機車電子設備環(huán)境檢測方法

機車電子設備環(huán)境檢測方法劉博;白琳【摘要】本文介紹了機車電子設備的環(huán)境試驗方案，以GB/T25119-2010和GB/T21563-2008為基礎，對各試驗項目分別做了詳細的介紹，并比較了歐盟標準、國際標準以及國家標準試驗參數(shù)的不同，為機車電子設備的設計定型提供了參考.【期刊名稱】《環(huán)境技術》【年(卷)，期】2018(036)006【總頁數(shù)】3頁(P30-32)【關鍵詞】機車電子設備;環(huán)境試驗;標準【作者】劉博;白琳【作者單位】國家廣播電視產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，北京100015;國家廣播電視產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心，北京100015【正文語種】中文【中圖分類】TB114.3引言隨著機車車輛技術向電子化、多媒體化和智能化方向發(fā)展，司機和乘客在車輛行進過程中對體驗感舒適度的要求也越來越高，因此電子設備被越來越多的應用在機車車輛上。由于機車在運行過程中所遇環(huán)境的復雜性和多樣性，使得機車電子設備在設計時更多的需要考慮其使用環(huán)境，因此對產(chǎn)品的設計提出了更高的要求。最近幾年來，高鐵越來越多的替代了傳統(tǒng)機車，而且車速也在不斷提升，因此機車電子設備所經(jīng)歷的環(huán)境變得越來越嚴酷，從而造成的產(chǎn)品失效也越來越多。因此，如何在惡劣的環(huán)境保證機車車載電子設備的正常使用成為一個很重要的問題。本文介紹了機車電子設備常用的環(huán)境試驗項目，并對機車電子設備常用的歐盟標準、國際標準、國家標準中的環(huán)境試驗項目及其嚴酷等級進行了比較，為機車電子設備的設計定型提供了參考。1機車電子設備及使用環(huán)境機車電子設備主要包括控制裝置、列車廣播設備、乘客信息顯示設備、信號通信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控設備、照明設備等。不同于地面上使用的設備，車載設備的使用環(huán)境更加嚴酷，主要受到海拔高度、溫度、濕度、振動、沖擊、鹽霧腐蝕等因素的影響。我國地形自東向西海拔逐漸增加，大部分機車行駛的高度在1400m以下，有小部分鐵路在1400m~2500m之間，而青藏線鐵路高度則在2500m以上，海拔增加，氣壓降低，空氣稀薄，電子設備絕緣性能下降，擊穿電壓降低，安全性能下降。我國氣候特點是冬冷夏熱，南北氣溫差異很大，冬季北方最冷溫度可到-30°C以下，夏季南方最高溫度也可達到40C以上，濕度最高達98%RH，機車需要在不同的溫度下運行，因此需確保電子設備在不同溫度、濕度下的適應能力。另外，機車在行駛過程中自身產(chǎn)生的振動也會對電子設備產(chǎn)生很大的影響。振動對電子設備危害很大，主要包括設備的工作失靈問題、結構的振動強度問題、電子設備系統(tǒng)的振動可靠性問題等。因此在機車電子設備出廠前，嚴格按標準對電子設備執(zhí)行環(huán)境適應性試驗，對考核檢驗產(chǎn)品的合格性、保障車輛的安全運行起著至關重要的作用。2環(huán)境試驗方案設計2.1低氣壓試驗低氣壓試驗僅對在高原上使用的機車電子設備進行試驗?！禛B/T25119-2010軌道交通機車車輛電子裝置》規(guī)定，設備在低氣壓試驗箱內通電工作，將溫度和氣壓分別降至0°C和70kPa（海拔3000m高度），設備保持通電工作2h，試驗過程中，設備應能正常工作。2.2低溫試驗低溫試驗考察機車電子設備在低溫環(huán)境下的適應能力。GB/T25119-2010規(guī)定機車電子設備在不通電的情況下放入試驗箱中，溫度下降到-25C并保持2h，然后在低溫狀態(tài)下并對設備進行通電測試，恢復至室溫后再對設備進行一次測試。試驗中，設備應能正常工作，測試結果不應超出容差范圍。2.3高溫試驗高溫試驗考察機車電子設備在高溫環(huán)境下的適應能力。GB/T25119-2010規(guī)定機車電子設備放入試驗箱中并通電工作，將試驗箱溫度上升到70C后并保持6h。在試驗結束時，在低溫狀態(tài)下并對設備進行通電測試，恢復至室溫后再對設備進行一次測試。需要安裝在控制柜內的設備還需在85C下進行10min過熱試驗。試驗中，設備應能正常工作，測試結果不應超出容差范圍。2.4交變濕熱試驗交變濕熱試驗考察機車電子設備在溫度變化、產(chǎn)品表面凝露時的適應性，對于熱帶雨林氣候環(huán)境下使用的設備需要進行此試驗。GB/T25119-2010規(guī)定機車電子設備在不通電的情況下放入試驗箱中，將試驗箱的相對濕度提高到95%，溫度保持25C不變。穩(wěn)定后循序開始，箱溫在2.5~3h內由25C上升到55C，以使設備表面產(chǎn)生凝露，然后在55C的高溫高濕環(huán)境下保持到從循環(huán)開始算起12h止。然后在3~6h內，將箱溫由55C降至25C,降溫后，溫度保持在25C,相對濕度不低于95%，從循環(huán)開始算起24h為一周期。兩周期后在正常大氣壓下進行恢復，恢復后進行性能檢測，試驗結果不應超出容差范圍。2.5鹽霧試驗鹽霧試驗是通過人工模擬鹽霧環(huán)境條件來考察機車電子設備上的金屬材料耐腐蝕的性能。