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    轨道交通 电子 单板 强化 试验 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201710134495.0

    申请日:

    2017.03.08

    公开号:

    CN106802380A

    公开日:

    2017.06.06

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/00申请日:20170308|||公开
    IPC分类号: G01R31/00; G01R31/28 主分类号: G01R31/00
    申请人: 株洲中车时代电气股份有限公司
    发明人: 邵志和; 王鹏; 刘敏; 班立权; 张球红; 谭军祥; 贺寨; 王丽华; 陈乐生
    地址: 412001 湖南省株洲市石峰区时代路169号
    优先权:
    专利代理机构: 湖南兆弘专利事务所(普通合伙) 43008 代理人: 周长清;廖元宝
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201710134495.0

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.30|||2017.06.06

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种轨道交通电子单板强化试验方法,包括低温与振动相结合的第一综合试验,具体包括以下步骤:S01、首先,确定第一综合试验中的各个第一综合测试点,每个第一综合测试点均有对应的温度值和振动值;S02、在电子单板处于通电状态下,在每个第一综合测试点下保持第一预设时间,并对电子单板进行离线或在线测试;S03、完成全部第一综合测试点下的测试后,将电子单板置于调试环境条件下进行离线测试。本发明的轨道交通电子单板强化试验方法具有提高电子单板可靠性等优点。

    权利要求书

    1.一种轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在于,包括低温与振动相结合的第一
    综合试验,具体包括以下步骤:
    S01、首先,确定第一综合试验中的各个第一综合测试点,每个第一综合测试点均有对
    应的温度值和振动值;
    S02、在电子单板处于通电状态下,在每个第一综合测试点下保持第一预设时间,并对
    电子单板进行离线或在线测试;
    S03、完成全部第一综合测试点下的测试后,将电子单板置于调试环境条件下进行离线
    测试。
    2.根据权利要求1所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在于,在步骤S01中,
    确定六个第一综合测试点,对应的温度值分别为20%Tmin、40%Tmin、60%Tmin、80%Tmin
    和100%Tmin,振动值分别为20%Vmax、40%Vmax、60%Vmax、80%Vmax和100%Vmax,其中
    Tmin为电子单板的低温极限值,Vmax为电子单板的振动极限值,振动方向为垂直方向。
    3.根据权利要求1所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在于,在步骤S02中,
    试验过程中的温度速率为3℃/min~200℃/min。
    4.根据权利要求1至3中任意一项所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在
    于,在步骤S02中,在每个第一综合测试点下的第一预设时间内,先在对应温度值下保持一
    定时间后再进行振动,并在振动过程中对电子单板进行离线或在线测试。
    5.根据权利要求4所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在于,所述第一预设
    时间为1h。
    6.根据权利要求1至3中任意一项所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在
    于,在步骤S02之前,先在调试环境条件下进行预测试。
    7.根据权利要求6所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在于,所述调试环境
    条件下对应的温度为18℃~30℃,湿度为40%RH~70%RH。
    8.根据权利要求1至3中任意一项所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在
    于,还包括高温、振动和湿度相结合的第二综合试验,具体包括以下步骤:
    S11、首先,确定第二综合试验中的各个第二综合测试点,每个第二综合测试点均有对
    应的温度值、振动值和湿度值;
    S12、在电子单板处于通电状态下,在每个第二综合测试点下保持第二预设时间,并对
    电子单板进行离线或在线测试;
    S13、完成全部第二综合测试点下的测试后,将电子单板置于调试环境条件下进行离线
    测试。
    9.根据权利要求8所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在于,在步骤S11中,
    确定六个第二综合测试点,对应的温度值分别为20%Tmin、40%Tmin、60%Tmin、80%Tmin
    和100%Tmin,振动值分别为20%Vmax、40%Vmax、60%Vmax、80%Vmax和100%Vmax,湿度值
    为20%RHmax、40%RHmax、60%RHmax、80%RHmax和100%RHmax,其中Tmin为电子单板的低
    温极限值,Vmax为电子单板的振动极限值,振动方向为垂直方向,RHmax为湿度极限值。
    10.根据权利要求1至3中任意一项所述的轨道交通电子单板强化试验方法,其特征在
    于,还包括低温步进应力试验、高温步进应力试验、快速温变循环试验和振动步进应力试
    验。

