铁路信号智能电源屏维护-智能电源屏的基本要求

信号电源设备维护第一章概述第一节电源屏的作用及应用环境第二节铁路信号对电源屏的基本要求第三节系统特点培训内容

第二节铁路信号对电源屏的要求一、可靠性二、稳定性三、安全性Q3：铁路信号对电源屏的要求是什么？铁路信号对电源屏的基本要求为了保证信号设备的供电安全，信号电源设备应考虑以下几个方面：（1）电源屏输出的信号设备专用交、直流电源都要对地绝缘，以免发生接地故障时造成电路错误动作。（2）要考虑到电源屏输出负载类型，尤其是感性负载、容性负载、整流性负载的冲击；阻性负载的满功率工作；（3）信号设备的电源种类和电压类型等级较多，必须分路供电，相互隔离，降低干扰，力求发生故障时缩小故障范围，避免故障扩大化；铁路信号对电源屏的基本要求（3）使用电缆供电时要考虑电缆芯线间的分布电容形成串电的问题，尽可能使用扭绞电缆，必要时应分开电缆供电；（4）交流输入必须考虑防雷、防止浪涌电压以及安全接地；（5）信号设备的保安系统采用断路器时，断路器的容量和特性要经试验或计算确定，并应满足动作的稳定性和灵敏度。铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性

可靠性（Reliability）是评价产品质量的一项重要指标，它是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的满足一定置信区间的概率。

可用性（Availability）：在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时间区间内可执行规定功能状态的能力。

可用性可靠性维修性硬件可靠性软件可靠性平均故障间隔时间:MTBF（MEANTIMEBETWEENFAILURE）只是一个均值，在满足指数分布时，失效率（入）：入=1/MTBF，1FITS=10﹣9（1/H）累计失效率为：Fi＝1－e－入×t对于失效率入（t）为常数的器件，可以证明，其失效概率分布函数f（t）近似按指数衰减，服从指数规律。F（t）＝1－e－入ot；

f（t）＝入0e－入otMTTF＝∫0∞入0e－入ottdt＝1/入o铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性可用度A＝MUT/(MUT+MDT)其中：MUT－－meanuptime平均可用时间

MDT－－meandowntime平均中断时间固有可用度Ai＝MTBF/(MTBF+MTTR)其中：MTTR－－meantimetorestoration平均维修时间；不包括行政时间和后勤时间，也不包括预防性维修时间使用可用度Ao＝MTBF/(MTBF+MTTR+MLDT)其中：MLDT－－meandealytime；平均保障延误时间，表征保障性年中断时间Downtime＝（1－A）×8760×60（min/year）铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性

根据铁道部运基信号[2005]458号文，要求铁路信号智能电源屏整机平均无故障时间（MTBF）为65000小时。附件二PZ系列可靠性预计报告.doc目前，铁路信号智能电源屏一级负荷（指凡发生停电就会造成运输秩序混乱的负荷）越来越多，电源可靠性显得尤为重要。一般从设计上都用加大冗余度的方法来保证可靠性。铁路信号智能电源屏由多个模块，多个电源回路构成，其可靠性必然与构成系统的各部分有关。因此提高电源系统中电源模块和器材的质量及可靠性是提高信号电源系统可靠性的有力保证。铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性浴盆曲线通过大量的数据统计和失效机理建模分析，器件失效呈现以下特征：生产阶段现场运行早期失效期偶然失效期耗损失效期使用寿命入（t）t铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性Q：早期失效的原因？元器件选用产品需求分析产品规格书确定概念开发测试试产验证生产市场电子可靠性工程可靠性设计技术平台电子可靠性工程流程体系单元测试可靠性设计器件失效分析可靠性定型试验器件失效分析生产可靠性技术平台（ESD/MSD/)生产中器件失效分析对市场返修单板失效器件分析铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性专业化、规范化设计－可靠性保证（1