將設備放入鹽霧試驗箱中，溫度升至35°C,鹽溶液用高品質NaCl配制，濃度為（5±1）%，溶液的pH值保持在6.5~7.2內，沉降量為1.0~2.0ml/（80cm2?h）。試驗后，設備上零部件不應出現(xiàn)腐蝕的情況。2.6振動和沖擊試驗在機車上安裝使用的電子設備，由于其工作環(huán)境的影響，會受到不同程度的振動和沖擊。《GB/T21563-2008軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗》中規(guī)定，根據(jù)設備的安裝位置的不用，振動試驗和沖擊試驗的嚴酷等級分為車體安裝、轉向架安裝和車軸安裝。其中在車體安裝的設備所受到的影響最小，相應的嚴酷等級最低；而車軸上安裝的設備則會受到較強的振動和沖擊，因此嚴酷等級最高。此外設備的安裝方向與其受到的振動沖擊強度也有關系，設備在垂直方向受到的振動和沖擊的影響最大，縱向次之，橫向最小。試驗類型主要包括增強隨機振動量級的模擬長壽命試驗、功能隨機試驗和沖擊試驗，其中模擬長壽命試驗和沖擊試驗期間不需驗證設備性能，隨機振動試驗期間需驗證設備功能。試驗后，外觀和機械結構應無損傷，測試結果不應超出容差范圍。3相關標準介紹及其比較IEC60571:2012和IEC61373:2010IEC60571:2012Railwayapplications-Electro-nicequipmentusedonrollingstock和IEC61373:2010Railwayapplications-Rollingstockequipment-Shockandvibrationtests是國際上機車電子設備最常用的環(huán)境測試標準，IEC（國際電工委員會）標準獲得了世界上許多國家的認同和接受，是因為它的使用條件普遍的適應性。IEC60571:2012對機車電子設備所遇到的各種氣候環(huán)境和機械環(huán)境試驗條件規(guī)定了通常的使用條件，IEC60571:2012中振動和沖擊試驗引自IEC61373:2010。兩個標準同時也規(guī)定，超出通常使用條件時由供需雙方共同協(xié)商確定。GB/T25119-2010和GB/T21563-2008GB/T25119-2010和GB/T21563-2008是國內機車電子設備最常用的標準。其中《GB/T25119-2010軌道交通機車車輛電子裝置》是機車上所有電子裝置的母標準，它規(guī)定了電子裝置的通用要求和試驗方法，各項電子產(chǎn)品標準都應遵循這個標準。GB/T25119-2010中振動和沖擊試驗均引自GB/T21563-2008。GB/T25119-2010修改采用了IEC60571:2006版的內容，相對最新版IEC60571:2012版的內容，國標中的高溫試驗、低溫試驗參數(shù)從中進行選取并統(tǒng)一進行規(guī)定；GB/T21563-2008修改采用了IEC61373:1999的內容，相對最新版IEC61373:2010中的內容，GB/T21563-2008中長壽命振動的嚴酷等級更高。EN50155:2007和EN61373:2010在國際上，軌道交通機車電子設備最普遍采用的標準是歐洲電工標準化委員會的EN50155:2007Railwayapplications-Electronicequipmentusedonrollingstock和EN61373:2010Railwayapplications-RollingstockequipmentShockandvibrationtests。該標準涵蓋了電子設備的運行條件、設計、結構、測試，以及涉及產(chǎn)品的可靠性、可用性、可維護性和安全性的軟硬件要求及相關方面的管理體系要求等。與環(huán)境試驗相關的內容，則著重于測試技術的分析。EN50155:2007相對于IEC60571:2012版，高溫試驗、低溫試驗參數(shù)范圍相對少一點，而對比EN61373:2010和IEC61373:2010的內容，不同安裝部位的設備以及不同方向的振動、沖擊條件完全一致。4結論綜上所述，機車電子設備環(huán)境試驗方案的確定和所使用的標準和安裝部位有關。因此，在機車電子設備設計定型的過程中，要充分考慮機車是否為出口產(chǎn)品、使用的環(huán)境、以及電子設備在機車上的安裝部門等一系列因素，以及客戶的實際需求，從而選擇相應的歐盟標準、國際標準或者國家標準，并確定最終的環(huán)境試驗參數(shù)。參考文獻:【相關文獻】株洲南車時代電氣股份有限公司.GB/T25119-2010,軌道交通機車車輛電子裝置[S].株洲南車時代電氣股份有限公司.GB/T21563-2008,軌道交通機車車輛設備沖擊和振動試驗[S].InternationalElectrotechnicalCommission.IEC60571:2012Railwayapplications-Electronicequipmentusedonrollingstock[S]InternationalElectrotechnicalCommission.IEC61373:2010Railwayapplications-Rollingstockequipment-Shockandvibrationtests[S].TechnicalCommi