可靠的鐵路系統，這些都必不可少！

用于鐵路交通的電子元器件必須經(jīng)受溫度變化、電磁干擾和振動(dòng)等諸多嚴苛條件，而且要具備長(cháng)達數年甚至數十年的使用壽命。

雖然機械磨損并不是電子元器件面臨的主要問(wèn)題，但在鐵路應用的惡劣環(huán)境中，電氣連接、PCB和電纜都更容易老化，因而必須開(kāi)展長(cháng)時(shí)間的廣泛測試才能確保使用壽命。這些預防措施成本高昂，尤其是鐵路領(lǐng)域的供應商還必須確保來(lái)自代工廠(chǎng)的元器件也得到檢查。EN 50155標準對此進(jìn)行了全面的規定，此外AREMA標準（美國鐵路工程與維護標準）也是必須采用的。

該標準規定電壓轉換器（L4級）必須確保20年正常使用，其一年定義為350至360天，每天工作時(shí)間為16至24小時(shí)。每次中斷和更換都會(huì )增加系統成本。隨著(zhù)時(shí)間的推移，電解電容器等元件會(huì )因電介質(zhì)干涸而老化，甚至半導體的特性也會(huì )發(fā)生變化。光耦合器的電流傳輸比（CTR）或絕緣體的絕緣性能就是一個(gè)例子。

另一個(gè)相關(guān)規范是IEC 61373，它規定了對用于鐵路車(chē)輛的設備進(jìn)行測試的要求，這些設備隨后會(huì )因鐵路運行環(huán)境的性質(zhì)而受到振動(dòng)和沖擊。

此外，鐵路應用中的元器件還必須滿(mǎn)足特定的防火標準。EN 45545分三部分對鐵路應用進(jìn)行了說(shuō)明。其中，EN 45545-1包含基本定義以及軌道車(chē)輛分類(lèi)的一般規則，EN 45545-2描述了不同危險等級（HL1、HL2和HL3）的材料要求，EN 45545-3描述了防火屏障的耐火要求。

針對電源的檢查清單

在鐵路應用中，電源設備在任何情況下都必須能提供穩定可靠的電力，無(wú)論是為了運輸用途還是為旅客提供方便。為此，有諸多因素都是需要考慮的，例如：

輸入電壓范圍

電源電壓種類(lèi)繁多，而且千變萬(wàn)化。觀(guān)察一下常用的電池就會(huì )發(fā)現，僅僅這些電池的電壓，就有24V、28V、36V、48V、72V、96V和110V，因而適合鐵路應用的電源必須對電壓波動(dòng)有較大的承受能力。

例如，Bel Power Solutions的RFT高性能隔離式DC-DC轉換器就具備12:1的輸入電壓范圍（14V至160V）。

圖1：RFT系列提供寬輸入電壓范圍的10W、20W和30W單輸出選項，符合EN 50155和AREMA行業(yè)標準

工作溫度范圍

鐵路電子設備會(huì )受到高溫、霜凍和高濕度的影響，而且這些影響在一天內和一年四季中都會(huì )有顯著(zhù)變化。

抗振性

在調車(chē)過(guò)程中，高達5G的加速度并不少見(jiàn)。更嚴重的問(wèn)題是在行駛過(guò)程中持續的振動(dòng)應力，會(huì )導致機械疲勞，致使模塊發(fā)生故障。EN 61373就是為防止此類(lèi)故障而制定的，規定了鐵路應用中使用的電源必須能夠承受的低振動(dòng)和沖擊強度。RQB-50Y 50W隔離式DC-DC轉換器就是為滿(mǎn)足這些要求而設計的，它采用了行業(yè)標準的1/4磚封裝和引腳排列。

EMC性能

即使在非常不利的電磁環(huán)境中，鐵路電子設備也必須能夠正常工作。一方面，它們暴露在電機和變壓器產(chǎn)生的強磁場(chǎng)中；另一方面，它們還必須承受受電弓發(fā)出的干擾。

此外，旅客攜帶的手機和筆記本電腦也會(huì )成為數量眾多的額外干擾源。而易受影響的部件，如驅動(dòng)組件、電機控制單元和顯示器等，都不能因為這些干擾源的存在而導致功能受到影響。

為此，EN 50155反復引用了并列標準EN 50121-3-2“鐵路應用—電磁兼容性—機車(chē)車(chē)輛—設備”，該標準對輻射和傳導干擾規定了明確的限制，并對抗過(guò)壓和抗瞬態(tài)干擾提出了嚴格要求。要滿(mǎn)足這些EMC要求，就需要使用EMC濾波器來(lái)保護DC/DC轉換器，并吸收任何傳導輻射。

絕緣

為保護人員、旅客、機車(chē)車(chē)輛和環(huán)境，有必要采用加強絕緣層或雙重絕緣層。Bel Power Solutions的RDT-6Y系列6W DC-DC轉換器具有3kVAC的I/O隔離測試電壓和220μF至1,000μF的電容負載范圍。

如果要對機車(chē)車(chē)輛部件重新認證，就需要付出高昂的成本和支出。EMC（EN 50121-3-2）振動(dòng)和沖擊（EN 61373），防火（EN 45545-2），系統設計變更等方面的型式認證，對于鐵路供應商而言是一項巨大的負擔。

結語(yǔ)

鐵路技術(shù)對長(cháng)壽命的要求，以及這些應用的具體需求，給系統設計人員帶來(lái)了各種困難。由可靠的制造商和分銷(xiāo)商提供周密的規劃和長(cháng)期的支持，對于成功實(shí)現可靠的鐵路系統而言是必不可少的。

來(lái)源：貿澤電子