    说明书

    轨道交通电子单板强化试验方法

    技术领域

    本发明主要涉及轨道交通技术领域,特指一种轨道交通电子单板强化试验方法。

    背景技术

    强化试验是一种通过加速应力的可靠性研制试验,作用是使产品设计得更为健
    壮,主要是通过施加步进应力,不断地加速激发产品的潜在缺陷,并进行改进和验证,使产
    品的可靠性不断提高,使产品的环境适应能力也得到提高。虽然目前可靠性试验是一种传
    统通用的模拟试验或可靠性试验,但是针对轨道交通电子单板进行强化试验时,试验时间
    长、效率低及费用大,仍缺乏具体有效的方法。

    发明内容

    本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一
    种有效提高电子单板工作可靠性的轨道交通电子单板强化试验方法。

    为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:

    一种轨道交通电子单板强化试验方法,包括低温与振动相结合的第一综合试验,
    具体包括以下步骤:

    S01、首先,确定第一综合试验中的各个第一综合测试点,每个第一综合测试点均
    有对应的温度值和振动值;

    S02、在电子单板处于通电状态下,在每个第一综合测试点下保持第一预设时间,
    并对电子单板进行离线或在线测试;

    S03、完成全部第一综合测试点下的测试后,将电子单板置于调试环境条件下进行
    离线测试。

    作为上述技术方案的进一步改进:

    在步骤S01中,确定六个第一综合测试点,对应的温度值分别为20%Tmin、40%
    Tmin、60%Tmin、80%Tmin和100%Tmin,振动值分别为20%Vmax、40%Vmax、60%Vmax、80%
    Vmax和100%Vmax,其中Tmin为电子单板的低温极限值,Vmax为电子单板的振动极限值,振
    动方向为垂直方向。

    在步骤S02中,试验过程中的温度速率为3℃/min~200℃/min。

    在步骤S02中,在每个第一综合测试点下的第一预设时间内,先在对应温度值下保
    持一定时间后再进行振动,并在振动过程中对电子单板进行离线或在线测试。

    所述第一预设时间为1h。

    在步骤S02之前,先在调试环境条件下进行预测试。

    所述调试环境条件下对应的温度为18℃~30℃,湿度为40%RH~70%RH。

    还包括高温、振动和湿度相结合的第二综合试验,具体包括以下步骤:

    S11、首先,确定第二综合试验中的各个第二综合测试点,每个第二综合测试点均
    有对应的温度值、振动值和湿度值;

    S12、在电子单板处于通电状态下,在每个第二综合测试点下保持第二预设时间,
    并对电子单板进行离线或在线测试;

    S13、完成全部第二综合测试点下的测试后,将电子单板置于调试环境条件下进行
    离线测试。

    在步骤S11中,确定六个第二综合测试点,对应的温度值分别为20%Tmin、40%
    Tmin、60%Tmin、80%Tmin和100%Tmin,振动值分别为20%Vmax、40%Vmax、60%Vmax、80%
    Vmax和100%Vmax,湿度值为20%RHmax、40%RHmax、60%RHmax、80%RHmax和100%RHmax,
    其中Tmin为电子单板的低温极限值,Vmax为电子单板的振动极限值,振动方向为垂直方向,
    RHmax为湿度极限值。

    还包括低温步进应力试验、高温步进应力试验、快速温变循环试验和振动步进应
    力试验。

    与现有技术相比,本发明的优点在于:

