一种车用熔断式温度继电器可靠性评估方法及系统与流程

1.本发明涉及轨道车辆熔断式温度继电器技术领域，尤其涉及一种车用熔断式温度继电器可靠性评估方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.目前，现有技术主要对转向架、牵引电机弹片式温度继电器开展研究，并从红外温度传感器检测装置和处理器的选型和温度采集传感器的设计等温度检测系统方面进行了不断的创新,并取得了一定的研究成果。但是，对转向架、牵引电机弹片式熔断式温度继电器各部件性能随服役时间的变化规律缺乏相关研究，尚未形成全寿命周期可靠性评估流程和评估方法。
4.随着弹片式温度器的广泛应用，逐渐暴露出弹片式温度继电器的弊端，即存在绝缘击穿、受到反复振动冲击后引线杆断裂、密封不良等问题，造成温度继电器频繁误报警的问题。为解决上述问题，针对弹片式温度继电器绝缘击穿、密封失效、误报警等故障模式，对熔断式温度继电器结构进行了绝缘及密封加强，采用双保险管并联设计降低误报警概率，从而开发了牵引电机熔断式温度继电器。
5.但是，熔断式温度继电器同样会存在一些问题，其中最典型的就是老化问题。熔断式温度继电器的老化会导致其接触电阻和绝缘电阻的改变，影响正常使用，甚至危及轨道车辆的运行安全。对于熔断式温度继电器的研究，国内外把目光聚焦在熔断式温度继电器随温度的变化规律的探寻上，并取得了一定的成果，同时提出了一些熔断式温度继电器的设计选型方面的建议。但是，对转向架、牵引电机采用的熔断式温度继电器性能及内部关键器件性能随服役时间的变化规律仍缺乏相关研究。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提出了一种车用熔断式温度继电器可靠性评估方法及系统，，以三种不同老化环境下熔断式温度继电器的接触电阻与绝缘电阻的劣化时间为依据，分别得出熔断式温度继电器在实际工作环境中的老化时间范围，提高了可靠性评估的准确性。
7.根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种车用熔断式温度继电器可靠性评估方法，包括：
8.对待测熔断式温度继电器进行环境老化实验，测量熔断式温度继电器两条引线端子之间的接触电阻以及引线端子和外壳之间的绝缘电阻；
9.根据所述接触电阻和绝缘电阻判断熔断式温度继电器是否劣化；
10.确定已经劣化的以及没有劣化的熔断式温度继电器达到劣化所需要的时间；
11.计算试验条件下的寿命与使用条件下寿命之间的折算系数，进而得到待测熔断式
温度继电器的使用寿命。
12.根据本发明实施例的第二个方面，提供了一种车用熔断式温度继电器可靠性评估系统，包括：
13.环境老化实验模块，用于对待测熔断式温度继电器进行环境老化实验，测量熔断式温度继电器两条引线端子之间的接触电阻以及引线端子和外壳之间的绝缘电阻；
14.劣化判断模块，用于根据所述接触电阻和绝缘电阻判断熔断式温度继电器是否劣化；
15.劣化时间计算模块，用于确定已经劣化的以及没有劣化的熔断式温度继电器达到劣化所需要的时间；
16.寿命评估模块，用于计算试验条件下的寿命与使用条件下寿命之间的折算系数，进而得到待测熔断式温度继电器的使用寿命。
17.根据本发明实施例的第三个方面，提供了一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的车用熔断式温度继电器可靠性评估方法。
18.根据本发明实施例的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的车用熔断式温度继电器可靠性评估方法。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.(1)本发明以三种不同老化环境下熔断式温度继电器的接触电阻与绝缘电阻的劣化时间为依据，分别利用公式将三种不同老化环境下的熔断式温度继电器性能劣化时间换算为实际工作环境下熔断式温度继电器的老化时间，再结合换算所得的三种老化时间，分别得出熔断式温度继电器在实际工作环境中的老化时间范围。
21.(2)相较于利用单一老化环境试验所换算得出的结果，本发明利用三种老化试验所得出的结果更加准确，解决了目前国内外缺乏对高速列车熔断式温度继电器可靠性评估结果不准确的问题。
22.(3)本发明分别在三种不同的老化实验下，确定实验条件和使用条件下熔断式温度继电器使用寿命的折算系数，能够使得寿命预测结果更加准确可靠，并且实现了通过实验预测熔断式温度继电器，保证车辆的正常运行。
