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Um elektronische Geräte in einem Zug installieren zu können, müssen sie bestimmte Kriterien in Bezug auf Umweltbedingungen, Stöße, Vibrationen, Stromversorgung, EMV, Überspannung, ESD und transiente Faktoren erfüllen, die bei der Nutzung auftreten können.
Aus offensichtlichen Gründen müssen die Systeme zuverlässig sein und mehr Belastungen aushalten können als ein normaler eingebetteter Computer, insbesondere wenn sie für Telematik, Motorsteuerung oder andere kritische Funktionen im Fahrzeug eingesetzt werden.
Die Norm geht davon aus, dass die Systeme in den Fahrzeugen 30 Jahre lang rund um die Uhr oder ca. 250.000 Stunden lang ohne Ausfall arbeiten müssen. Das bedeutet, dass die Zugsteuerungssysteme so konzipiert sein müssen, dass sie auch den härtesten Umweltbedingungen standhalten. Es ist auch wichtig, dass sich die Systeme nicht gegenseitig stören, wenn sie in unmittelbarer Nähe installiert sind; in Schalttafeln ist oft nur wenig Platz, so dass die Geräte dicht nebeneinander montiert werden können.
Im Folgenden haben wir versucht, die Grundlagen der komplexen EN50155-Vorschriften zusammenzufassen:
- Temperatur Die Systeme müssen in einem weiten Temperaturbereich von -40°C bis +85°C betrieben werden können, auch wenn nur ein Teil der Teile bei der Inbetriebnahme 10 Minuten lang diesen Umgebungstemperaturbereich abdecken muss. Insbesondere die Stromversorgung muss effizient arbeiten (85 % oder höher). Damit soll die Verlustleistung reduziert werden, die sonst als Wärme verloren ginge. Das Netzteil muss in einem weiten Spannungs- und Lastbereich effizient arbeiten und über ein Wärmemanagement, in der Regel eine Kühlkörperanordnung, verfügen.
- Schock und Vibration Wie erwartet, sind die Anforderungen an Schock und Vibration bei Systemen, die in einer rauen Umgebung wie Schienenfahrzeugen eingesetzt werden, streng. Die Spezifikation ruft eine separate Norm auf (BS EN 61373:2010 Railway applications. Ausrüstung von Schienenfahrzeugen. Die Anforderungen an Stöße und Vibrationen sind in drei Kategorien unterteilt: am Wagenkasten, am Drehgestell und an den Achsen, wobei letztere besonders streng sind.
- Stromversorgung Die Stromversorgung ist eine entscheidende Komponente für die in Zügen verwendete elektronische Ausrüstung. In den Fahrzeugen wird eine breite Palette von Spannungen verwendet, und der Standard umfasst 24, 48, 72, 96 und 110 VDC. Normalerweise ist ein 4:1-Eingangsspannungsbereich für Systementwürfe praktisch - 10-40V, 18-72V und 40-160V sind üblicherweise verwendete Wandler. Die Norm schreibt außerdem vor, dass die Stromversorgung auch bei einem 10 ms langen Stromausfall noch eine Leistung erbringen muss.
- Elektromagnetische Verträglichkeit Die Norm EN50155 stützt sich auf die Norm EN50121-3-2 (Bahnanwendungen. Elektromagnetische Verträglichkeit. Rollendes Material.), die 20 Seiten lang ist und eine Reihe anderer Normen aufgreift. Es versteht sich von selbst, dass die Anforderungen für die Erfüllung der gewünschten Normen streng sind, um sicherzustellen, dass die Geräte keine Geräuschpegel erzeugen, die andere Geräte in der gleichen Umgebung stören könnten.
- Leistung und Zuverlässigkeit Dies ist bei einer Zertifizierung wie der EN50155 immer von höchster Bedeutung, und die Norm verlangt vom Hersteller einen ganz besonderen Qualitätsprozess. Es ist klar, dass Qualitätskomponenten und Fertigungsstandards Teil des Designs für jedes System mit solch hohen MTBF-Anforderungen sind.
Was sind die Typgenehmigungsprüfungen für die EN50155-Zertifizierung?
Am Ende des Dokuments EN50155 befindet sich eine Checkliste mit allen Prüfungen für die Bauartzulassung und wie sie an einem bestimmten elektronischen Gerät durchzuführen sind, sowie die Kriterien für das Bestehen/Nichtbestehen.
Diese sind wie folgt:
- Visuelle kontrolle
- Leistungstest
- Niedrigtemperatur-betriebstest (minimale betriebstemperatur für 2 stunden)
- Trockenhitzeprüfung (maximale betriebstemperatur für 6 stunden)
- Bestätigung des betriebs über den gesamten eingangsspannungsbereich
- Überspannungs-, ESD- und Transiententests
- Elektrische isolationsprüfung
- Vibrations-, stoß- und schlagprüfung
- EMC-Test
außerdem gibt es eine reihe von fakultativen prüfungen, die von der endgültigen bewerbung abhängen:
- Zyklische prüfung bei feuchter hitze
- Wasserdichtheit
- Produktionsstress-screening
- Lagerung bei niedrigen Temperaturen (-40°C für 16 Stunden)