    本发明的轨道交通电子单板试验方法,针对轨道交通电子单板施加各种应力开展
    强化试验并提出相应的强化试验剖面和方法,从而更有效的激发产品故障,利用该试验使
    电子单板在早期研制阶段充分暴露其潜在缺陷,以提高其可靠性,有效降机车电子装置在
    全寿命周期内的维修成本,并确定其敏感应力极限工作条件,并通过分析确定其主要故障
    模式和薄弱环节,从而保证整个轨道交通电气设备的可靠性水平。

    附图说明

    图1为本发明的第一综合试验的强化试验剖面图。

    图2为本发明的第二综合试验的强化试验剖面图。

    图3为本发明的低温步进应力强化试验剖面图。

    图4为本发明的高温步进应力强化试验剖面图。

    图5为本发明的快速温变循环试验剖面图。

    图6为本发明的振动步进应力试验剖面图。

    图7为本发明的振动步进应力强化试验频谱图。

    具体实施方式

    以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

    如图1所示,本实施例的轨道交通电子单板强化试验方法,包括低温与振动相结合
    的第一综合试验,具体包括以下步骤:

    S01、首先,确定第一综合试验中的各个第一综合测试点,每个第一综合测试点均
    有对应的温度值和振动值;

    S02、在电子单板处于通电状态下,在每个第一综合测试点下保持第一预设时间,
    并对电子单板进行离线或在线测试;

    S03、完成全部第一综合测试点下的测试后,将电子单板置于调试环境条件下进行
    离线测试。

    本发明的轨道交通电子单板试验方法,针对轨道交通电子单板(电路板,如电源板
    或通讯板)施加各种应力开展强化试验并提出相应的强化试验剖面和方法,从而更有效的
    激发产品故障,利用该试验使电子单板早期研制阶段充分暴露其潜在缺陷,以提高其可靠
    性,有效降低机车电子装置在全寿命周期内的维修成本,并确定其敏感应力极限工作条件,
    并通过分析确定其主要故障模式和薄弱环节,从而保证整个轨道交通电气设备的可靠性水
    平。

    本实施例中,在步骤S01中,确定六个第一综合测试点,对应的温度值和振动值分
    别为(20%Tmin、20%Vmax)、(40%Tmin、40%Vmax)、(60%Tmin、60%Vmax)、(80%Tmin、
    80%Vmax)和(100%Tmin、100%Vmax),其中Tmin为电子单板的低温极限值,Vmax为电子单
    板的振动极限值,振动方向为垂直方向。当然,在其它实施例中,各第一综合测试点的个数
    也可取任意个,且各第一综合测试点的温度值可以在0%Tmin~100%Tmin之间取任意值,
    振动值在0%Vmax~100%Vmax之间取任意值。

    本实施例中,在步骤S02中,试验过程中的温度速率在3℃/min~200℃/min之间取
    值,具体可取3℃/min。

    本实施例中,在步骤S02中,在每个第一综合测试点下的第一预设时间内,先在对
    应温度值下保持一定时间后再进行振动,并在振动过程中对电子单板进行离线或在线测
    试;具体地,第一预设时间取1h,先温度保持0.5h,然后开始振动并进行在线测试,在线测试
    过程中记录每项测试项目的开始时间。

    本实施例中,在步骤S02之前,先在调试环境条件下进行预测试。其中调试环境条
    件下对应的温度为18℃~30℃,湿度为40%RH~70%RH。

    如图2所示,本实施例中,还包括高温、振动和湿度相结合的第二综合试验,具体包
    括以下步骤:

    S11、首先,确定第二综合试验中的各个第二综合测试点,每个第二综合测试点均
    有对应的温度值、振动值和湿度值;

    S12、在电子单板处于通电状态下,在每个第二综合测试点下保持第二预设时间,
    并对电子单板进行离线或在线测试;

