【铁路运输行业标准(TB)】 铁道机车车辆电子装置

中华人民共和国铁道行业标准
TB/T3021—2001
eqv IEC 60571: 1998
铁道机车车辆电子装置
2001-05-28发布
中华人民共和国铁道部发布
2001-12-01实施
TB/T 3021—2001
引用标准
3定义
环境条件
电气要求
可靠性、可维修性和预期的使用寿命设计
元器件
制造·
文件编制
12试验
13产品标志、包装和保证期
附录A（提示的附录）
（用户和制造商）双方之间可以达成协议的条款11
TB/T3021—2001
本标准等效采用国际标准IEC60571：1998，是对相应的铁道行业标准TB/T1394-1993《铁道机车动车电子装置》、TB/T2587-1995《铁道机车动车电子装置-机械结构、电气参量及检测系统标准化一般原则》、TB/T2768-1996《铁道机车动车电子装置一元器件、可编程电子设备与电子系统的可靠性》进行的修订。由于IEC60571：1998代替了原来的IEC60571.1：1990、IEC60571.2：1988、IEC60571.3：1990，该标准不仅综合了原来三个标准的主要内容，并根据电子装置向计算机控制方向发展的趋势补充了有关的新要求。本标准的基本内容、条款结构都与IEC60571：1998相同，但为了便于操作和试验考核，结合国情，对试验方法和合格标准作了较详细的规定。本标准附录A是提示的附录。
本标准从实施之日起，同时代替TB/T1394--1993、TB/T2587—1995和TB/T2768—1996。
本标准由株洲电力机车研究所提出并归口。本标准起草单位：株洲电力机车研究所。.本标准主要起草人：严云升、言武。1范围
中华人民共和国铁道行业标准
TB/T3021—2001
eqvIEC60571:1998
代替TB/T1394—1993
TB/T2587—1995
TB/T2768—1996
铁道机车车辆电子装置
本标准规定了电子装置的使用
具备的软、硬件基本要求。
设计、制造和试验要求，还规定了装置耐久可靠所必须两（包括地铁、城轨车辆）上安装的所有控制、调节、保护、本标准适用于铁道机车车辆
。这些装置可由车上蓄电池或发电机供电，也可能由直接或间接与接触网相供电等电子装置。
连的低压电源（变压器
分压器、辅助电源）供电；在本标准中，电子装置是指以半导体器件和其他通用元器件为主组成的装置，这些元器件通常安装在印制板上。（电流、电压、速度等）传感器和电力电子装置触发板，但成套触发装置应符合IEC61287—1。注：本标准也适用于
本标准不适用于生电路和辅助电路的电力电子装置。引用标准
下列标准包含的条文，
通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB1402—1998Www.bzxZ.net
铁道手线电力牵引交流电压
GB/T2423.1—1989
电工电子产品基本环境试验规程/试验A：低温试验方法电电子产品基本环境试验规程试验B：高温试验方法GB/T2423.2—1989
电工电子产品基本环境试验规程试验Db：交变湿热试验方法GB/T2423.4—1993
GB/T2423.17—1993电工电子产品基本环境试验规程试验Ka：盐雾试验方法GB/T3047.41986高度进制为44.45.mm的插箱、插件的基本尺寸系列GB4208一1993外壳防护等级（IP代码）GB/T4588.1一1996无金属化孔单、双面印制板分规范GB/T4588.2一1996有金属化孔单、双面印制板分规范GB/T4588.3一1988印制板的设计和使用GB/T4728系列电气图用图形符号GB/T4824一1996工业、科学和医疗（ISM)射频设备电磁骚扰特性的测量方法和限值GB/T5080系列设备可靠性试验
中华人民共和国铁道部2001-05-28批准2001-12-01实施
