近年来,随着我国铁路行业的迅速发展,如何确保铁路运行的安全和稳定,维护铁路系统正常运营,改善乘客乘车体验,是一个重要课题。铁路继电器主要应用于铁路系统的逻辑控制、负载开断、信号传输、安全监测和保护,对铁路系统的长期稳定运行有直接影响。根据相关继电器生产厂商的数据,因继电器的触头故障导致的继电器失效在所有故障模式中占75%以上,触头间的接触状态、接触性能与接触表面有直接关联。本文基于恒定温度应力寿命试验,以某型号铁路继电器作为研究对象,围绕继电器触头表面微观特性与成分分布两部分内容,研究影响触头材料电接触性能的机理。首先简述所研究的铁路继电器的整体结构与工作原理,介绍恒定温度应力寿命试验方案。通过非接触式三维分析系统、扫描电子显微镜＆能量色散X射线光谱技术（SEM＆EDS）与X射线光电子能谱技术（XPS）记录触头表面信息。还原不同动作次数后触头表面三维形貌,通过表面三维粗糙度参数Sa、Sq、Sp、Sv、Sz、Sku、Sdr分析表面粗糙状态变化,结合接触电阻的变化情况得到结论:静触头表面形貌具有较强的随机性,极值波动大,动触头表面比静触头更加粗糙;小载荷条件下,随着动作次数的增加接触区域逐渐饱和,触头形貌不断改变,接触斑点面积波动较大,接触电阻随着动作次数的增加而提高,且存在较大的波动。针对触头烧蚀图像的特点,提出基于改进区域生长法的触头烧蚀图像分割方法,成功提取烧蚀区域并计算实际面积。研究了动、静触头烧蚀面积的变化及其对接触电阻的影响,采用灰色关联度分析烧蚀面积与粗糙度参数之间的关联性。结果表明:触头烧蚀面积随动作次数的增加呈波动上升的趋势,动触头烧蚀面积大于静触头;烧蚀面积与接触电阻的关系基本可以分为上升阶段、平稳阶段、波动阶段;烧蚀区域的尺寸与粗糙度参数关系密切,并呈现出线性正相关的趋势。针对观察单模态图像难以对触头表面进行完整评价的问题,提出一种基于非下采样剪切波变换（NSST）的元素分布与形貌信息融合方法。通过融合结果分析触头材料转移与表面元素分布,研究触头表面电弧侵蚀机理及表面成分。得到以下结论:在本文试验条件下,触头材料转移方向为阳极到阴极,烧蚀区域周围出现黑色碳化物沉积;电弧烧蚀过程中还发生了Cd O的分解和Cd的升华;C元素主要分布在接触区域周围,O元素主要出现在凹陷位置;含C、O等无机化合物的沉积是导致继电器接触性能下降的重要原因;接触表面会发生Ag2CO3、Ag2O和Ag的相互转化;触头材料可能与空气中含C1的腐蚀性气体产生化学反应。本文通过恒定温度应力寿命试验与电接触理论结合,研究触头表面微观特性与成分分布,为继电器的生产、使用和寿命评估,以及触头表面性能、电接触性能评价提供了重要参考。