截止2017年底，我國鐵路營業里程達到12.7萬km，其中高鐵2.5萬km，全國日均開行動車組4 000列以上。動車組列車的大規模運行，對列車的運行安全也提出了越來越高的要求。電磁接觸器作為高速列車中重要的控制元件，一旦發生故障，將影響列車的正常運行，甚至引發嚴重的事故。因此，對應用于高速列車的接觸器進行可靠性研究，從科學的角度給出接觸器剩余壽命特征，為接觸器檢測、維護、運行提供依據，具有重要的價值和意義。

針對接觸器狀態檢測、可靠性評估等問題，文獻[1,2]對接觸器產品的可靠性壽命試驗進行了分析，并指出可將接觸器可靠性壽命特征評估和產品退化參數關聯，這為接觸器產品的可靠性及壽命評估方法的研究提供了思路。文獻[3,4]提出實時采集線圈電流和觸點壓降進而計算接觸器吸合時間，建立接觸器壽命預測模型，對接觸器壽命進行預測。

文獻[5-7]提出基于性能退化參數的可靠性壽命實時評估方法，并通過隨機過程和貝葉斯估計方法實時更新并測量其性能退化參數來推導產品的壽命特征表達式。文獻[8,9]指出，接觸器可以通過觸點電阻和吸合時間兩個性能退化參數來表征接觸器的壽命，并根據試驗數據推導壽命預測數學模型。

目前針對高速列車電磁接觸器可靠性評估方法的研究相對較少，對接觸器特征參數的選取缺乏依據，退化模型的建立和數據處理的方法仍需改進。

本文首先基于高速列車用電磁接觸器的結構特點，對電磁接觸器失效機理進行分析，提出了一種高速列車電磁接觸器的可靠性評估方法。根據接觸器電磁仿真模型和動力學模型，推導接觸器特征參數映射關系，確定接觸器壽命預測模型；設計并搭建接觸器可靠性測試平臺，對接觸器開展可靠性壽命實驗。

實驗結果表明，接觸器剩余壽命的預測結果和實際情況基本一致，表明所構建壽命預測模型的正確性，進一步驗證了所提出高速列車接觸器可靠性評估方法的有效性。

圖12 接觸器可靠性試驗平臺實物圖

圖21 接觸器觸頭表面照

結論

本文提出了一種高速列車接觸器的可靠性評估方法。為了驗證上述方法的有效性，設計并搭建了接觸器可靠性測試平臺。基于西門子3RT1017 2KF41電磁接觸器開展了可靠性壽命試驗。根據前期10萬次接觸器可靠性試驗測試結果，采用擬合的方法得到了超程時間退化模型及電弧能量模型。

為了預測接觸器的剩余壽命，繼續開展了接觸器后期試驗數據的測量。根據后期試驗結果的分析，提出了接觸器超程時間的失效閾值，進而推導了接觸器剩余壽命的預測模型。通過對比接觸器剩余壽命的預測值和實際值，驗證了接觸器剩余壽命預測模型和接觸器仿真模型的正確性，進而驗證了高速列車接觸器可靠性評估方法的有效性。