）1、模块化设计 性能、功能、安规、振动、环境、智能2、结构设计 外观、强度、电气、安装、操作3、热设计 风道、容量、4、电磁兼容设计 单板、模块、系统5、安规设计 防雷、静电、端口、接线铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性严格的过程化控制―可靠性保证（2）追求设备的高可靠性是公司和用户的共同目标。产品质量是通过产品生产全过程的严格控制来保证的，不是在产品的最终检验。坚持“一切按程序操作，一切用数据说话”的原则进行全面的质量管理，并努力在产品的设计与制造过程中构建质量。形成从市场需求分析、开发、测试、生产到售后服务等一整套完整的流程体系。在开发过程中，强调和重视各个阶段评审点、有完整的器件认证体系，确保产品设计质量；铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性严格的过程化控制―可靠性保证（3）在生产过程中，采用波峰焊接和表面贴片等专业的生产方式和生产手段，建立从来料检验、生产加工、质量监控、包装发货等环节的完整的生产流程，形成一套完整的质量管理网络，从而确保了产品的生产质量。在服务过程中，规范了用服人员工作现场操作规程，并对现场工作人员进行培训。以上措施确保了产品从设计、开发、生产、老化、安装和服务的所有环节都处于受控状态，从而保证产品批量生产的长期质量。铁路信号对电源屏的基本要求－可靠性

常用环境试验：

砂尘（降尘、吹尘、吹砂）长霉振动（正弦扫频、随机）冲击碰撞地震热测试噪音测试包装运输系统方案所采用的交流切换技术、互锁技术、防雷技术已在通信、电力及其他行业经过了数十万套十余年的网上运行，效果良好，并得到了客户的认可。模块所采用的PFC功率因数校正技术、PWM脉宽调制技术、并联技术、变频技术等已有数十万台的网上运行经验，所以这些方案和电路拓扑形式技术上是非常成熟并经过了实际的运行考验。铁路信号对电源屏的基本要求－稳定性

产品的稳定包括技术、工艺、器件和检测手段的稳定。技术设计缺陷是产品批量化生产后不稳定的主要原因之一，严格的检测是发现这些问题的主要手段；利用大量的先进仪器设备确保了检测的完整性和一致性；工艺是确保设计质量的重要环节，在设计时就有工艺人员参加，充分考虑了后期生产的可操作性，拟制生产工艺、装配工艺、调试工艺及工装制作，确保工艺的规范性。器件质量，器件的采购主要从国内外知名厂商直接下单，关重要件均经过认证和测试。铁路信号对电源屏的基本要求－稳定性Q4：技术设计缺陷会造成什么后果？通信电源系统PS系列电力操作电源逆变器变频器DC/DC模块PZ系列智能电源动力与环境监控稳定性－PZG系列铁路信号智能电源的技术平台

1G数字存储示波器

EMC测试仪

ACSOURCEPM3000A功率分析仪雷击发生器＋耦合器红外温度测试仪静电发生器盐雾试验仪高低温箱恒温恒湿箱大型仿真软件稳定性－先进的测试平台严格的方案设计―稳定性保证（1）主要从以下几方面考虑：系统方案方面：采用并联、降额、冗余等措施，减少串联方式。对于机柜、电缆、变压器、断路器等长寿命器件，在选型时充分考虑到长时间使用的因素，机柜的强度、表面处理进行了严格控制，机柜支撑部件选2.5-3mm的冷轧钢板，机柜整体采用镀彩锌、磷化、喷塑处理；电缆基本上采用欧标UL系列产品，选其允许流通的额定电流值的1/3到1/4为设计标准，接线端子上的电线不小于2mm。变压器为定制产品，对其铁芯、铜线、绝缘耐压都有严格的要求。铁路信号对电源屏的基本要求－稳定性Q：系统方案提高稳定性的方法有哪些？严格的器件控制―稳定性保证（2）对于无源器件，主要考虑其功率要足够大即可，对于有源器件一般选择耐压降额80％，电流降额70％，减少开关损耗，同时设计有足够好的散热方式，继电器降额50％，这样可以使元器件的寿命得以充分延长。维护简单。模块化的设计使得模块维修时间小于1分钟。所有主回路的备份设计，使得在线维护成为可能。铁路信号对电源屏的基本要求－稳定性专业的技术服务―稳定性保证（3）服务也是产品的一部分，服务的宗旨是：提高用户满意度以用户为中心，建立服务品牌建立完善的服务网络向用户提供专业化、标准化的服务；为用户提供一揽子解决问题的措施，为用户提供全方位的服务。铁路信号对电源屏的基本要求－稳定性专业的技术服务―稳定性保证（4）提供电话咨询、电话技术指导、投诉受理、远程支持、现场支持及现场培训、硬件支持（包括硬件维修和硬件更换）等。定期巡检通过电话、网络、现场支持等多种方式每月对线上使用的设备定期巡检，防患与未然，保证设备的可靠运行。设备安装提供现场培训服务。铁路信号对电源屏的基本要求－稳定性铁路信号对电源屏的基本要求－安全性

