信號電源設備維護第一章概述第一節電源屏的作用及應用環境第二節鐵路信號對電源屏的基本要求第三節系統特點培訓內容

第二節鐵路信號對電源屏的要求一、可靠性二、穩定性三、安全性Q3：鐵路信號對電源屏的要求是什么？鐵路信號對電源屏的基本要求為了保證信號設備的供電安全，信號電源設備應考慮以下幾個方面：（1）電源屏輸出的信號設備專用交、直流電源都要對地絕緣，以免發生接地故障時造成電路錯誤動作。（2）要考慮到電源屏輸出負載類型，尤其是感性負載、容性負載、整流性負載的沖擊；阻性負載的滿功率工作；（3）信號設備的電源種類和電壓類型等級較多，必須分路供電，相互隔離，降低干擾，力求發生故障時縮小故障范圍，避免故障擴大化；鐵路信號對電源屏的基本要求（3）使用電纜供電時要考慮電纜芯線間的分布電容形成串電的問題，盡可能使用扭絞電纜，必要時應分開電纜供電；（4）交流輸入必須考慮防雷、防止浪涌電壓以及安全接地；（5）信號設備的保安系統采用斷路器時，斷路器的容量和特性要經試驗或計算確定，并應滿足動作的穩定性和靈敏度。鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性

可靠性（Reliability）是評價產品質量的一項重要指標，它是指產品在規定的條件下和規定的時間內完成規定功能的滿足一定置信區間的概率。

可用性（Availability）：在要求的外部資源得到保證的前提下，產品在規定的條件下和規定的時間區間內可執行規定功能狀態的能力。

可用性可靠性維修性硬件可靠性軟件可靠性平均故障間隔時間:MTBF（MEANTIMEBETWEENFAILURE）只是一個均值，在滿足指數分布時，失效率（入）：入=1/MTBF，1FITS=10﹣9（1/H）累計失效率為：Fi＝1－e－入×t對于失效率入（t）為常數的器件，可以證明，其失效概率分布函數f（t）近似按指數衰減，服從指數規律。F（t）＝1－e－入ot；

f（t）＝入0e－入otMTTF＝∫0∞入0e－入ottdt＝1/入o鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性可用度A＝MUT/(MUT+MDT)其中：MUT－－meanuptime平均可用時間

MDT－－meandowntime平均中斷時間固有可用度Ai＝MTBF/(MTBF+MTTR)其中：MTTR－－meantimetorestoration平均維修時間；不包括行政時間和后勤時間，也不包括預防性維修時間使用可用度Ao＝MTBF/(MTBF+MTTR+MLDT)其中：MLDT－－meandealytime；平均保障延誤時間，表征保障性年中斷時間Downtime＝（1－A）×8760×60（min/year）鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性

根據鐵道部運基信號[2005]458號文，要求鐵路信號智能電源屏整機平均無故障時間（MTBF）為65000小時。附件二PZ系列可靠性預計報告.doc目前，鐵路信號智能電源屏一級負荷（指凡發生停電就會造成運輸秩序混亂的負荷）越來越多，電源可靠性顯得尤為重要。一般從設計上都用加大冗余度的方法來保證可靠性。鐵路信號智能電源屏由多個模塊，多個電源回路構成，其可靠性必然與構成系統的各部分有關。因此提高電源系統中電源模塊和器材的質量及可靠性是提高信號電源系統可靠性的有力保證。鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性浴盆曲線通過大量的數據統計和失效機理建模分析，器件失效呈現以下特征：生產階段現場運行早期失效期偶然失效期耗損失效期使用壽命入（t）t鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性Q：早期失效的原因？元器件選用產品需求分析產品規格書確定概念開發測試試產驗證生產市場電子可靠性工程可靠性設計技術平臺電子可靠性工程流程體系單元測試可靠性設計器件失效分析可靠性定型試驗器件失效分析生產可靠性技術平臺（ESD/MSD/)生產中器件失效分析對市場返修單板失效器件分析鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性專業化、規范化設計－可靠性保證（1

