章魚試驗(yàn)法在軌道交通車輛電氣配線測試中的應(yīng)用

邸建財 王 欣 孫玲玲

(中車長春軌道客車股份有限公司工程技術(shù)部，130062，長春//第一作者，高級工程師)

近年來，隨著我國高速鐵路的發(fā)展，國產(chǎn)化高速動車組已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。高速動車組一個顯著特點(diǎn)就是本身帶有動力，不需要機(jī)車進(jìn)行牽引，因此，高速動車組車輛的電氣系統(tǒng)非常復(fù)雜，單車配線已達(dá)到上萬根。如何保證動車組電氣配線的質(zhì)量是動車組生產(chǎn)的一個重要問題，章魚試驗(yàn)法成為解決此問題的重要手段。

章魚試驗(yàn)法是在車輛建造基本完畢后進(jìn)行電氣校線、絕緣、耐壓等測試，以及電阻、電容、二極管等部件質(zhì)量檢測時采用的試驗(yàn)方法。其目的是要確保電氣配線及電阻、電容等元器件滿足動車組各項(xiàng)功能要求。本文以DIT-MCO International測試設(shè)備為例，介紹章魚試驗(yàn)法在高速動車組生產(chǎn)檢測過程中的應(yīng)用。

1 目前電氣配線測試方法

目前，軌道交通車輛電氣配線的測試基本采用手工方式進(jìn)行校線，主要采用校線儀(一般使用電池和燈泡、蜂鳴器或校線器等)進(jìn)行手工校線。其中，絕緣耐壓測試采用絕緣耐壓測試儀對同一電壓等級的導(dǎo)線一并對地進(jìn)行絕緣耐壓測試，全部采用手工作業(yè)方式。

2 章魚試驗(yàn)法

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

章魚試驗(yàn)法的試驗(yàn)?zāi)康氖亲詣訙y試車輛所有電氣配線質(zhì)量(包括配線是否正確及配線的絕緣性能是否合格)，同時檢測部分電氣元件性能狀態(tài)。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

章魚試驗(yàn)法的試驗(yàn)內(nèi)容包括：完成車輛所有電氣配線的校線工作，通過絕緣耐壓試驗(yàn)確認(rèn)所有配線是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，確保配線的絕緣性能；對電路中電阻、電容、二極管、繼電器等元器件進(jìn)行測試，判斷其參數(shù)是否符合功能要求。

2.3 試驗(yàn)設(shè)備功能參數(shù)

章魚試驗(yàn)法的試驗(yàn)設(shè)備主要功能參數(shù)如下：

(1) 可配置超過30 000測點(diǎn)的測試設(shè)備；

(2) 絕緣測試范圍在DC 30～1 500 V (程序設(shè)定)；

(3) 導(dǎo)通測試范圍在0.05～2.00 A、DC 0.225～29.750 V (程序設(shè)定)；

(4) 耐壓測試范圍在DC 250～1 500 V、AC 500～1 500 V (程序設(shè)定)；

(5) 量測范圍: 電阻在0.01～5.00 GΩ，電容在10 pF～1 000 μF，電壓在DC 0.01～1 500 V、AC 1～1 000 V；

(6) 測試速度根據(jù)設(shè)定測試時間而定，最快速度為5 000次/min；

(7) 測試時間為1 ms～1 638.2 s (程序設(shè)定)；

(8) 可執(zhí)行兩線、4線與仿真4線量測，可執(zhí)行浮動式測量，可執(zhí)行導(dǎo)通測試、絕緣測試、AC/DC耐壓測試，可測試電阻、繼電器、變壓器、二極管、電容等性能參數(shù)。

2.4 章魚試驗(yàn)法優(yōu)點(diǎn)

自動校線替代人工校線，可提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量；徹底實(shí)現(xiàn)線間絕緣耐壓測試，保證線間的絕緣性；自動對線路中的一些電氣元件進(jìn)行測試，如電容、二極管、繼電器等，確保進(jìn)入調(diào)試前電氣元件性能完好。

2.5 章魚試驗(yàn)法基本原理

章魚試驗(yàn)基本原理如圖1所示。用兩根導(dǎo)線將測試對象兩端分別接在轉(zhuǎn)換接口的不同位置上(有時也可只接一端)。測量器根據(jù)測試軟件指令，給出測試參數(shù)(電壓、電流等)，選擇測試地址，執(zhí)行測試任務(wù)。測量器將測試結(jié)果與測試設(shè)定值進(jìn)行比較，判斷測試對象是否符合要求。