安全是对所有电器设备的基本要求。安全性包括三个方面：人身安全、设备安全和系统安全。人身安全保障是安全性中最基本的要求，此外还应该保证单台用电设备和整个用电系统的安全运行。Q：安全性包括哪几个方面？优化设计－安全性保证（1）符合铁标要求采用合理的继承性设计，经过良好的预研，降低设计风险。产品设计采用简化设计，以保证电路、结构简单。性能稳定性设计，产品在强度、输出功率、耐压等方面留出适当的余量，产品的调整部位工作在较宽的工作区；e.g.三极管工作范围确定铁路信号对电源屏的基本要求－安全性安规设计－安全性保证（2）产品设计时放宽对输入输出的临界要求，产品具有一定承受过载、过热、电压突变等外部环境变化的能力。E.g.变压器上电冲击铁路信号对电源屏的基本要求－安全性变压器上电冲击波形

铁路信号对电源屏的基本要求－安全性安规设计－安全性保证（3）元器件选用质量稳定的名牌厂家的器件，并且对元器件的电应力和温度应力进行适当的降额，对部分器件作防瞬变设计，确保元器件的可靠性。铁路信号对电源屏的基本要求－安全性案例：某成熟产品在一段时间内，故障率直线上升，经查，所有设计、生产工艺、器件采购等环节均未发生改变；热设计－安全性保证（4）热设计，系统专业化热设计元器件散热、组件散热及系统散热综合考虑风冷和自然冷散热充分考虑风道自然冷散热采用“烟囱”式风道，由系统内部通过冷热空气循环，形成负压，利用空气散热；风冷散热有模块风冷和系统风冷两种散热方式；由于两种风冷散热方向不同，要注意风道设计的合理性；铁路信号对电源屏的基本要求－安全性热设计－安全性保证（5）模块采用自然冷设计,结构简单，保证传热通路尽可能短，散热面积尽可能大，减低热阻，采用合理的布局，确保元器件的温度设计合理。模块通过适宜的电路拓扑形式，提高功率因数（可达0.99）和效率（可达90％以上），同时要进行功率器件的冗余设计、散热方式、散热面积和风道设计，确保模块的工作可靠性,保证了自然冷的可靠实现。铁路信号对电源屏的基本要求－安全性容差设计－安全性保证（6）容差设计，产品设计时充分考虑温度和使用环境变化对系统的影响，充分考虑零件、元器件的制造容差和温漂的影响，对参数影响大的元器件选用低允差和高稳定的器件，通过合理的容差设计提高产品的可生产性和环境适应性。耐环境设计，电磁环境的抗干扰性，充分考虑到电网的复杂性，提高产品的耐电磁环境干扰，在设计中合理地利用屏蔽、接地、瞬态保护等设计方法，提高抗干扰能力。铁路信号对电源屏的基本要求－安全性防护设计－安全性保证（7）保护措施，设备结构符合安规的要求，保证维修人员随意触摸设备，不会接触到带电部位，保证维修人员的安全。有完善的输入过欠压、输出过压过流、模块过温、负载短路保护，保证工作可靠．铁路信号对电源屏的基本要求－安全性特点一：阻燃设计注意：防护器件常见失效模式为短路空气开关