23.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
24.图1为本发明实施例中车用熔断式温度继电器可靠性评估方法流程图；
具体实施方式
25.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.实施例一
29.在一个或多个实施方式中，公开了一种车用熔断式温度继电器可靠性评估方法，结合图1，具体包括如下过程：
30.s101：对待测熔断式温度继电器进行环境老化实验，测量熔断式温度继电器两条引线端子之间的接触电阻以及引线端子和外壳之间的绝缘电阻；
31.本实施例中，首先选取接触电阻和绝缘电阻作为熔断式温度继电器的关键特征参量；接触电阻的大小直接反映了熔断式温度继电器中温度保险管两触点的接触状况，绝缘电阻的大小反映了熔断式温度继电器绝缘性能的优良。
32.利用lrc测试仪测量熔断式温度继电器的两条引线端子之间的接触电阻，利用绝缘电阻测试仪测量熔断式温度继电器引线端子和外壳之间的绝缘电阻大小。对于接触电阻，其大小一般在20～60mω，而绝缘电阻在正常情况下则为gω级别。
33.本实施例中，环境老化试验包括盐雾老化试验、恒定湿热老化试验和加速寿命试验。将待测熔断式温度继电器分为三组，置于不同的试验箱，分别进行盐雾老化试验、恒定湿热老化试验和加速寿命试验。
34.其中，盐雾老化试验具体过程为：配置质量分数为5％、ph值为6.5～7.2的氯化钠溶液，将其利用加湿器使之尽量均匀分布在整个试验箱，并保持试验箱中温度为35℃左右，进行为时96h的盐雾老化试验。
35.恒定湿热老化试验的具体过程为：将试验箱中温度设置为85℃左右，并保持湿度为85％rh左右，进行为时96小时的恒定湿热老化试验。
36.加速寿命试验的具体过程为：
37.第一条件：分别对牵引电机(定子端、传动端、非传动端)熔断式温度继电器垂向加速度设置5.4m/s2,横向加速度设置为4.7m/s2，纵向加速度设置为2.5m/s2；
38.第二条件：对轴箱和齿轮箱熔断式温度继电器垂向加速度设置38m/s2,横向加速度设置为34m/s2，纵向加速度设置为17m/s2；
39.其试验温度在-40℃～检测设备正常工作温度上调5℃中挑选五个合适的温度点进行96h热老化。
40.对选取的熔断式温度继电器样品进行环境老化试验之后，对每一个熔断式温度继电器样品进行接触电阻和绝缘电阻的测量，并记录所测得的接触电阻和绝缘电阻数据。
41.s102：根据所述接触电阻和绝缘电阻判断熔断式温度继电器是否劣化；
42.具体地，对于熔断式温度继电器的两个引线端子间的接触电阻，当其超过了100mω则说明其已经劣化，不再满足高速列车熔断式温度继电器对接触电阻的要求。对于引线端子和外壳之间的绝缘电阻，当其大小小于500mω时则说明已经劣化，不再满足高速列车熔断式温度继电器对绝缘电阻的要求。
43.s103：确定已经劣化的以及没有劣化的熔断式温度继电器达到劣化所需要的时间；
44.本实施例中，对于没有劣化的熔断式温度继电器，结合试验中其特征参数变化规律进行拟合，预测其劣化时间，然后进行可靠性寿命评估。而对于已经劣化的熔断式温度继电器，则可以直接得到劣化时间，而后进行可靠性寿命评估。
45.具体地，对有参数退化但未劣化的样品退化数据进行函数拟合分析，拟合公式如下：
46.y＝α+βt
47.其中，y是特征参数，α是截距，β是斜率，t是试验时间。
48.根据拟合出的线性关系可以得出未劣化的熔断式温度继电器在继续试验条件的情况下的劣化所用时间，然后求得其总劣化时间ta；
49.而对于在试验后已经劣化的熔断式温度继电器，则可直接得出其劣化时间ta，即熔断式温度继电器在试验条件下退化到劣化临界值所需的时间。
50.而后，对进行试验的熔断式温度继电器进行检查，分析接触电阻和绝缘电阻发生变化的原因，以便于在后期部件有更高寿命需求时，可以有针对性的进行优化设计。
51.本实施例中，分析接触电阻变化原因主要利用x射线拍摄法。利用x射线成像技术，拍摄进行试验前后的熔断式温度继电器的温度保险管，观察其热敏药丸高度，热敏药丸的高度变化即为熔断式温度继电器接触电阻的变化原因。
52.本实施例中，分析绝缘电阻变化原因主要利用观察法。利用显微镜在试验前后观察熔断式温度继电器表面是否存在脱漆、裂痕、破损等特征，以及出现这些特征的面积大小。这些表面特征对熔断式温度继电器的绝缘电阻大小有着直接的影响作用。
