浅谈机车电子设备环境检测方法范文

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摘要：本文介绍了机车电子设备的环境试验方案，以GB/T25119-2010和GB/T21563-2008为基础，对各试验项目分别做了详细的介绍，并比较了欧盟标准、国际标准以及国家标准试验参数的不同，为机车电子设备的设计定型提供了参考。

关键词：机车电子设备；环境试验；标准

引言

随着机车车辆技术向电子化、多媒体化和智能化方向发展，司机和乘客在车辆行进过程中对体验感舒适度的要求也越来越高，因此电子设备被越来越多的应用在机车车辆上。由于机车在运行过程中所遇环境的复杂性和多样性，使得机车电子设备在设计时更多的需要考虑其使用环境，因此对产品的设计提出了更高的要求。最近几年来，高铁越来越多的替代了传统机车，而且车速也在不断提升，因此机车电子设备所经历的环境变得越来越严酷，从而造成的产品失效也越来越多。因此，如何在恶劣的环境保证机车车载电子设备的正常使用成为一个很重要的问题。本文介绍了机车电子设备常用的环境试验项目，并对机车电子设备常用的欧盟标准、国际标准、国家标准中的环境试验项目及其严酷等级进行了比较，为机车电子设备的设计定型提供了参考。

1机车电子设备及使用环境

机车电子设备主要包括控制装置、列车广播设备、乘客信息显示设备、信号通信系统、视频监控设备、照明设备等。不同于地面上使用的设备，车载设备的使用环境更加严酷，主要受到海拔高度、温度、湿度、振动、冲击、盐雾腐蚀等因素的影响。我国地形自东向西海拔逐渐增加，大部分机车行驶的高度在1400m以下，有小部分铁路在1400m~2500m之间，而青藏线铁路高度则在2500m以上，海拔增加，气压降低，空气稀薄，电子设备绝缘性能下降，击穿电压降低，安全性能下降。我国气候特点是冬冷夏热，南北气温差异很大，冬季北方最冷温度可到-30℃以下，夏季南方最高温度也可达到40℃以上，湿度最高达98%RH，机车需要在不同的温度下运行，因此需确保电子设备在不同温度、湿度下的适应能力。另外，机车在行驶过程中自身产生的振动也会对电子设备产生很大的影响。振动对电子设备危害很大，主要包括设备的工作失灵问题、结构的振动强度问题、电子设备系统的振动可靠性问题等。因此在机车电子设备出厂前，严格按标准对电子设备执行环境适应性试验，对考核检验产品的合格性、保障车辆的安全运行起着至关重要的作用。

2环境试验方案设计

2.1低气压试验

低气压试验仅对在高原上使用的机车电子设备进行试验。《GB/T25119-2010轨道交通机车车辆电子装置》规定，设备在低气压试验箱内通电工作，将温度和气压分别降至0℃和70kPa（海拔3000m高度），设备保持通电工作2h，试验过程中，设备应能正常工作。

2.2低温试验

低温试验考察机车电子设备在低温环境下的适应能力。GB/T25119-2010规定机车电子设备在不通电的情况下放入试验箱中，温度下降到-25℃并保持2h，然后在低温状态下并对设备进行通电测试，恢复至室温后再对设备进行一次测试。试验中，设备应能正常工作，测试结果不应超出容差范围。

2.3高温试验

高温试验考察机车电子设备在高温环境下的适应能力。GB/T25119-2010规定机车电子设备放入试验箱中并通电工作，将试验箱温度上升到70℃后并保持6h。在试验结束时，在低温状态下并对设备进行通电测试，恢复至室温后再对设备进行一次测试。需要安装在控制柜内的设备还需在85℃下进行10min过热试验。试验中，设备应能正常工作，测试结果不应超出容差范围。

2.4交变湿热试验

交变湿热试验考察机车电子设备在温度变化、产品表面凝露时的适应性，对于热带雨林气候环境下使用的设备需要进行此试验。GB/T25119-2010规定机车电子设备在不通电的情况下放入试验箱中，将试验箱的相对湿度提高到95%，温度保持25℃不变。稳定后循序开始，箱温在2.5~3h内由25℃上升到55℃，以使设备表面产生凝露，然后在55℃的高温高湿环境下保持到从循环开始算起12h止。然后在3~6h内，将箱温由55℃降至25℃，降温后，温度保持在25℃，相对湿度不低于95%，从循环开始算起24h为一周期。两周期后在正常大气压下进行恢复，恢复后进行性能检测，试验结果不应超出容差范围。

