《信号车载测速仪电缆断芯故障分析和》
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[摘 要]信号车载测速仪断芯故障为信号车载高发故障,对运营安全和效率影响较大.本文针对信号车载测速仪电缆断芯故障原因进行分析,研究有效措施进行预防.
[关键词]测速仪、芯线断裂
中图分类号：TD421.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0160-01
一、现状描述
2016年10月至2017年6月份期间,广州地铁二号线出现了5起因测速仪电缆芯线断裂而引发的列车ATP打叉故障,共计造成2分钟以上晚点12次,其中5-10分钟晚点2次,3-5分钟晚点5次,给运营造成了极大影响.通过分析研究,发现所有测速仪电缆断芯故障都有着相同的断裂部位,以及类似的断裂细节.下文将对这种情况进行详细分析,并研究整治措施.
二、测速仪功能及安装方式简介
(一)测速仪功能
测速仪是为列车信号系统提供列车运行速度和方向的部件.测速仪通过检测列车轮对转动速度及方向,结合轮径值,信号车载系统就可以完成列车安全运行相关的速度、距离和方向信息的计算.
测速仪是涉及列车运行安全的设备,如果测速仪发生故障,会导致车载信号系统无法保证运行安全,信号车载从ATP保护的自动驾驶模式,降级到无ATP保护的人工驾驶模式运行,对运营安全和效率影响很大.
(二)测速仪及电缆安装方式
测速仪安装在列车车头转向架上,测速仪电缆连接测速仪和车体接口.测速仪电缆有A、B、C三个固定点.其中A固定点固定在车体支架,与车体电缆接头相连；B固定点固定在转向架,纯粹起固定作用；C固定点与转向架上的测速仪固定,与测速仪电缆接头相连.
二、测速仪电缆芯线断裂分析
(一)断裂情况描述
历次测速仪断裂故障都有着相似的特点,首先断裂点都位于固定点C处.对固定点C进行分解,发现断裂点位于线缆铜芯和插针压接头处（如图1所示）.
(二)总体受力分析
根据测速仪电缆安装结构分析,测速仪电缆固定是横跨了列车车体和转向架.而列车车体和转向架在列车运行时存在固有的震动和相互位移,因此固定点A和固定点B之间的电缆必定会有一定位移和受力.
根据现场的研究,AB点间的电缆运动,会将部分作用力穿过固定点B传递到固定点C,最终造成固定点C 的受力.
(三)固定点C局部受力分析
1.薄弱点分析：
当作用力传递到固定点C以后,作用力会使该部位最薄弱的点最开始收到损伤.从实际结构分析,该部位主要由三个部分组成（如图3）：
（1）带绝缘外皮的电缆；
（2）插针和电缆芯线连接部分（由于需要剥线后再进行压接,所以这部分无绝缘外皮保护）；
（3）铜质插针.
通过现场分析,三个部分强度对比为：（3）>（1）>（2）
由于插针和电缆芯线连接部分无绝缘层保护,因此这部分就成了固定点C中最薄弱的部分.实际使用中每次电缆断裂故障都发生此薄弱点.
2.不利因素
通过对比不同车型情况,在发生故障最多的车型（A5型车）存在不利因素.即该车型采用的测速仪电缆硬度较高,原因有两个方面：其一是其采用的芯线股数较少（为24股,其他车型采用96股）,同等截面积情况下,股数少的芯线硬度更高；其二其使用的绝缘外皮材质较硬,导致电缆整体硬度较高.
电缆硬度高,会导致传递至固定点C的作用力会以比较少的缓冲,往前传递到薄弱点,造成薄弱点受力疲劳断裂.
三、对策研究
(一)减少力的传递
1.对关键固定点进行加强：
为了尽可能的减少作用力在电缆内部的传递,避免芯线的受力.研究通过在固定点B加入填充物,利用固定夹和填充物将电缆芯线固定紧,减少电缆在保护套管里的活动,减少通过固定点B往前传递的作用力.
2.对硬度过高的线缆进行换型：
电缆硬度高的分析得到厂家的认可,集中对问题电缆进行换型.更换为96芯且绝缘外皮厚度适合的电缆.
3.在固定点C增加电缆的盘余
电缆盘余的增加,以可以再固定空间内盘余1圈为宜.盘余的电缆可以形成弹簧效应,进一步缓冲作用力.
(二)对薄弱点进行强化
为了能够保护插针与芯线的连接处不受损伤,采用在薄弱点增加固定支撑物的方法（如图3）.经过支撑,薄弱点从最开始的接头处,转移到带绝缘外皮的电缆处,由于此处有外皮保护,强度大大提高.
通过选样试验比对,最终选取一种内径与电缆芯线线径大小相近的透明胶管,该胶管产品名称：四氟管（又称：聚四氟乙烯管,PTFE管,铁氟龙管）.
经过模拟耐力测试,使用支撑保护的电缆,比无保护的电缆耐用3倍以上（模拟同等强度和频次的作用力于接头,无保护的电缆断裂受力2天后断裂,有支撑保护的电缆6天后仍没有断裂断股情况出现.）
五、结语
以上措施在2017年9月在广州地铁二号线完成整改,到2018年8月为止,没有出现一起测速仪电缆断裂故障.且在2018年抽样分解检查中,改造后的电缆无断股情況出现.鉴于以上措施效果较好,目前已经在使用同类设备的广州地铁一号线、八号线、广佛线等线路推广使用.
参考文献
[1]广州地铁《一、二、八号线增购车载信号设备技术规格书》.
概括总结:此文为适合测速仪和故障分析和电缆论文写作的大学硕士及关于故障分析本科毕业论文，相关故障分析开题报告范文和学术职称论文参考文献.
故障分析引用文献:
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