摘要：国内动车高铁行业飞速发展，动车组运行的性能与安全始终是需要考虑的首要问题。动车组前照灯照度寿命是一项非常重要但又容易被忽视的动车性能指标，本文的主要研究目的就是对动车组的前照灯照度寿命进行试验检测，为有效评估动车组前照灯照度寿命提供一种方法，保障动车组行车安全。
关键词：前照灯；照度寿命
0引言
在动车运行过程中，动车操作员可依赖前照灯来获知道路前方的信息，若发现异常情况，立即采取措施，以保证动车安全[1]。因此，在动车运行中是否有一个良好的瞭望条件，对动车的安全运行起着重要的作用。动车组前照灯是应用于动车夜间照明的一种特殊灯具，对夜间行车安全起着重要的作用，同时也是驾驶员进行联络和发出警示的光信号装置。因此，前照灯主要性能的好坏直接影响到驾驶员以及行人的生命安全。
1 动车组前照灯照度寿命检测的必要性与存在问题
1.1 动车组前照灯照度寿命检测的必要性
近年来，我国动车保有量不断增长，相关动车组检验制度的法规，标准也在不断修订和完善，目的就是为了发挥安全技术检验效能，使动车组安全性能有保障。在具体的安全技术检验项目中，很多人认为动车组的安全性主要是集中在制动系、转向系和发动机等方面，而对动车组的前照灯性能检验不够重视，尤其是在动车组前照灯照度寿命检测方面。事实上，动车前照灯在能见度低的行车环境里起很大作用，除了前照灯照射离要足够远之外，前照灯的发光强度、前照灯的照射方向和位置，以及照度寿命都需要达到国家规定的标准。以前照灯照度寿命举例，如果对动车组前照灯使用寿命时间没有明确的概念，没有及时对动车组前照灯进行更换，就会大大增加危险事故发生的可能性。
1.2 动车组前照灯照度寿命检测存在的一些问题
首先，前照灯制造工业普遍不达标。目动车组前照灯的产品质量不容乐观，国家质检部门对市场上销售的前照灯抽查结果表明，汽车前照灯的产品抽样合 格率低于40％，大多数产品存在较严重的质量问题，潜在危害很大。再加上市场上假冒伪劣的产品很多，大多数前照灯的发光参数、照度性能达不到规定的要求。
其次，前照灯自身维护保养也常常不够规范也是很重要的原因。这需要在动车组日常运行的过程中，检修人员除了要对动车组的重要发动部件进行检修之外，还需要对前照灯等辅助设备进行周期调试与维护。
最后，检测检验机构检验能力和执行标准不，够对前照灯检测结果的影响主要表现在以下三个方面：检测机构人员对检测过程的偶然影响；前照灯检验设备与检测方案本身的工作稳定性和可靠性；检测场地的布局因素。在对动车组前照灯照度进行检验的过程中，外检员和引车员通过对灯光仪表部分的查验，目测前照灯是否有明显影响检测结果的问题，如前照灯灯壳脏污或明显破损、缺失，左右两侧前照灯灯光明显发暗或发光强度不一致等[3]。
2 试验方案设计与原理
试验样品为300公里动车组前照灯试验品，对试验样品多次进行摸底试验，来确定最高结温应力和最低温度应力水平。其最高和最低温度应力水平因产品种类而异。此次前照灯寿命试验中，所选取样品数量为新前照灯灯具六个，且两组实验必须同时开始、同时进行量测，并且持续记录每一个灯具产品的累积负载时间。
当前照灯处于慢退化的模式时，光照度输出随工作时间的变化用指数函数表示为
P1= P0 exp（-βt） （1）
式中：P0为初始光照度；P1为加温加电后对应某一工作时间的光通（照度）；β为某一结温下的退化系数；t为某一温度下的工作时间。退化系数与温度之间的关系可用阿仑尼斯（Arrhenius）方程表示为
β= IFβ0exp（-Ea/k Tj） （2）
式中IF为工作电流，β0为常数；Ea为激活能；k为波耳兹曼常数（8.62×10-5ev）；Tj为绝对温度。通过公式（1）、（2）和不同加速环境温度Ta，i下的试验数据（P1.1、t1），代入失效判据数值C，可以计算该试验环境温度下的加速平均寿命Lc，i。
（3）
式中：i为不同的试验环境温度的应力水平，可取为1、2、…r。
3 试验方法与步骤
前照灯照度的测量方法及要求依据TB/T 2325.1-2006中的相关规定，试验样品在进行加速应力测试前，应先在室温下放置2～3小时，且环境温度应恒定在室温（25±2℃）下进行，以保证测量的准确性和重复性。测试间隔时间的长短与施加应力的大小有关，施加应力小，则测试间隔长，反之，则测试间隔短。在标准25米暗室照度实验室内，将老化后做测试的前照灯点亮10min，待光电性能稳定之后，调整灯光方向和焦点，使前照灯光斑最亮处对准前方白色板中心位置，用照度计测量白板中心处的光照度。将前照灯照度输出为初始照度输出的75％作为寿命可靠性判断失效的指标。使用指数最小平方拟合曲线公式进行拟合，再计算流明维持寿命。测得两组不同温度下的试验数据如表1和表2。
表1 35摄氏度老化温度下试验数据.
4 试验结果处理分析
4.1 35摄氏度老化温度下的数据处理分析
前照灯照度输出为初始照度的70%作为寿命可靠性判断失效的指标。根据前文寿命计算公式可以得出，L70=11005 h，照度寿命推算曲线如图1：
按照每月使用30天，每天使用6小时的工作强度来看，可以推算出在35摄氏度下前照灯使用寿命为n = 11 005/（30*6*12）=5.094 年。
4.2 55摄氏度老化温度下的数据处理分析
同理55℃老化温度下，可计算得知L70=10860 h，照度寿命推算曲线如图2：
图1 35℃下前照灯照度寿命推算曲线 图2 55℃下前照灯照度寿命推算曲线
5结束语
光照度是评价前照灯性能的重要指标之一，本文对动车组前照灯寿命进行了试验研究，并基于阿伦尼斯（Arrhenius）模型，提出了评估前照灯照度寿命的理论模型和试验方法，得到了有价值的结果，可为有效评估动车组前照灯照度寿命提供价值参考，以进一步保障动车行驶安全。
参考文献：
[1]候方东，林敏，何红心，陈侃.动车组前照灯照度寿命试验方法研究[J].中国科技信息，2013（12）：150+155.
[2]廖国强，马连仲，颜宁.电力动车前照灯失效分析及优化设计[J].技术与市场，2013，20（07）：1-2.
[3]张国英，王毅.外饰车灯高加速寿命试验技术应用分析[J].电子产品可靠性与环境试验，2016，34（02）：22-26.
论文作者:郭衍龙,武皓刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/2/18
标签：照度论文; 车组论文; 寿命论文; 应力论文; 光照度论文; 温度论文; 摄氏度论文; 《基层建设》2018年第35期论文;