CN114324026B - 一种车端跨接电缆寿命检验与评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车端跨接电缆寿命检验与评估方法。所述车端跨接电缆寿命检验与评估方法通过在制图软件中模拟列车在各种不同半径弯道上运行时，相邻车端间的位置变化相对情况，采用将跨接电缆在多种运动工况下的运动及受力情况进行简化统一的思路，进而将运行线路上多种不同半径弯道数量折算到某一选定的基准运动工况参数下对应的弯道数量，化繁为简，为电缆需满足的处于拉伸/压缩状态的次数计算提供了一种新颖可靠的转换思路。
Description
技术领域
本发明涉及一种车端跨接电缆寿命检验与评估方法，为车辆间跨接电缆的抗疲劳寿命检验与评估提供了一种新颖可靠的检测方案，此方法特别适用于车端外径很大的动力跨接电缆，属于轨道交通车辆领域。
背景技术
车端跨接电缆作为车辆间高压电路、控制、信号以及网络传输的重要媒介，其可靠性直接影响整车多个系统的功能实现以及列车运行的安全可靠。目前大多数车辆跨接电缆两端均固定安装在本节车车端底架位置。在行驶过程中，当车辆加速、刹车或过弯道时，两车间的车钩会同步拉伸或压缩，导致跨接电缆两端固定点的相对位置会发生变化，进而带着跨接电缆同步拉伸或压缩，复杂的受力及运动情况是影响跨接电缆使用寿命的主要因素。
由于动力侧跨接电缆外径很大，当其重复拉伸/压缩达到一定次数后，电缆自身结构会受到一定程度的损坏，因而会对车辆的正常运行带来隐患。故，准确地检测出车端跨接电缆(特别是动力侧跨接电缆)的使用寿命并对电缆的性能进行评估，具有重要的研究意义。
发明内容
本发明旨在提供一种车端跨接电缆寿命检验与评估方法，其主要解决：
(1)为准确检测出车辆跨接电缆的使用寿命情况并对电缆的特性进行评估提供一种可靠的方法；
(2)识别因电缆自身结构被损坏(特别是外径很大的电缆)可能导致的车辆运行安全隐患；
(3)避免因跨接电缆未达到更换周期而提前更换导致的物料报废、返工返修等带来的成本损失。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种车端跨接电缆寿命检验与评估方法，其包括如下步骤：
S1根据具体车型测量相邻两车端初始距离d，最外侧连接器安装面中心离车体中心距离X，两车端连接器安装面中心间距a；
S2统计车辆具体运行线路上各大小半径弯道的数量，在制图软件中模拟列车在运行线路各不同半径弯道上运行时，两相邻车端之间的运动状态，并测量出在每种工况下，相比于在直道上运行时两相邻车端之间产生的横向偏移量、纵向拉伸/压缩量；其中，横向偏移量以两相邻车端连接器安装面中心为参考点，纵向拉伸/压缩量为两相邻车端端面之间此时的距离Di与相邻两车端初始距离d之差；
S3简化并统一车端多种不同的运动状态，确定一组具体的横向偏移量△X、纵向拉伸量或纵向压缩量△Y，作为基准运动工况参数，将不同半径弯道的数量在此运动工况参数的基础上进行折算，得到将每种大小半径弯道折算后的弯道数量，最后将所有半径弯道折算得到的弯道数量相加，得到车辆运行的总线路在此选定基准工况下对应的弯道总个数n；
S4根据列车运行线路总长S，计算出一个大修期，即列车运营需达到的里程数S1内车辆运行的总趟数m＝S1/S，之后再乘以折算后的线路弯道总数量n，得到一个大修期内车端跨接电缆总的处于拉伸或者压缩的次数Y＝m*n，取一次拉伸和一次压缩为一个电缆疲劳周期，折算得到跨接电缆需满足的疲劳周期次数为Y/2；
S5将步骤S3中所述的基准运动工况参数换算至试验台对应的运动状态；将若干组跨接电缆组合件按照具体项目的安装及固定方式在试验台上进行安装，之后即进行跨接电缆的模拟拉伸/压缩试验；
S6根据具体车辆跨接电缆寿命检测试验要求，当步骤S5所述的模拟拉伸/压缩试验次数达到指定次数时，取一组跨接电缆，对该跨接电缆解剖测量，判断电缆是否还能满足使用要求；
