢，其可靠性对列车安全至关重要。作为电气系统内部各功能模块间传输电力和信号的纽带，电气连接器直接影响着列车的运行安全。然而，由于动车组线路复杂、电缆分支多，电气连接器的装配效率低、一致性差，连接可靠性难以保证。因此，亟需开展电气连接器及相关工艺的研究，提升动车组电气系统的可靠性。

1.动车组电气连接器概述

1.1 动车组电气连接器的作用与分类

电连接器是连接电气设备和传输电力与信号的关键元件，通过可插拔结构实现不同功能模块间的电气连通[1]。在动车组上，电连接器主要承担以下作用：（1）传输牵引系统PWM波形及反馈信号，实现牵引逆变器对牵引电机的控制；（2）连通蓄电池、辅助逆变器等厂用供电系统，为空调、照明等设备供电；（3）传递车钩、受电弓等位置信息及传感器采集的速度等过程量。根据传输信号类型，动车组电连接器可分为高压动力连接器、控制连接器、信号连接器等。按照安装位置，又可分为车钩连接器、受电弓连接器、牵引电机连接器、贯通连接器等。此外，连接器还可按照外壳材质、接触件结构、连接方式等特征进行分类。

1.2 动车组电气连接器的技术要求

动车组电连接器需在恶劣环境中长期稳定工作，必须具备优异的电学性能、机械性能和环境适应性。首先，在电学性能方面，电连接器应具有：（1）较低且稳定的接触电阻，降低通流发热；（2）良好的绝缘性能，防止相间及对地击穿；（3）可靠的电磁兼容性，抑制高频干扰。其次，机械性能要求主要包括：（1）合理的插拔力，便于装配且不易脱落；（2）优异的抗震性，在长期振动冲击下性能不衰减；（3）结构紧凑，满足动车组有限安装空间的要求。最后，在环境适应性方面，电连接器需具备优异的耐候性，如抗盐雾、防尘防潮等，以应对车下恶劣工况。同时，还需具备阻燃、耐辐射等性能，确保事故工况下不诱发火灾。

1.3 动车组电气连接器的主要问题

目前，我国动车组电连接器在设计、生产和使用等方面还存在一些亟待解决的问题，集中体现在：（1）装配效率低。由于内部线缆复杂，单个连接器可包含数十根线束，现场人工穿线和插接的作业量大，容易产生遗漏和错装。（2）接插质量不稳定。线束在布线过程中易发生缠绕和交叉，产生应力集中，导致接触不良。振动环境下，接插件游移也会引起虚接。（3）可靠性不高。一些进口连接器价格高昂，国产化替代面临接触材料、工艺水平等短板，在温升、插拔寿命等性能难以全面达标。（4）维修不便。牵引电机等大功率连接器尺寸庞大，一旦损坏需吊装或现场重新布线，作业难度大。

2.动车组电气连接器的装配工艺研究

2.1 线束预制方法探讨

通过对比分析，"以连接器为单元"的策略在装配质量和作业效率上更具优势。这是因为该方法预制成形后的线束能与对应连接器一一对应，便于后续定位和插接，且连接处的线序正确、受力均匀。而"以线槽出口为单元"虽然成形线束平直整齐，但在连接器端头线序易混乱，存在应力集中风险。考虑到动车组电气装配进度紧、连接器密集度高的现状，本文建议采用"以连接器为单元"的策略开展线束预制。在此基础上，还需进一步优化线束成形、绑扎、盘绕等工序，制定标准作业指导书，从而提高预制效率和质量。针对线缆数量多、易纠缠等痛点，可采用分批预制的方式，先对主要连接器的线束进行成型，再逐步完善支路。对于线束臃肿、刚性大的连接器，更要优化其与线槽的布置关系，减少不合理弯曲。值得一提的是，线束预制还要匹配连接器后续维修工艺，必要时应预留足够长度，并在接头处做好标识[2]。

2.2 连接器装配工艺优化

建议借助3D打印等手段定制分组工装，引导电缆分束；推广使用防滑、耐磨的环保扎带，严禁过度捆扎变形；合理设计盘绕直径与松紧度，避免线束拉伸或弯折。针对不同类型连接器，宜编制图文并茂的作业指导书，规范捆扎方式与绑束间距。线槽敷设是连接器装配的重要环节。应优化布线路径，减少线束交叉与转弯，特别是大截面电缆要尽量做到平顺敷设。对于曲率半径要求高的线束，可借助定制化弯曲器，严防过度弯折。线槽固定也要因地制宜，采用工业魔术贴、尼龙扎带等柔性材料，防止刚性固定损伤线皮。敷设中还应对线束进行整形，适当理顺分支，并及时去除临时扎带。连接器插接是最后一道工序，对接触可靠性影响甚大。操作中应对正连接器方向，缓慢插入，确保锁紧到位。对于大型连接器，还需借助吊具等装配工装，避免线束受力。装配完成后，要用数字万用表测试导通性，并挂设醒目的工艺卡，提示接线注意事项。长期来看，宜加强作业人员培训，提高装配效率，建立各工序兼职检查机制，及时发现并消除连接隐患。

2.3 装配质量控制与检测

首要任务是健全质量管理体系，制定连接器装配的控制计划和检验规程，明确关键质量特性及控制方法[3]。在IPC、EN等行业标准的基础上，应结合动车组实际，细化装配验收准则。比如在线束缠绕圈数、线序检查覆盖率、连接器锁紧力矩等方面，都应有明确规定。在生产准备阶段，还要做好质量策划，识别装配风险，制定防范措施，并落实到工艺文件和作业指导书中。可靠的装配质量离不开精良的检测装备。传统的目视检查和电通断测试已难以满足需求，亟需引入自动化测试设备。如采用内窥镜可清晰观测连接器内部接触情况；运用X光能无损探查焊点和端子压接质量；应用导通电阻测试仪能精准判断接触电阻值。在此基础上，搭建连接器装配综合测试平台，集成线序检查、绝缘电阻测量、振动冲击试验等功能，实现一站式检测。在过程控制方面，重点把关线束预制、线槽敷设、连接器插接等关键工序。预制时应重点盯防线序错误、绑扎过松过紧、盘绕直径不当等问题。布线时要严控线束扭曲、折弯过小、固定受力等问题。插接时须确保定位准确、插入到位、锁紧可靠。对于首件产品和异常情况，要进行巡检和复核，避免质量事故。

结束语：

动车组电连接器装配涉及方方面面，打造精品工程还需要设计、工艺、生产、采购等部门的通力配合。只有建立科学的协同机制，形成常态化的质量攻关，才能不断优化产品设计，完善装配工艺。同时，还应注重全员参与，加大培训力度，营造重质量、讲效率的企业文化，将装配质量意识内化于心、外化于行。

参考文献：

[1]柳重阳.动车组网络控制系统探析[J].中外企业家,2018(24):120.

[2]迟鹏飞,黄敏.关于城际动车组新型控制系统的概述[J].中国战略新兴产业,2018(24):86.

[3]杨红萍,宋鸿,许兵等.车端电气连接器(KE-206连接器)检修期优化分析[J].中国设备工程,2018(02):77-78.

第一作者姓名：王英姿，性别：女，出生年月：1988年10月，籍贯：湖南株洲，学历：大专，研究方向：电力机车电工，职称：电工技师，工作单位：中车株洲电力机车有限公司

第二作者姓名：和涛，性别：男，单位：中车株洲电力机车有限公司。