可靠的铁路系统，这些都必不可少！

用于铁路交通的电子元器件必须经受温度变化、电磁干扰和振动等诸多严苛条件，而且要具备长达数年甚至数十年的使用寿命。

虽然机械磨损并不是电子元器件面临的主要问题，但在铁路应用的恶劣环境中，电气连接、PCB和电缆都更容易老化，因而必须开展长时间的广泛测试才能确保使用寿命。这些预防措施成本高昂，尤其是铁路领域的供应商还必须确保来自代工厂的元器件也得到检查。EN 50155标准对此进行了全面的规定，此外AREMA标准（美国铁路工程与维护标准）也是必须采用的。

该标准规定电压转换器（L4级）必须确保20年正常使用，其一年定义为350至360天，每天工作时间为16至24小时。每次中断和更换都会增加系统成本。随着时间的推移，电解电容器等元件会因电介质干涸而老化，甚至半导体的特性也会发生变化。光耦合器的电流传输比（CTR）或绝缘体的绝缘性能就是一个例子。

另一个相关规范是IEC 61373，它规定了对用于铁路车辆的设备进行测试的要求，这些设备随后会因铁路运行环境的性质而受到振动和冲击。

此外，铁路应用中的元器件还必须满足特定的防火标准。EN 45545分三部分对铁路应用进行了说明。其中，EN 45545-1包含基本定义以及轨道车辆分类的一般规则，EN 45545-2描述了不同危险等级（HL1、HL2和HL3）的材料要求，EN 45545-3描述了防火屏障的耐火要求。

针对电源的检查清单

在铁路应用中，电源设备在任何情况下都必须能提供稳定可靠的电力，无论是为了运输用途还是为旅客提供方便。为此，有诸多因素都是需要考虑的，例如：

输入电压范围

电源电压种类繁多，而且千变万化。观察一下常用的电池就会发现，仅仅这些电池的电压，就有24V、28V、36V、48V、72V、96V和110V，因而适合铁路应用的电源必须对电压波动有较大的承受能力。

例如，Bel Power Solutions的RFT高性能隔离式DC-DC转换器就具备12:1的输入电压范围（14V至160V）。

图1：RFT系列提供宽输入电压范围的10W、20W和30W单输出选项，符合EN 50155和AREMA行业标准

工作温度范围

铁路电子设备会受到高温、霜冻和高湿度的影响，而且这些影响在一天内和一年四季中都会有显著变化。

抗振性

在调车过程中，高达5G的加速度并不少见。更严重的问题是在行驶过程中持续的振动应力，会导致机械疲劳，致使模块发生故障。EN 61373就是为防止此类故障而制定的，规定了铁路应用中使用的电源必须能够承受的低振动和冲击强度。RQB-50Y 50W隔离式DC-DC转换器就是为满足这些要求而设计的，它采用了行业标准的1/4砖封装和引脚排列。

EMC性能

即使在非常不利的电磁环境中，铁路电子设备也必须能够正常工作。一方面，它们暴露在电机和变压器产生的强磁场中；另一方面，它们还必须承受受电弓发出的干扰。

此外，旅客携带的手机和笔记本电脑也会成为数量众多的额外干扰源。而易受影响的部件，如驱动组件、电机控制单元和显示器等，都不能因为这些干扰源的存在而导致功能受到影响。

为此，EN 50155反复引用了并列标准EN 50121-3-2“铁路应用—电磁兼容性—机车车辆—设备”，该标准对辐射和传导干扰规定了明确的限制，并对抗过压和抗瞬态干扰提出了严格要求。要满足这些EMC要求，就需要使用EMC滤波器来保护DC/DC转换器，并吸收任何传导辐射。

绝缘

为保护人员、旅客、机车车辆和环境，有必要采用加强绝缘层或双重绝缘层。Bel Power Solutions的RDT-6Y系列6W DC-DC转换器具有3kVAC的I/O隔离测试电压和220µF至1,000µF的电容负载范围。

如果要对机车车辆部件重新认证，就需要付出高昂的成本和支出。EMC（EN 50121-3-2）振动和冲击（EN 61373），防火（EN 45545-2），系统设计变更等方面的型式认证，对于铁路供应商而言是一项巨大的负担。

结语

铁路技术对长寿命的要求，以及这些应用的具体需求，给系统设计人员带来了各种困难。由可靠的制造商和分销商提供周密的规划和长期的支持，对于成功实现可靠的铁路系统而言是必不可少的。

来源：贸泽电子