TB/T3021—2001
GB/T6988系列电气技术用文件的编制GB/T6990一1986电子设备用元器件（或部件）规范中可靠性条款的编写指南GB9254一1998信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB/T12629一1990限定燃烧性的薄覆铜箔环氧玻璃布层压板（制造多层印制板用））一般用途的薄覆铜箔环氧玻璃布层压板（制造多层印制板用）GB/T12630—1990
GB/T13555一1992印制电路用挠性覆铜箔聚酰亚胺薄膜GB/T13556一1992印制电路用挠性覆铜箔聚脂薄膜GB/T17626.2一1998电磁兼容性试验和测量技术GB/T17626.3—1998
GB/T17626.4—1998
静电放电抗扰度试验
电磁兼容性试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验电磁兼容性试验和测量技术
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T17626.5—1998/电磁兼容性让试验和测量技术
浪涌（冲击）抗扰度试验
电磁兼容性试验和测量技术
GB/T17626.6—1998
射频场感应的传导骚扰抗扰度
GB/T19000.3—1993工质量管理和质量保证标准第3部分：GB/T19001—ISO9001
在软件开发供应和维护中的使用指南GB/T19001-
GB/T19002
TB/T1333-
质量体系设计、开发、生产
安装和服务的质量保证模式
生产、安装和服务的质量保证模式1994
质量体系
19960|机车电器基本技术条件
IEC60321:1
IEC60352
IEC60352
用指南
用于印制板上安装的元器件的设计和使用导则1997
IEC61287—1:
无焊连结第1部分：绕接连接一般要求、试验方法和应用指无焊连结第2部分：无焊压接连接般要求、试验方法和应
机车车辆用电力变流器第1部分：特性和试验方法IEC61373：1999=铁路电气设备机车车辆 冲击和振动要求IEC61508
3定义
与安全租关的电气、电子和可编程电子设备的功能性安全本标准采用以下定义：
3.1印制板printedboard
可分割成各种尺寸的基板材料，包括全部的孔，至少具有一种导电类型。印制板通常按结构（如单、双面板或多层板）或基板材料的性质（如刚性或挠性）划分。
3.2印制板组件printedboardassembly装有电气和机械元器件、附属印制板且已完成焊接、涂覆等生产工序的印制板、3.3插件plug-inunit
插人插件箱、由导轨支持的各种单元，如盒式单元或装在框架内的一块印制板组件3.4插件箱subrack
安装印制板组件、插件的结构单元。3.5机箱rack
可拆换或固定的构架，用于支持电气或电子装置（如插件）。2
3.6机柜cubicle
TB/T3021—2001
用于安装电气、电子装置的封闭式结构。3.7在线可替换单元linereplaceableunit（LRU）车上故障诊断之后用作替换的单元，如插件箱或插件。3.8性能检测performancecheck
在环境试验期间或之后进行的简单试验，用于验证装置经受了环境试验且能正常工作。3.9控制系统电源controlsystemvoltagesupply给机车车辆控制装置供电的电源该电源可以是车上的蓄电池。蓄电池可由电子调节的蓄电池充电机、辅助逆变器和交流电动发电机组或直流电动发电机组来充电当控制系统由蓄电池供电甲，控制系统的标称和额定电压由5.1规定。未装蓄电池的，则控制系统标称电压为该电压的正常值。3.10车内布线vehicle
viring
能与控制系统电源连接的所有布线，以及电子装置的所有外部连线。3.11电源过电压/supplyovervoltage由电源控制装置引起的、对控制系统电源的电气干扰。如浪涌就是一种电源过电压。3.12浪涌surge