S7根据具体试验要求，后续每当电缆的拉伸/压缩试验测试达到指定次数后，重复一次上述步骤S6，直到试验测试次数达到上述电缆疲劳周期次数Y/2，最终评估得出电缆的使用寿命周期。
本发明主要是为了解决上述问题，对轨道交通车辆其他位置的电缆(如电机电缆等)的寿命检测及评估也有指导意义。本发明所介绍的方法最终需借助试验台来对电缆的运动状态进行模拟，试验台的运动状态参数取值需设定为定值；另由于列车在运行线路坡道上运行时，两相邻车端间的高度差对车端跨接电缆影响较小，故本发明中暂不考虑此种工况。
由此，本发明通过在制图软件中模拟列车在各种不同半径弯道上运行时，相邻车端间的位置变化相对情况，采用将跨接电缆在多种运动工况下的运动及受力情况进行简化统一的思路，进而将运行线路上多种不同半径弯道数量折算到某一选定的基准运动工况参数下对应的弯道数量，化繁为简，为电缆需满足的处于拉伸/压缩状态的次数计算提供了一种新颖可靠的转换思路。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
在其中一个优选的实施例中，步骤S3中，将不同半径弯道的数量在此运动工况参数的基础上进行折算的步骤具体为：将某一半径弯道下产生的横向偏移量与纵向拉伸量/压缩量分别除以△X和△Y，得到的结果再乘以此大小半径弯道的数量。
在其中一个优选的实施例中，步骤S6中对跨接电缆解剖测量的步骤具体为：首先测量此时跨接电缆的常规特性参数，并与其初始的常规特性参数进行对比分析，之后对该组跨接电缆其进行解剖，查看其内部结构的损坏情况，并对此时电缆的可靠性进行评估；
其中常规特性参数包括绝缘电阻、耐压性、屏蔽导通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所介绍的方法普适性更高，目标更明确，可执行性强，且试验结果可靠，为轨道交通车辆间跨接电缆的使用寿命检测与评估提供了指导意义。
附图说明
图1是车端相关尺寸示意图，其中(a)为侧视图，(b)为端面视图；
图2是弯道上运行时车钩拉伸工况示意图；
图3是弯道上运行时车钩压缩工况示意图。
在图中
1-跨接电缆，2-车端，3-车端连接器安装面中心；4-车体中心；
e-车端纵向距离，y-两车端连接器安装面距离，z-横向偏移。
具体实施方式
以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，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。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
一种车端跨接电缆寿命检验与评估方法，按照如下步骤进行：
(1)根据具体车型，测量以下各相关参数：如相邻两车端初始距离d，最外侧连接器安装面中心离车体中心距离X，两车端连接器安装面中心间距a。
(2)统计车辆具体运行线路上各种大小半径弯道的数量。根据相关车辆总体参数及列车运行线路数据，考虑车钩拉伸和压缩的条件下(车钩拉伸和压缩的具体值已知)，在制图软件(例如CAD制图)中模拟列车在运行线路各不同半径弯道上运行时，两相邻车端之间的运动状态，并测量出在每种工况下，相比于在直道上运行时两相邻车端之间产生的横向偏移量及纵向拉伸/压缩量，并记录。其中，横向偏移量以两相邻车端连接器安装面中心为参考点，纵向拉伸/压缩量为两相邻车端端面之间此时的距离Di与初始距离d之差。
(3)简化并统一车端多种不同的运动状态。对比分析上述步骤(2)记录的车辆在各不同半径弯道上运行时对应产生的横向偏移量及纵向拉伸/压缩量，考虑车钩拉伸和压缩状态，确定一组具体的横向偏移量△X、纵向拉伸量/压缩量△Y(△X与△Y无对应关系)，作为基准运动工况参数，将不同半径弯道的数量在此运动工况参数的基础上进行折算(将某一半径弯道下产生的横向偏移量与纵向拉伸量/压缩量分别除以△X和△Y，得到的结果再乘以此大小半径弯道的数量)，得到将每种大小半径弯道折算后的弯道数量，最后将所有半径弯道折算得到的弯道数量相加，得到车辆运行的总线路在此选定基准工况下对应的弯道总个数n。