    S13、完成全部第二综合测试点下的测试后,将电子单板置于调试环境条件下进行
    离线测试。

    本实施例中,在步骤S11中,确定六个第二综合测试点,对应的温度值分别为20%
    Tmin、40%Tmin、60%Tmin、80%Tmin和100%Tmin,振动值分别为20%Vmax、40%Vmax、60%
    Vmax、80%Vmax和100%Vmax,湿度值为20%RHmax、40%RHmax、60%RHmax、80%RHmax和
    100%RHmax,其中Tmin为电子单板的低温极限值,Vmax为电子单板的振动极限值,振动方向
    为垂直方向,RHmax为湿度极限值。当然,在其它实施例中,各第二综合测试点的个数也取任
    意个,且各第二综合测试点的温度值可以在0%Tmin~100%Tmin之间取任意值,振动值在
    0%Vmax~100%Vmax之间取任意值,湿度值在0%RHmax~100%RHmax之间取任意值。

    本实施例中,还包括低温步进应力试验、高温步进应力试验、快速温变循环试验和
    振动步进应力试验,下面对各试验进行详细说明:

    1、低温步进应力试验:

    低温步进应力试验的起始温度点为-26℃,结束温度点为-60℃或达到产品的工作
    极限。以5℃一个台阶变化。在每个温度台阶对电子单板进行离线或在线测试,而后将温度
    调节至单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH)下进行离线测试。图3为低温步进
    应力试验剖面,其中T1为试验调试时间,T2为温度保持时间(1h)。

    (1)该剖面的各台阶试验温度点为-25℃,-30℃,-35℃、-40℃,-45℃,-50℃,-55
    ℃,-60℃,以5℃一个温度台阶变化;试验过程的升温速率和降温速率均为3℃/min;

    (2)在整个试验过程中保持通电,控产品温度;

    (3)在单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH)下进行试验前预测试;

    (4)在各个试验温度点保温1小时,在0.5小时开始进行通电启动并进行在线测试,
    必须使被测试样机进行3次启动检测,在线测试过程中记录每项测试项目的开始时间;

    (5)每个温度台阶保温完成后回到常规环境,对电子单板进行离线或在线测试,离
    线测试环境为单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH);

    注:①低温步进应力试验温度在+5℃~-65℃之间取任意温度值,也就是剖面的各
    台阶试验温度点并不是固定为-25℃,-30℃,-35℃、-40℃,-45℃,-50℃,-55℃,-60℃这几
    个点,可以在+5℃~-65℃之间取任意温度值。②试验过程的升温速率和降温速率可以在3
    ℃/min~200℃/min之间取任意温度速率。

    2、高温步进应力试验

    依据《GB/T25119-2010轨道交通机车车辆电子装置》中的高温试验要求,高温步进
    强化试验的起始温度点为40℃,结束温度点为120℃或达到产品的工作极限;其中在关键温
    度点70℃附近以5℃一个台阶变化,在其它温度点以10℃一个台阶变化。在每个温度台阶对
    电子单板进行离线或在线测试,而后将温度调节至单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH
    ~70%RH)下进行离线测试或在线测试。

    高温步进应力试验剖面如图4所示,其中T1为试验调试时间,T2为温度保持时间
    (1h)。

    (1)该剖面的各台阶试验温度点为40℃,50℃,60℃,70℃,75℃,80℃,85℃,90℃,
    95℃,100℃,105℃,110℃,115℃和120℃,在70℃后温度台阶为5℃,在其它温度点均以10
    ℃一个台阶,试验过程的升温速率和降温速率均为3℃/min;

    (2)在整个试验过程中保持通电,控产品温度;

    (3)在单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH)下进行试验前预测试;

    (4)在各个试验温度点保温1小时,在0.5小时开始进行在线测试,在线测试过程中
    记录每项测试项目的开始时间;

    (5)每个温度台阶保温完成后回到常规环境,对电子单板进行离线或在线测试,离
    线测试环境为单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH);