两个稳态之间非周期的且较短暂的、或正或负的（电压或电流）变量。
它可能由车内装置的正常操作而产生，一般是在感性电路投入切除时由于电能释放而
引起。
浪涌可能出现在控制系统电源上或与投入、切除的感性电路直接相连的线路中，或从这些线路通过静电或电磁方式耦合到其他线路中。瞬态的电源阻抗有效值取决于其产生和耦合的方式快速瞬变脉冲群云burst
在一定的时间间隔内发生的重复脉冲。它可能发生在机车车辆正常运行期间，一般是由不稳定的电弧状态引起的。3.14故障failure
装置的某部分不能继续正常工作。只要a）误动作之后能自动恢复而不影响正常工作；b）对机车乘务人员而言。误动作不明显，如故障指示灯不亮；则暂时性的误动作不算故障。
注：装置的一处发生暂时性误动作可能引起与之相连的另一处产生故障。3.15使用寿命usefullife
在规定的条件下，从规定时间开始，保持允许的故障率或到故障不可修复为止的使用时间。
注：可修复部件的使用寿命可能因故障不可修复而终止。4环境条件
4.1正常使用条件
电子装置在下列环境条件下应能正常工作。3
4.1.1海拔高度
不超过2500m
4.1.2环境温度
TB/T3021—2001
机车车辆外界环境温度为-25℃～+40℃，内部空气温度为-25℃～+45℃，但是直接邻近电子元件处的空气温度可能在-25℃～+70℃之间变化。根据装置的布置与通风方式，用户与制造商可以另行商定最高温度的极限值。电子装置应允许在不低于-40℃环境温度下存放。应考虑通过隧道时外部环温的迅速变化。此时外界温度变化率应定为3℃/s，最大变化值为40℃。
4.1.3冲击和振动
装置应能承受使用时的振动和冲击而无损坏或故障。装置应能通过12.2,1中的振动、冲击试验，以证明在使用条件下具有规定的使用寿命。为此，电子装置应按指定方式固定并采取防振措施。4.1.4相对湿度
最湿月月平均最大相对湿度不大于90%（该月月平均最低温度为25℃）。4.1.5安装条件
一般安装在能防正风、
沙、雨、
4.2特殊使用条件
雪直接侵袭的车体内或车体外部的箱体内与4一有差别时，应由用户和制造商双方协商决定采取特殊措施。为了验证当使用条件与
这些措施的效果，
行试验。
电气要求
5.1电源
可以规定选择性试验项目，按双方商定的方法，在试验室或机车车辆上进M
由蓄电池供电
其标称（额定）电压（U，）为24V对于由蓄电池供电的装置，
48V、72V、96V和
110V。
电源电压的变化
由蓄电池供电的电子装置，应在表1的所有供电电压(在装置输人端测量)下正常工作。表1
供电电压
最低电压
标称电压
最高电压
供电方式
不超过0.1s的电压波动不应引起功能异常*
不超过1.s的电压波动不应引起损坏，充许功能降级
*注：如辅机起动或充电机电压振荡。4
由不带电压调整器的蓄电池供电0.7U.
0.6U.~1.4U.
1.25U.~1.4U,
由带电压调整器的蓄电池供电
0.7U.~1.3U.
1.1U.~1.3U.
TB/T3021—2001
电子装置的供货商应指明其功耗以便于计算蓄电池电缆配线。热机的情况同时也见5.1.1.3。
5.1.1.2电源断电
输人电压间断10ms以下时定义如下：-S1级：无间断
-S2级：间断10ms
这种间断不应引起装置的任何故障。规定的时间是针对标称电压而言，级别应由系统设计者选择。
5.1.1.3热力机车车辆上的电源变化电源系统的设计应保证热机在整个起动过程中对主要的电子装置供电。5.1.1.4直流纹波因数
充电时，所有蓄电池均存在脉动电压。除非另有规定，其直流纹波因数应按下式计算，般不得大于15%：
直流纹波因数=
式中Umax和Umi
Umin）/（Uma
+Umin）×100%
分别为脉动电压的最大值和最小值。最低电压和最高电压不得超过5.1.1.1的规定。5.1.2由静止变流器或旋转机组供电对于由稳定电源
压在0.9U.~1.10