）1、模塊化設計 性能、功能、安規、振動、環境、智能2、結構設計 外觀、強度、電氣、安裝、操作3、熱設計 風道、容量、4、電磁兼容設計 單板、模塊、系統5、安規設計 防雷、靜電、端口、接線鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性嚴格的過程化控制―可靠性保證（2）追求設備的高可靠性是公司和用戶的共同目標。產品質量是通過產品生產全過程的嚴格控制來保證的，不是在產品的最終檢驗。堅持“一切按程序操作，一切用數據說話”的原則進行全面的質量管理，并努力在產品的設計與制造過程中構建質量。形成從市場需求分析、開發、測試、生產到售后服務等一整套完整的流程體系。在開發過程中，強調和重視各個階段評審點、有完整的器件認證體系，確保產品設計質量；鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性嚴格的過程化控制―可靠性保證（3）在生產過程中，采用波峰焊接和表面貼片等專業的生產方式和生產手段，建立從來料檢驗、生產加工、質量監控、包裝發貨等環節的完整的生產流程，形成一套完整的質量管理網絡，從而確保了產品的生產質量。在服務過程中，規范了用服人員工作現場操作規程，并對現場工作人員進行培訓。以上措施確保了產品從設計、開發、生產、老化、安裝和服務的所有環節都處于受控狀態，從而保證產品批量生產的長期質量。鐵路信號對電源屏的基本要求－可靠性

常用環境試驗：

砂塵（降塵、吹塵、吹砂）長霉振動（正弦掃頻、隨機）沖擊碰撞地震熱測試噪音測試包裝運輸系統方案所采用的交流切換技術、互鎖技術、防雷技術已在通信、電力及其他行業經過了數十萬套十余年的網上運行，效果良好，并得到了客戶的認可。模塊所采用的PFC功率因數校正技術、PWM脈寬調制技術、并聯技術、變頻技術等已有數十萬臺的網上運行經驗，所以這些方案和電路拓撲形式技術上是非常成熟并經過了實際的運行考驗。鐵路信號對電源屏的基本要求－穩定性

產品的穩定包括技術、工藝、器件和檢測手段的穩定。技術設計缺陷是產品批量化生產后不穩定的主要原因之一，嚴格的檢測是發現這些問題的主要手段；利用大量的先進儀器設備確保了檢測的完整性和一致性；工藝是確保設計質量的重要環節，在設計時就有工藝人員參加，充分考慮了后期生產的可操作性，擬制生產工藝、裝配工藝、調試工藝及工裝制作，確保工藝的規范性。器件質量，器件的采購主要從國內外知名廠商直接下單，關重要件均經過認證和測試。鐵路信號對電源屏的基本要求－穩定性Q4：技術設計缺陷會造成什么后果？通信電源系統PS系列電力操作電源逆變器變頻器DC/DC模塊PZ系列智能電源動力與環境監控穩定性－PZG系列鐵路信號智能電源的技術平臺

1G數字存儲示波器

EMC測試儀

ACSOURCEPM3000A功率分析儀雷擊發生器＋耦合器紅外溫度測試儀靜電發生器鹽霧試驗儀高低溫箱恒溫恒濕箱大型仿真軟件穩定性－先進的測試平臺嚴格的方案設計―穩定性保證（1）主要從以下幾方面考慮：系統方案方面：采用并聯、降額、冗余等措施，減少串聯方式。對于機柜、電纜、變壓器、斷路器等長壽命器件，在選型時充分考慮到長時間使用的因素，機柜的強度、表面處理進行了嚴格控制，機柜支撐部件選2.5-3mm的冷軋鋼板，機柜整體采用鍍彩鋅、磷化、噴塑處理；電纜基本上采用歐標UL系列產品，選其允許流通的額定電流值的1/3到1/4為設計標準，接線端子上的電線不小于2mm。變壓器為定制產品，對其鐵芯、銅線、絕緣耐壓都有嚴格的要求。鐵路信號對電源屏的基本要求－穩定性Q：系統方案提高穩定性的方法有哪些？嚴格的器件控制―穩定性保證（2）對于無源器件，主要考慮其功率要足夠大即可，對于有源器件一般選擇耐壓降額80％，電流降額70％，減少開關損耗，同時設計有足夠好的散熱方式，繼電器降額50％，這樣可以使元器件的壽命得以充分延長。維護簡單。模塊化的設計使得模塊維修時間小于1分鐘。所有主回路的備份設計，使得在線維護成為可能。鐵路信號對電源屏的基本要求－穩定性專業的技術服務―穩定性保證（3）服務也是產品的一部分，服務的宗旨是：提高用戶滿意度以用戶為中心，建立服務品牌建立完善的服務網絡向用戶提供專業化、標準化的服務；為用戶提供一攬子解決問題的措施，為用戶提供全方位的服務。鐵路信號對電源屏的基本要求－穩定性專業的技術服務―穩定性保證（4）提供電話咨詢、電話技術指導、投訴受理、遠程支持、現場支持及現場培訓、硬件支持（包括硬件維修和硬件更換）等。定期巡檢通過電話、網絡、現場支持等多種方式每月對線上使用的設備定期巡檢，防患與未然，保證設備的可靠運行。設備安裝提供現場培訓服務。鐵路信號對電源屏的基本要求－穩定性鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性