2.5盐雾试验

盐雾试验是通过人工模拟盐雾环境条件来考察机车电子设备上的金属材料耐腐蚀的性能。将设备放入盐雾试验箱中，温度升至35℃，盐溶液用高品质NaCl配制，浓度为（5±1）%，溶液的pH值保持在6.5~7.2内，沉降量为1.0~2.0ml/(80cm2•h)。试验后，设备上零部件不应出现腐蚀的情况。

2.6振动和冲击试验

在机车上安装使用的电子设备，由于其工作环境的影响，会受到不同程度的振动和冲击。《GB/T21563-2008轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》中规定，根据设备的安装位置的不用，振动试验和冲击试验的严酷等级分为车体安装、转向架安装和车轴安装。其中在车体安装的设备所受到的影响最小，相应的严酷等级最低；而车轴上安装的设备则会受到较强的振动和冲击，因此严酷等级最高。此外设备的安装方向与其受到的振动冲击强度也有关系，设备在垂直方向受到的振动和冲击的影响最大，纵向次之，横向最小。试验类型主要包括增强随机振动量级的模拟长寿命试验、功能随机试验和冲击试验，其中模拟长寿命试验和冲击试验期间不需验证设备性能，随机振动试验期间需验证设备功能。试验后，外观和机械结构应无损伤，测试结果不应超出容差范围。

3相关标准介绍及其比较

3.1IEC60571:2012和IEC61373:2010

IEC60571:2012Railwayapplications-Electro-nicequipmentusedonrollingstock和IEC61373:2010Railwayapplications-Rollingstockequipment-Shockandvibrationtests是国际上机车电子设备最常用的环境测试标准，IEC（国际电工委员会）标准获得了世界上许多国家的认同和接受，是因为它的使用条件普遍的适应性。IEC60571:2012对机车电子设备所遇到的各种气候环境和机械环境试验条件规定了通常的使用条件，IEC60571:2012中振动和冲击试验引自IEC61373:2010。两个标准同时也规定，超出通常使用条件时由供需双方共同协商确定。

3.2GB/T25119-2010和GB/T21563-2008

GB/T25119-2010和GB/T21563-2008是国内机车电子设备最常用的标准。其中《GB/T25119-2010轨道交通机车车辆电子装置》是机车上所有电子装置的母标准，它规定了电子装置的通用要求和试验方法，各项电子产品标准都应遵循这个标准。GB/T25119-2010中振动和冲击试验均引自GB/T21563-2008。GB/T25119-2010修改采用了IEC60571:2006版的内容，相对最新版IEC60571:2012版的内容，国标中的高温试验、低温试验参数从中进行选取并统一进行规定；GB/T21563-2008修改采用了IEC61373:1999的内容，相对最新版IEC61373:2010中的内容，GB/T21563-2008中长寿命振动的严酷等级更高。

3.3EN50155:2007和EN61373:2010

在国际上，轨道交通机车电子设备最普遍采用的标准是欧洲电工标准化委员会的EN50155:2007Railwayapplications-Electronicequipmentusedonrollingstock和EN61373:2010Railwayapplications-Rollingstockequipment-Shockandvibrationtests。该标准涵盖了电子设备的运行条件、设计、结构、测试，以及涉及产品的可靠性、可用性、可维护性和安全性的软硬件要求及相关方面的管理体系要求等。与环境试验相关的内容，则着重于测试技术的分析。EN50155:2007相对于IEC60571:2012版，高温试验、低温试验参数范围相对少一点，而对比EN61373:2010和IEC61373:2010的内容，不同安装部位的设备以及不同方向的振动、冲击条件完全一致。

4结论

综上所述，机车电子设备环境试验方案的确定和所使用的标准和安装部位有关。因此，在机车电子设备设计定型的过程中，要充分考虑机车是否为出口产品、使用的环境、以及电子设备在机车上的安装部门等一系列因素，以及客户的实际需求，从而选择相应的欧盟标准、国际标准或者国家标准，并确定最终的环境试验参数。

参考文献:

[1]株洲南车时代电气股份有限公司.GB/T25119-2010,轨道交通机车车辆电子装置[S].

[2]株洲南车时代电气股份有限公司.GB/T21563-2008,轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验[S].

作者:刘博 白琳 单位:国家广播电视产品质量监督检验中心