（如静止变流器或带调整器的旋转电动发电机组）供电的装置，供电电间时，电子装置应工作良好，其中U，是直流或交流标称电压。此外，装置运行时，
允许有0.7U.~1.25U，之间、不超过1s和0.6U.～1.4U，之间、不超过0.1s的电压波动
5.1.3电源转换
对于由蓄电池和稳定电源（直流）交替供电的装置，在5.11、5.1.1.1、5.1.1.4和5.1.2规定的条件下，电源转换时该装置应能正常工作。C1级：最低电压，
时间100ms（无间断）；
C2级：供电间断30m
5.1.4由架空线或第三轨供电
对于由架空线或第三轨直接供电的电子装置（如自起动静止变流器的电子控制装置），在GB1402规定的接触网网压下装置应能正常工作。5.2电源过电压
电子装置中，与控制系统电源相连的所有连接线都应能承受：a）5.1.1.1、5.1.2中规定的电源过电压：b）按12.2.6.1的规定施加的电源过电压。大于1.25U、时间超过0.1s的电源过电压可认为仅在控制系统电源故障时才出现，5.3安装
应该尽量用单独导体使电子装置与供电电源直接相连，该导体只用于向电子电路供电。电子装置的安装应该尽量减小外界电气干扰的影响对电气干扰源应该加以抑制。
如果车上的蓄电池有一个极连至车体，则应对此加以说明。由几个制造商同时供货的电子装置，有公共线直接相连时，应约定一个等电位的参考5
5.4浪涌和静电放电
5.4.1要求
TB/T3021—2001
所有电子装置均应能承受浪涌和静电放电，使装置在车上工作期间不因此而发生损坏和故障。
电子装置应满足12.2.6规定的浪涌和静电放电试验要求。浪涌是非重复性的，产生的间隔不小于10S。浪涌是在装置布线接口处施加于电子装置的。通过多芯连接器与电子装置相连时，连接器和有关的布线线束应看作电子装置的一部分。如果装置附近（一般在装置1m范围之内）没有专门的浪涌保护装置，则应满足5.4.2的要求。
5.4.2浪涌等级
设计时应考虑到电子装置可能承受一种或多种形式的电气千扰：a）电子装置上，与控制系统电源相连的所有连接，都应能承受12.2.6.2的浪涌；b）电子装置上，未连至控制系统电源但与车上布线相连的、易受其他线路电磁耦合影响的全部连接，都应能承受12.2.6.2的浪涌。电子装置配线有屏蔽时（如屏蔽电缆），这些连接可以不按上述要求
浪涌可以是正的或负的，且无论控制系统电源电压有无都可能产生浪涌。如果电路的输人阻抗（相对于浪涌的源阻抗）较高，则浪涌将呈电压波形，否则呈电流波形。5.5电磁兼容性
应该使装置不受传导干扰或辐射干扰的不利影响，它应满足12.2.7和12.2.8.1有关干扰试验的要求。
此外，装置产生的射频骚扰不应超出12.2.8.2中表3规定的等级。6可靠性、可维修性和预期的使用寿命6.1装置的可靠性
6.1.1预期的可靠性
用户可以要求制造商提供可靠性数据或满足用户的可靠性指标。在招标时，用户和制造商应按共同认可的标准商定计算的方法。6.1.2可靠性的验证
用户规定了可靠性等级时，下列操作是必要的仔细监测装置性能；
一制造商和用户协商记录装置执行的所有操作；一为论证装置的可靠性等级，在共同认可的期限（里程或使用小时）结束后，应提供缺陷分析报告，指明更换的元器件（电路编号、型号、生产厂、生产批号、里程和（或）工作小时等），故障的定义和原因（设计的弱点、软件、元器件问题等）；一为了表明装置满足规定的可靠性要求，对装置应进行可靠性评估，可采用GB/Y5080作为指南。合同中应说明具体的可靠性评估程序。6.2使用寿命
除非装置制造商和用户在投标时另有协议，电子装置的使用寿命应为20年。6
TB/T3021—2001
当制造商打算采用的元器件其寿命短于电子装置使用寿命时，应由双方商定这些元器件的使用和定期更换程序。
6.3可维修性
除非另有协定，装置的设计一般应做到无需定期维修。如有特殊维修要求，用户应在招标时提出。应该能够单独测试印制板组件、插件箱。此外，装置制造商应说明必要和禁止的维修工艺。6.4维护等级