安全是對所有電器設備的基本要求。安全性包括三個方面：人身安全、設備安全和系統安全。人身安全保障是安全性中最基本的要求，此外還應該保證單臺用電設備和整個用電系統的安全運行。Q：安全性包括哪幾個方面？優化設計－安全性保證（1）符合鐵標要求采用合理的繼承性設計，經過良好的預研，降低設計風險。產品設計采用簡化設計，以保證電路、結構簡單。性能穩定性設計，產品在強度、輸出功率、耐壓等方面留出適當的余量，產品的調整部位工作在較寬的工作區；e.g.三極管工作范圍確定鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性安規設計－安全性保證（2）產品設計時放寬對輸入輸出的臨界要求，產品具有一定承受過載、過熱、電壓突變等外部環境變化的能力。E.g.變壓器上電沖擊鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性變壓器上電沖擊波形

鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性安規設計－安全性保證（3）元器件選用質量穩定的名牌廠家的器件，并且對元器件的電應力和溫度應力進行適當的降額，對部分器件作防瞬變設計，確保元器件的可靠性。鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性案例：某成熟產品在一段時間內，故障率直線上升，經查，所有設計、生產工藝、器件采購等環節均未發生改變；熱設計－安全性保證（4）熱設計，系統專業化熱設計元器件散熱、組件散熱及系統散熱綜合考慮風冷和自然冷散熱充分考慮風道自然冷散熱采用“煙囪”式風道，由系統內部通過冷熱空氣循環，形成負壓，利用空氣散熱；風冷散熱有模塊風冷和系統風冷兩種散熱方式；由于兩種風冷散熱方向不同，要注意風道設計的合理性；鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性熱設計－安全性保證（5）模塊采用自然冷設計,結構簡單，保證傳熱通路盡可能短，散熱面積盡可能大，減低熱阻，采用合理的布局，確保元器件的溫度設計合理。模塊通過適宜的電路拓撲形式，提高功率因數（可達0.99）和效率（可達90％以上），同時要進行功率器件的冗余設計、散熱方式、散熱面積和風道設計，確保模塊的工作可靠性,保證了自然冷的可靠實現。鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性容差設計－安全性保證（6）容差設計，產品設計時充分考慮溫度和使用環境變化對系統的影響，充分考慮零件、元器件的制造容差和溫漂的影響，對參數影響大的元器件選用低允差和高穩定的器件，通過合理的容差設計提高產品的可生產性和環境適應性。耐環境設計，電磁環境的抗干擾性，充分考慮到電網的復雜性，提高產品的耐電磁環境干擾，在設計中合理地利用屏蔽、接地、瞬態保護等設計方法，提高抗干擾能力。鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性防護設計－安全性保證（7）保護措施，設備結構符合安規的要求，保證維修人員隨意觸摸設備，不會接觸到帶電部位，保證維修人員的安全。有完善的輸入過欠壓、輸出過壓過流、模塊過溫、負載短路保護，保證工作可靠．鐵路信號對電源屏的基本要求－安全性特點一：阻燃設計注意：防護器件常見失效模式為短路空氣開關