由于运行线路上存在多种不同大小半径的弯道，两相邻车端在不同弯道上对应的运动状态不同，不同的运动状态对应不同的横向偏移量和纵向拉伸/压缩量，故需对车端的运动状态进行简化并统一；简化方法为：确定一组横向偏移量、纵向拉伸/压缩量作为基准工况参数，将运行线路上各种半径的弯道数量在此工况下分别进行折算，最终求和得到在此基准工况参数下，运行线路上对应的折算后的弯道总数量。
(4)根据列车运行线路总长S，计算出一个大修期(列车运营需达到的里程数S1)内车辆运行的总趟数m＝S1/S，之后再乘以折算后的线路弯道总数量n，得到一个大修期内车端跨接电缆总的处于拉伸或者压缩的次数Y＝m*n，取一次拉伸和一次压缩为一个电缆疲劳周期，折算得到跨接电缆需满足的疲劳周期次数为Y/2；
(5)将步骤(3)所述的基准运动工况参数换算至试验台对应的运动状态(即确定试验台的横向及纵向摆动范围)；将若干组跨接电缆(同种电缆)组合件(电缆长度、电缆固定件及固定方式等均与具体项目一致)按照具体项目的安装及固定方式在试验台上进行安装，之后即进行电缆的模拟拉伸/压缩试验。
(6)根据具体车辆跨接电缆寿命检测试验要求，当步骤(5)所述的模拟拉伸/压缩试验次数达到指定次数(根据具体车辆试验要求来指定)时，取一组跨接电缆，测量电缆此时的常规特性参数(绝缘电阻、耐压性、屏蔽导通等)，并与其初始的常规特性参数进行对比分析，之后对该组跨接电缆其进行解剖，查看其内部结构的损坏情况，并对此时电缆的可靠性进行评估，判断电缆是否还能满足使用要求；
(7)根据具体试验要求，后续每当电缆的拉伸/压缩试验测试达到指定次数后，重复一次上述步骤(6)，直到试验测试次数达到上述电缆疲劳周期次数Y/2，测量其特性参数，并解剖电缆，检查其内部结构情况，最终评估得出电缆的使用寿命周期。
本实施例根据上述折算得出的运行线路上弯道的总数量，计算出一个大修期内，跨接电缆需满足的使用寿命要求(即电缆处于拉伸/压缩状态的次数)，利用试验台，同时对若干组跨接电缆(同种电缆)的运动状态进行模拟，试验进行到各个阶段，依次取一组跨接电缆进行检测、解剖及评估，最终得出此跨接电缆的寿命周期是否能满足车辆使用要求。
下面以某一具体项目为例，对本发明作进一步介绍：
1、某车辆相关参数如下：相邻两车端初始距离d＝800mm，最外侧连接器安装面中心离车体中心距离X＝1270mm，两车端连接器安装面中心间距a＝1150mm。
2、在此车辆运行线路各半径弯道上，两相邻车端相对运动时对应的上述相关参数记录如下：(弯道半径单位为m，其他参数变量单位均为mm)
3、根据上表数据分布情况，取横向偏移量△X＝95、纵向拉伸量△Y1＝105，纵向压缩量△Y2＝130，作为基准运动工况参数，将不同半径弯道的数量在此运动工况参数的基础上进行折算，结果如下：
取折算后的弯道总个数n＝42；
4、此车辆运行线路全长S＝62km，一个大修期按里程累计达到240w公里，即S1＝2400000km，一个大修期内车辆运行的总趟数m＝S1/S＝38710，故此车辆车端跨接电缆总的处于拉伸或者压缩的次数Y＝m*n＝38710×42＝1625820，约163万次；进而折算得到跨接电缆需满足的疲劳周期次数为Y/2＝81.3万次，取一次拉伸和一次压缩为一个电缆疲劳周期。
5、将上述基准运动工况参数：横向偏移量△X＝95、纵向拉伸量△Y1＝105，纵向压缩量△Y2＝130，换算至试验台对应的运动状态(即确定试验台的横向及纵向摆动范围)；取10组跨接电缆并依次编号，按照此车辆的安装及固定方式在试验台上进行安装，之后即进行电缆的模拟拉伸/压缩试验；