6.4.1车上诊断
用户和制造商应商定车上故障诊断后互换单元的性质（如插件箱或插件）。这些单元称为在线可替换单元，在设计时要考虑容易互换。用户和制造商亦应商定维修过程中如何使用所需专用工具在装置设计时，应考虑能够按测试说明用便携式测试装置或自动诊断装置查出有故障的在线可替换单元。
6.4.2地面诊断和修复
在装置设计时，应考虑能够由检修中心的专业人员按测试说明使用测试装置来全面诊断和证实各种装车装置的性能。
装置结构应保证诊断和修复时易于接近，且对部件或配线不造成损坏或过渡干扰。此外，印制板组件应留有测试位置（如测试孔、测试点等），以便于诊断和修复。6.5自动诊断
应使用指示器帮助诊断维修，以显示输人数据、输出数据、主要控制功能、电源等状态。
自检程序应能清楚地指示装置的运行状态。用于测试而不是监控的自动诊断装置应有适当的联锁，以免在非测试状态下干扰装置的正常工作。
自动诊断所用的额外部件不得对装置可靠性影响太大，且在可靠性计算中要予以考虑。6.6自动测试装置
用户可以要求使用一种专用自动测试装置在车上或地面查找故障部位。需要时，用户应在招标时提出测试装置的详细要求和与车上装置的接口，如（地面修复用）针孔或导向探针或（车上诊断用）装置连接器。允许拔除不影响装置功能的插件，以便于连接自动测试装置。6.7故障诊断的替代方法
制造商也可以向检修中心提供开发和测试车载电子装置时所用的测试装置，作为替代的故障诊断方法。
6.8专用测试装置和专用工具
使用专用工具而不是现成的工业用工具时，应该事先得到用户的同意。用户正规维修程序需要专用测试装置、专用工具时，应向用户提供此装置或提供详细的采购规范。
测试装置不一定要执行本标准。7
7设计
7.1总则
7.1.1质量管理
TB/T3021—2001
整个设计应按GB/T19001的要求进行。应该可以对整个设计过程进行跟踪和评审。用户招标评估时，如果需要详细了解该过程，则应该在标书中提出。特别要注意的是GB/T19001隐含的要求，即系统的所有硬件和软件设计均应按照明确规定的功能和接口技术条件进行。7.1.2寿命周期
整个设计应按照质量计划中的寿命周期模型来进行。7.2硬件要求
7.2.1接口
所有接口都应该使装置在电位差、电磁兼容性、人身安全等方面满足要求，并控制因外部问题而引起的故障扩散
用户可以指定采用电路隔离的方法来满足上述要求，在这种情况下，厂应在招标时说明其
要求和范围。
图1给出电磁兼容性（EMC）
的不同区域的系统接口示例。
7.2.2故障保护
引出电缆的定额至少要达到该电路保护装置的电流限值。装置要进行保护以防止外来故障（如短路或开路）的影响。向电子装置供电的可调电源装置应该有限流措施以减少使用熔断器。如果用户不想在装置内部使用熔断器，招标时应该说明。在输出电路中接有跳闸式保护装置时，短路时的有效电流应足以使之动作。此外，人为复位的装置应易于接近
保护装置应尽量使装置内部火灾危害减至最小7.2.3电源接地
电路隔离的电源装置，其输出值不允许浮动。当该输出不是以某一电源（如蓄电池或电压源）作为基准时，可将电源的一根母线接到车底架上或规定的接地点。对接地点和接地方式应该作出规定并经双方认可。7.2.4互换性
系统中每个印制板组件，在功能上应该完整，并能与同一功能的其他单元互换，在板插人系统之后硬件无需重新校准。7.2.5供电电压的降低
供电电压处于或低于规定下限时，不论电压变化率如何，装置均不得损坏。此外，装置不得产生错误的输出从而导致其他装置的故障。7.2.6极性反向
为防止损坏装置，应采取电气或机械措施确保对电源极性反向的保护。7.2.7瞬态起动电流
装置设计时，应考虑通电时可能产生的瞬态起动电流，使保护装置不动作，而且不发生损坏。
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