53.s104：计算试验条件下的寿命与使用条件下寿命之间的折算系数，进而得到待测熔断式温度继电器的使用寿命。
54.试验条件下的寿命ta与使用条件下寿命t的的折算系数为a，其计算公式为：
55.t＝ata56.根据不同的老化实验类型，折算系数a的计算过程分别如下：
57.①
盐雾老化试验下，折算系数a满足以下关系：
[0058][0059]
其中，kb为玻尔兹曼常数8.617385
×
10-5ev/k；ea为化学反应的活化能，也就是激活能，单位是ev；u为位置模型参数；ωu、ωa分别为使用环境下和盐雾老化试验下的相对nacl浓度；tu、ta分别为使用环境下和盐雾老化试验下的绝对温度，单位是k；hu、ha分别为使用环境下和盐雾老化试验下的相对湿度，单位是％。
[0060]
②
恒定湿热老化试验下，折算系数a满足以下关系：
[0061][0062]
其中，kb为玻尔兹曼常数8.617385
×
10-5ev/k；ea为化学反应的活化能，也就是激活能，单位是ev；u为位置模型参数；hu、ha分别为使用环境下和恒定湿热老化试验下的相对湿度，单位是％。tu、ta分别为使用环境下和恒定湿热老化试验下的绝对温度，单位是k。
[0063]
③
加速寿命试验下，折算系数a满足以下关系：
[0064][0065]
其中，δt1是第一条件下的温度差；δt2是第二条件下的温度差；m是模型常数，m＝6.96。
[0066]
不同老化实现下的折算系数计算出来以后，就可以根据实验条件下寿命ta，得到使用条件下寿命t。
[0067]
实施例二
[0068]
在一个或多个实施方式中，公开了一种车用熔断式温度继电器可靠性评估系统，包括：
[0069]
环境老化实验模块，用于对待测熔断式温度继电器进行环境老化实验，测量熔断式温度继电器两条引线端子之间的接触电阻以及引线端子和外壳之间的绝缘电阻；
[0070]
劣化判断模块，用于根据所述接触电阻和绝缘电阻判断熔断式温度继电器是否劣化；
[0071]
劣化时间计算模块，用于确定已经劣化的以及没有劣化的熔断式温度继电器达到劣化所需要的时间；
[0072]
寿命评估模块，用于确定试验条件下的寿命与使用条件下寿命之间的折算系数，进而得到待测熔断式温度继电器的使用寿命。
[0073]
需要说明的是，上述各模块的具体实现过程已经在实施例一中进行了详细说明，此处不再详述。
[0074]
实施例三
[0075]
在一个或多个实施方式中，公开了一种终端设备，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现实施例一中的车用熔断式温度继电器可靠性评估方法。为了简洁，在此不再赘述。
[0076]
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元cpu，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器dsp、专用集成电路asic，现成可编程门阵列fpga或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0077]
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
[0078]
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
[0079]
在另一些实施方式中，公开了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一中所述的车用熔断式温度继电器可靠性评估方法。
[0080]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机
可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0081]
本技术是根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0082]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0083]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0084]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。