轨道交通车辆电子设备试验分析

2021-12-30

科学与信息化 2021年7期

中车大连电力牵引研发中心有限公司辽宁大连 116000

在列车的快速运行状态下，轨道交通电子设备的各方面运行参数，怎样才能够有效保障乘客安全，提升轨道交通车辆的运行性能[1]。由于列车处于长时间振动运行状态下，所致电压不稳，还要可以适应不同温度、适度、冲击、振动、电磁干扰、电气性能、浪涌等多种环境差异条件，所以对于轨道交通车辆电子设备都需要经过EN50155测试[2]。接下来将以欧盟标准为依据展开轨道交通车辆电子设备试验分析。

1 电子设备运行标准

在EN50155标准中明确规定了轨道交通车辆电子设备的运行条件，包括了运行温度、所处海拔高度、振动、冲击强度、相对湿度以及其他环境条件等。以欧盟标准为试验依据需要结合车辆电子设备的运行条件，明确试验等级。电子设备在运行中有电压波动、电压中断、电源过电压等[3]。其中需要强调的是电子设备需要在保证在正常电压标准范围内，才能够稳定工作。所以在没有稳压装置的蓄电池供电方式下，保持0.70～1.25Un的长期电压输入，不超0.1s的电压波动范围在0.60～1.40Un，不超1s电压波动范围在1.25～1.40Un；在有稳压装置的蓄电池供电方式下，保持0.90～1.10Un的长期电压输入，不超0.1s的电压波动范围在0.60～1.40Un，不超1s电压波动在0.70～1.25Un。

2 电子设备试验

2.1 试验类型介绍

在轨道交通车辆电子设备试验中，主要包括三类试验：一是形式试验，仅仅将试验针对1台设备进行，来判定设备产品与原本规定是否相符；二是例行试验，需要对每一台应用的电子设备进行出厂检验，保证经检验电子设备的产品特性可以一致于型式试验结果；三是研究性试验，作为电子设备用户和制造厂商双方共同协定最终决定执行的额外测试[4]。

2.2 试验内容

对于本次标准实验，以欧盟标准EN50155为试验依据，部分试验内容如下[5]：

（1）检查外观。对电子设备的外观检查试验，要保证目测样品的完整结构，可以满足特定标准需求；

（2）性能试验。对于型式试验中，性能试验应当全满测量电子设备的特性与产品功能要求是否相符，包括进行电压波动、短时中断试验内容。在实验过程中应当确保电子设备的工作状态正常，不存在误动作。例行试验中的性能、型式两类试验均相同，仅仅在标称电压中进行。针对电气设备同组输出信号，可以监测四类端口及其中20%。对于试验过程中要展开样品性能测试，实际上要性能简化保证试验后电子设备仍然可以正常运行。

（3）低温试验。在实验中的环境温度需要依据用户要求试验等级，在实验中遵循EN50155标准要求，在不通电的状态下降低环境温度至预定值后保持2h恒温状态。保持2h之后电子设备保持低温状态下通电进行性能检测。待环境温度恢复正常室温，再次进行性能检测。不应当损坏设备或造成失效，保证最终的测量结果可以不超出容差标准范围。

（4）干热实验。在实验中的环境温度需要依据用户要求试验等级，在实验中遵循EN50155标准要求，在通电的状态下上升环境温度至预定值后保持6h恒温状态。6h之后保持高温状态下，对电子设备进行性能检测。待环境温度恢复正常室温，再次进行性能检测。不应当损坏设备或造成失效，保证最终的测量结果可以不超出容差标准范围。

（5）过电压实验。在对电子设备进行过电压实验中，要求电子设备符合开路电压波形的装置承受标准，被测电子设备应经受五种电压等级和电压等级的作用，临近两次的试验施加总时长控制在1min以内。对于实验中需要监控设备预防发生失效情况。

（6）电磁兼容试验。对于轨道交通车辆的电子设备试验中，主要针对潜在噪声源和敏感设备试验，包括了高速数字电路、高频率开关器件。由于有限的车体空间，不同连线之间纵横交错，为车辆运行噪声传播提供了潜在耦合途径。部分核心设备包括信号系统、列车控制系统等，由于所受较大干扰会降低设备性能，极有可能影响车辆的运行安全。所以EN50155标准中明确规定了电子设备的电磁兼容性能标准，在试验中标准要求如下：需要进行的试验项目包括传导干扰、辐射干扰，包括电源端口和通信端口两大测量端口，分别为150～500kHz、500～30MHz和30～230MHz、230～1GHz的频率范围，两试验项目的限制分别为99dBV、93dBV和40dBV/m、47dBV/m。

（7）振动冲击试验。因为轨道交通车辆电子设备在运行中所处特殊环境，所以机车的车载设备就会受到较强冲击振动，为了确保电子设备的质量安全可靠，就要遵循标准EN61373展开模拟运行环境试验，分别对车体、转向架、车轴进行不同等级试验测试。