以上海地铁为例，如何科学评估城市轨交车载线缆寿命状态

轨道交通车载线缆在车辆运行过程中，受各种恶劣工况的影响，绝缘材料的化学结构和成分会发生变化，影响线缆的物理参数（如强度、颜色、硬度等），容易出现绝缘老化。

线缆的绝缘老化是影响轨道交通车载线缆使用寿命的主要因素之一。线缆绝缘的老化方式包括热老化、电老化、机械老化和环境老化等。研究线缆绝缘的老化机理和影响因素，可以保护线缆绝缘，延长线缆使用寿命，对保证城市轨道交通车辆的安全运行具有重要意义。

轨道交通部分车载线缆的工作电压可达1500V，工作温度能够达到90℃以上。当线缆负载过大或发生短路故障时，线缆绝缘的工作温度会在短时间内迅速升高。线缆绝缘长期在高温环境下工作，不仅绝缘材料容易发生氧化降解和热降解，还会降低绝缘材料的相对分子质量；高温能够加快化学反应速率，加速线缆绝缘材料性能的劣化，进而降低线缆的绝缘性能和使用寿命。

若线缆绝缘存在缺陷，如气泡、划痕、杂质等，当线缆承受高电压时，电荷会在绝缘缺陷处堆积，当堆积到一定程度后，就会发生放电现象，严重的话会导致绝缘被击穿，引起线缆的电老化。

引起线缆绝缘电老化的因素有很多，均会导致其在绝缘缺陷处形成局部放电。当放电持续一定时间后，就有可能形成贯穿性导电通道，形成电树枝。

城市轨道交通车载线缆在敷设和车辆运行过程中，可能会受到摩擦、弯曲、机械振动、外力挤压等应力的作用。当以上应力作用在线缆的绝缘层时，从线缆外观可能无法看出明显损伤，线缆整体性能也不会下降。但是，在线缆绝缘的受力集中处容易出现微小缺陷，缺陷的存在会导致电荷堆积，从而发生局部放电，随着时间的延长，缺陷会发展成树枝通道，降低绝缘性能。

环境因素是影响线缆绝缘老化的主要因素之一。线缆所处环境恶劣会加快线缆的老化速率。调研显示，紫外线辐射、臭氧氧化、潮湿、酸碱盐雾、油污等均会对线缆造成影响，加快线缆老化速率，降低线缆的使用寿命。

线缆故障直接影响车辆运行的可靠性和安全性，一旦被动出现故障，将耗费大量人力、财力和时间成本对车辆进行整改和维修。因此，需要研究车载线缆寿命状态的评估方法，作为线缆质量考核和维修策略制定的依据。

由于地铁车辆上线缆种类多、数量大，对全部车载线缆进行测试和老化评估难度较大。因此，通过对线缆进行检查分析，包括线缆外观、运行环境、机械应力等，筛选出需要评估的线缆，设置线缆状态评估试验，以完成对线缆的评估。

线缆外观检查。对线缆进行常规检查，初步判断外观是否有明显异常。例如，线缆颜色异常、严重褪色；线缆破损、导体裸露；线缆大面积皲裂；线缆护套发脆、发硬、掉皮；接线端子存在烧焦痕迹、变色。当出现以上情况时，建议直接更换线缆。对没有明显异常的线缆进行下一步分析判断。

工程实用性分析。从车辆安装布局造成的运行环境（如热应力、阳光直射、雨水、冷凝水、臭氧、酸碱、油污、化学腐蚀等）、机械应力（如过度弯曲、晃动、褶皱、拉伸等）等角度，筛选出地铁车辆工作环境较恶劣的线缆，对其进行状态测试或老化评估分析。

状态评估。对线缆进行状态测试，如电气性能试验、机械性能试验、环境试验等。此类试验的试验周期较短，可以快速判断线缆当前的状态是否满足标准规定的性能要求。

加速老化试验。测试线缆在不同老化温度下的寿命，并对老化温度和相关寿命的测试数据进行拟合，利用Arrhenius方程推算其理论剩余使用寿命，有助于线缆的维修保养和使用寿命的延长。其中，热老化试验可以评估线缆服役过程中的可靠性。

结合现场需求，充分考虑工程实用性，对筛选出的线缆进行电气试验、机械性能试验、环境试验和热老化试验。

地铁车辆一般每10a会进行一次架大修。在架大修期间，对运营约10a的上海13号线地铁车辆上的线缆进行检查分析，主要包括车顶、车底、车厢内顶部盖板、设备柜等位置的线缆。经检查，车载线缆外观完整性良好，无明显异常。进一步对线缆进行分析，部分线缆评估规则如下。

1）牵引电机线缆。从牵引逆变器到牵引电机的线缆为动力线缆，电流大，负载高；线缆数量较多，排列紧密，散热性能较差，受热应力影响较大；牵引电机线缆安装固定在车底线槽之内，不易获取。可以对此类线缆进行热老化试验，评估其剩余使用寿命。

2）受电弓线缆。受电弓线缆裸露在车顶，易受日光直射、雨水等气候条件的影响，发生热老化和环境老化；线缆较短，易更换。可以对其进行电气性能试验和机械性能试验，评估其当前状态。

3）车门附近的线缆。车门附近有电机和丝杠，附近线缆的表面容易附着油污，油污会对线缆的绝缘寿命造成影响。因此，除了进行电气性能试验和机械性能试验外，还应对其进行油料等环境试验，评估其在油料污染情况下的线缆状态。

4）跨接线缆。跨接线缆是随着车辆运行机械运动最多的线缆，不可避免地会造成机械损伤。可以进行机械性能试验和电气性能试验，评估其绝缘状态，保证线缆的安全运行。