    注:①高温步进应力试验温度在+30℃~1000℃之间取任意温度值,也就是剖面的
    各台阶试验温度点并不是固定为40℃,50℃,60℃,70℃,75℃,80℃,85℃,90℃,95℃,100
    ℃,105℃,110℃,115℃和120℃这几个点,可以在+30℃~1000℃之间取任意温度值。②试
    验过程的升温速率和降温速率可以在3℃/min~200℃/min之间取任意温度速率。

    3、快速温变循环试验

    快速温变循环试验根据高温步进应力试验和低温步进应力试验的结果来确定。

    快速温度变化应力试验剖面如图5所示,其中T1为试验调试时间,T2为温度保持时
    间(1h)。

    (1)取80%高温和低温工作应力极限水平或高温减5度,低温加5度;

    (2)以一定的温度变化速率进行温度循环试验,温度变化率取值依次为10℃/min,
    20℃/min,30℃/min,40℃/min,45℃/min,50℃/min,55℃/min,60℃/min,在40℃/min后温
    度台阶为5℃/min,在其它温度点均以10℃/min一个台阶;

    (3)在整个试验过程中通电,控产品温度;

    (4)在单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH)下进行试验前预测试;

    (5)各个高温和低温下分别保温1小时,在0.5小时开始进行在线测试,在线测试过
    程中记录每项测试项目的开始时间;

    (6)每个温度台阶保温完成后回到常规环境,对电子单板进行离线或在线测试,离
    线测试环境为单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH);

    注:①取高温和低温工作应力极限水平百分比可以在60%~100%之间任意数值,
    高温极限减去温度数值可以在0℃~50℃之间取任意温度值,低温极限增加温度数值可以
    在0℃~50℃之间取任意温度值;②试验过程的温度变化速率可以在3℃/min~200℃/min
    之间取任意温度速率。

    4、振动步进应力试验

    振动步进应力试验中振动方向包括垂向、横向和纵向。在每个方向,振动步进应力
    试验的起始量级0rms.,结束量级为5gr.m.s.或达到产品的工作极限,确定敏感方向和各个
    轴向的应力极限;在所有振动量级下以0.5gr.m.s.一个台阶变化,在每个振动台阶对电子
    单板进行离线或在线测试,而后将振动调节至单板调试环境条件下进行离线测试。

    在每个振动方向,振动步进应力试验剖面如图6,振动频谱见图7。

    (1)各台阶试验振动量级为0gr.m.s,0.5gr.m.s,1.0gr.m.s,1.5gr.m.s,2gr.m.s,
    2.5gr.m.s,3.0gr.m.s,3.5gr.m.s,4.0gr.m.s,4.5gr.m.s,5.0gr.m.s在所有振动量级下以
    0.5gr.m.s.一个台阶变化;

    (2)在整个试验过程通电,控产品温度;

    (3)在单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH)下进行试验前预测试;

    (4)各个试验振动量级保持15分钟或30分钟,振动开始后进行在线测试,在线测试
    过程中记录每项测试项目的开始时间;

    (5)每个振动量级完成后回到常规环境,对电子单板进行离线或在线测试,离线测
    试环境为单板调试环境条件(18℃~30℃,40%RH~70%RH);

    注:①振动步进应力试验振动量级在0gr.m.s~1000gr.m.s之间取任意振动量级,
    也就是剖面的各台阶试验振动量级并不是固定为0gr.m.s,0.5gr.m.s,1.0gr.m.s,
    1.5gr.m.s,2gr.m.s,2.5gr.m.s,3.0gr.m.s,3.5gr.m.s,4.0gr.m.s,4.5gr.m.s,5.0gr.m.s
    这几个点,可以在0gr.m.s~1000gr.m.s之间取任意振动量级;②振动持续时间可以在5~
    120分钟之间取任意时间值。

    以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的?;し段Р⒉唤鼍窒抻谏鲜鍪凳├?,
    凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的?;し段?。应当指出,对于本技术领域的
    普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的?;?br />范围。

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