圖1 章魚試驗(yàn)基本原理示意圖

3 章魚試驗(yàn)法在動車組上的應(yīng)用

3.1 導(dǎo)通測試

根據(jù)電氣測試功能圖(見圖2)確認(rèn)所需測量對象。從圖2中可看出，共有3個設(shè)備測試點(diǎn)需進(jìn)行測試，分別為17A01X03、90XE1A、17A02X2F。為減少部分線纜，可采用設(shè)備內(nèi)部線路。如圖2中的虛線框內(nèi)有一開關(guān)，為了減少線纜，可使此開關(guān)閉合后再進(jìn)行導(dǎo)通測試。

注：所有粗線為車輛電氣配線

根據(jù)圖2進(jìn)行分析，最終確定的電纜接線方式如圖3所示。再依據(jù)圖1中給出的接線方式，即可以此制作連接電纜。按照圖3中箭頭方向施加測試參數(shù)，并根據(jù)測試結(jié)果判斷測試電路是否合格。

圖3 章魚試驗(yàn)法測試連接示意圖

根據(jù)目前電氣設(shè)計(jì)性能要求，導(dǎo)通測試通常施加的電壓為DC 10 V，電流為2 A。當(dāng)測試電纜阻值小于10 Ω，則認(rèn)為測試對象合格。使用的絕緣測試指令如下：

C, 2 A, <10 R, 0.2 S

上述指令表示在進(jìn)行導(dǎo)通性試驗(yàn)時，施加2 A電流，測試時間0.2 s，當(dāng)測試電阻小于10 Ω則判定為合格。

3.2 絕緣耐壓測試

章魚試驗(yàn)法可為絕緣耐壓測試解決一個重要難題，徹底實(shí)現(xiàn)線間測試，而原有測試法很難對所有的線間進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)。如動車組有大約4 000根電氣配線，配線間絕緣測試組合將達(dá)到7 998 000種，采用手動測試幾乎不可能。然而，采用章魚試驗(yàn)法，可通過地址轉(zhuǎn)換，將測試地址對其他地址全部進(jìn)行絕緣耐壓測試，以確保所有配線間的絕緣性能合格。使用的絕緣測試指令如下：

T, 750 V, >10 M, 0.15 T, 0.3 S

F, HIP, 750 V, 2 mA, >10 M, 0.15 T, 0.3 S

TSI, 250 V

上述指令中：T為絕緣測試指令，表示對測試對象進(jìn)行測試時施加DC 750 V電壓，電壓上升時間為0.15 s，從上升到測試截至?xí)r間為0.3 s，在電壓上升至250 V時測試絕緣電阻是否大于10 MΩ。如低于10 MΩ則停止升壓，如大于10 MΩ則繼續(xù)上升，直至電壓達(dá)到750 V。如絕緣電阻大于10 MΩ則視為測試合格。F為耐壓測試指令，表示在進(jìn)行測試時施加DC 750 V電壓，當(dāng)漏電流小于2 mA、絕緣電阻大于10 MΩ則視為合格。

3.3 電阻測試

章魚試驗(yàn)法可用于電阻元件測試，確認(rèn)電阻性元器件狀態(tài)是否正常。如動車組上的電熱元器件、傳感器等都屬于電阻性元器件，均可采用章魚試驗(yàn)法進(jìn)行測試。

圖4為動車組電阻元器件測試示意圖。圖4中有4個電阻元器件，可測試圖中29和30點(diǎn)的阻值，如阻值滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求則視為合格。此處假設(shè)電阻值為85～115 Ω，測試地址分別為29和30，可以使用以下指令：

B, 2 A, 100 R+-15%, 0.2 S

測試命令如下：

F 29

B 30

若測試地址29和30之間電阻值在85～115 Ω，則測試通過。

圖4 動車組電阻元器件測試示意圖

3.4 二極管與繼電器測試

動車組電氣元器件中包含大量二極管與繼電器，如采用原有的方法很難進(jìn)行測試，但采用章魚試驗(yàn)法則完全可以對其進(jìn)行量化測試，確認(rèn)其功能是否正常。章魚試驗(yàn)設(shè)備通常根據(jù)其電氣參數(shù)(如線圈電阻)，采用二極管正向?qū)妷旱确椒ㄟM(jìn)行測試。

4 結(jié)語

目前，章魚試驗(yàn)法已成功應(yīng)用于動車組的生產(chǎn)試驗(yàn)過程中，完全滿足高速動車組的測試要求，為保證車輛配線質(zhì)量及部分電氣元器件質(zhì)量，為車輛調(diào)試提供了良好的試驗(yàn)手段，對動車組產(chǎn)品質(zhì)量的保障發(fā)揮了重要作用。