6、当试验台记录的电缆模拟拉伸/压缩试验每达到10万次时，取下一组跨接电缆，测量电缆此时的常规特性参数(绝缘电阻、耐压性、屏蔽导通等)，并与其初始的常规特性参数进行对比分析，之后对该组跨接电缆其进行解剖，查看其内部结构的损坏情况，并对此时电缆的可靠性进行评估，判断电缆是否还能满足使用要求；
7、当试验测试数达到上述疲劳周期次数81.3万次时，取下一组跨接电缆，测量上述相关数据，之后进行解剖，检查屏蔽层等破损情况，根据解剖结果及测量数据判定电缆寿命是否满足此车辆使用要求；剩余样件继续试验直到电缆特性失效，即可得出电缆在此应用环境下的使用寿命。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。
Claims (3)
1.一种车端跨接电缆寿命检验与评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1根据具体车型测量相邻两车端初始距离d，最外侧连接器安装面中心离车体中心距离X，两车端连接器安装面中心间距a；
S2统计车辆具体运行线路上各大小半径弯道的数量，在制图软件中模拟列车在运行线路各不同半径弯道上运行时，两相邻车端之间的运动状态，并测量出在每种工况下，相比于在直道上运行时两相邻车端之间产生的横向偏移量、纵向拉伸/压缩量；其中，横向偏移量以两相邻车端连接器安装面中心为参考点，纵向拉伸/压缩量为两相邻车端端面之间此时的距离Di与相邻两车端初始距离d之差；
S3简化并统一车端多种不同的运动状态，确定一组具体的横向偏移量△X、纵向拉伸量或纵向压缩量△Y，作为基准运动工况参数，将不同半径弯道的数量在此运动工况参数的基础上进行折算，得到将每种大小半径弯道折算后的弯道数量，最后将所有半径弯道折算得到的弯道数量相加，得到车辆运行的总线路在此选定基准工况下对应的弯道总数量n；
其中，将不同半径弯道的数量在此运动工况参数的基础上进行折算的步骤具体为：将某一半径弯道下产生的横向偏移量与纵向拉伸量/压缩量分别除以△X 和△Y，得到的结果再乘以此大小半径弯道的数量；
S4根据列车运行线路总长S，计算出一个大修期，即列车运营需达到的里程数S1内车辆运行的总趟数m＝S1/S，之后再乘以折算后的线路弯道总数量n，得到一个大修期内车端跨接电缆总的处于拉伸或者压缩的次数Y＝m*n，取一次拉伸和一次压缩为一个电缆疲劳周期，折算得到跨接电缆需满足的疲劳周期次数为Y/2；
S5将步骤S3中所述的基准运动工况参数换算至试验台对应的运动状态；将若干组跨接电缆组合件按照具体项目的安装及固定方式在试验台上进行安装，之后即进行跨接电缆的模拟拉伸/压缩试验；
S6根据具体车辆跨接电缆寿命检测试验要求，当步骤S5所述的模拟拉伸/压缩试验次数达到指定次数时，取一组跨接电缆，对该跨接电缆解剖测量，判断电缆是否还能满足使用要求；
S7根据具体试验要求，后续每当电缆的拉伸/压缩试验测试达到指定次数后，重复一次上述步骤S6，直到试验测试次数达到上述电缆疲劳周期次数Y/2，最终评估得出电缆的使用寿命周期。
2.根据权利要求1所述的车端跨接电缆寿命检验与评估方法，其特征在于，步骤S3中，将不同半径弯道的数量在此运动工况参数的基础上进行折算的步骤具体为：将某一半径弯道下产生的横向偏移量与纵向拉伸量/压缩量分别除以△X和△Y，得到的结果再乘以此大小半径弯道的数量。
3.根据权利要求1所述的车端跨接电缆寿命检验与评估方法，其特征在于，步骤S6中对跨接电缆解剖测量的步骤具体为：首先测量此时跨接电缆的常规特性参数，并与其初始的常规特性参数进行对比分析，之后对该组跨接电缆其进行解剖，查看其内部结构的损坏情况，并对此时电缆的可靠性进行评估；
其中常规特性参数包括绝缘电阻、耐压性、屏蔽导通。
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