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Back to topEN50155環境可靠度測項改版比較
一般電子設備元件若要應用於鐵道車輛上，需要對於電子元件進行安全規範及可靠度等相關驗證，大多會參考EN 50155規範內定義的測試項目。EN 50155內容涵蓋了電子設備的操作、設計、構造和測試條件，以及對於合格、可靠的設備所需具備的基本硬體與軟體的要求。目前此規範最新版為2017年修訂，與前一版2007年的內容在各章節對於術語的定義、測試的需求項目及測試條件等皆有作一些更動，本文以下主要會針對2017版本及2007版本在環境可靠度相關測項主要的變化加以比較與說明。
1. Ver.2007與Ver.2017測試項目比較
下表1為EN 50155 Ver. 2007與Ver. 2017的測試項目表，內容包含外觀檢查、電性測試、安規、可靠性評估等測項。其中，評估環境影響的可靠度測項於Ver. 2007 有6項，而在Ver. 2017有7項，基本上兩個版本的環境可靠度測項大致相同，但其中某些測試方法有所變動。Ver. 2017額外增加的測項為”Rapid Temperature variation test”，接下來會一一介紹各環境可靠度測項的目的及方法。
| No. | Ver.2007 | Ver.2017 | ||||
| Test Item | Type | Routine | Test Item | Type | Routine | |
| 1 | Visual Inspection | M | M | Visual Inspection | M | M |
| 2 | Performance Test | M | M | Performance Test | M | M |
| 3 | Cooling Test | M | O | Power Supply Test | M | O |
| 4 | Dry Heat Test | M | O | Insulation Test | M | M |
| 5 | Damp Heat Test | O | O | Low Temperature Storage Test | O | NA |
| 6 | Supply Overvoltages | M | O | Low Temperature Start-up Test | M | O |
| 7 | Surges, Electrostatic Dischange and Transient Burst Susceptibility Test | M | O | Dry Heat Test | M | O |
| 8 | Radio Interference Test | O | O | Cyclic Damp Heat Test | M | O |
| 9 | Insulation Test | M | M | Salt Mist Test | O | NA |
| 10 | Salt Mist Test | O | O | Enclosure Protection Test (IP Code) | O | O |
| 11 | Vibration, Shock and Bump Test | M | O | EMC Test | M | O |
| 12 | Watertightness Test | O | O | Vibration and Shock Test | M | NA |
| 13 | Equipment Stress Screening | O | O | Equipment Stress Screening Test | O | O |
| 14 | Low Temperature Storage Test | O | O | Rapid Temperature Variation Test | O | NA |
|
Note 1: Test marked "M" are mandatory Note 2: Test marked "O" are subject to contact agreement between the user and the supplier. Note 3: Test marked "NA" are not applicable. |
||||||
2. EN 50155 環境可靠度測項
對於EN 50155 Ver. 2007以及Ver.2017兩個版本環境相關的可靠度測項，其中有些測試項目的名稱與方法有做一些修改，兩個版本測試項目的對應如下表2:
| No. | Ver. 2007 | Ver. 2017 | |
| 1 | Cooling Test | <===> | Low Temperature Start-up Test |
| 2 | Low Temperature Storage Test | <===> | Low Temperature Storage Test |
| 3 | Damp Heat Test, Cyclic | <===> | Cyclic Damp Heat Test |
| 4 | Dry Heat Test | <===> | Dry Heat Test |
| 5 | Salt Mist Test | <===> | Salt Mist Test |
| 6 | Vibration, Shock and Bump Test | <===> | Vibration and Shock Test |
| 7 | - | <===> | Rapid Temperature Vibration Test |
- Cooling test←→Low temperature start-up test
電，僅在低溫駐留時間結束通電確認功能正常(低溫狀態下)即開始回復常溫。而在Ver. 2017裡的規定是低溫穩定2小時以上後，需接續通電一段時間確認功能正常後，最後才關電並回復常溫，Ver. 2017”Low temperature start-up test”測試方法示意圖如下圖1。
| Class | Equipment Operating Temperature Range (°C) |
| OT1 | -25 ~ +55 |
| OT2 | -40 ~ +55 |
| OT3 | -25 ~ +70 |
| OT4 | -40 ~ +70 |
| OT5 | -25 ~ +85 |
| OT6 | -40 ~ +85 |
- Low temperature storage test
此測項是在驗證產品於低溫儲存環境下的承受能力，參考自EN 60068-2-1(test Ab)，在此次改版中測試條件維持不變。測試方式是在低溫-40℃下駐留至少16小時以上，待回復常溫後才進行功能確認。
- Damp heat test, cyclic←→Cyclic damp heat test
此測項是為了評估產品對操作環境溫溼度變化的承受能力。在Ver. 2007與Ver. 2017中兩個版本的測試方法相同，唯一的差異在於此測項在Ver. 2007中屬於選擇性的可靠度測項，測試與否可由客戶與廠商之間協議，而在Ver. 2017中此測項則為必測項目。
此測項參考EN 60068-2-30(test Db)，試驗過程不通電，測試條件如下:
溫度 : 25℃ & 55℃
循環數 : 2 cycles
時間 : 2 x 24 hours
Damp heat test示意圖如下:
- Dry heat test
此測項是在評估產品於高溫運作的乾熱環境下其性能表現，根據產品應用於鐵道車輛上不同的位置與設備條件，再由上表3選擇溫度測試條件。此測項於Ver. 2007測試方法僅有一種，而在Ver. 2017 則可分成3種測試方式，原先Ver. 2007的測試方法相當於Ver. 2017 其中Cycle B的測試條件。Ver. 2017 Dry heat test的3種模式須依據使用需求，結合上表3及下表4的溫度條件，執行cycle A /B /C其中一項，三種模式示意圖如下:
| Class | Switch-on extended operating temperature (duration: 10 mins) | Thermal Test Cycle |
| ST0 | No Switch-on extended operating temperature | Test Cycle A |
| ST1 | OTx+15°C | Test Cycle B |
| ST2 | OTx+15°C | Test Cycle C |
| Note 1: "OTx+15°C corresponds to (maxium temperature of "Otx" operating temperature rande of table 3)+(15°C) and only for "Otx"with "x"=1, 2, 3, 4. Note 2: Class ST1 and ST2 do not apply to classes OT5 and OT6. (unless otherwise, the requirement of class ST1 apply) | ||
- Salt mist test
此項測試是用來驗證材料表面鍍層的品質。在Ver. 2007與Ver. 2017兩版本中此測項無太大差異，參考自EN 60068-2-11(test Ka)，使用5%的NaCl溶液在35℃的密閉空間持續對待測物噴灑，最終確認材料表面是否有腐蝕、缺損。兩版本之間唯一的差異在於Ver. 2017裡鹽霧噴灑時間為48小時，而Ver. 2007有4個噴灑時間條件可供選擇，分別如下:
Class ST1 : 4小時
Class ST2 : 16小時
Class ST3 : 48小時
Class ST4 : 96小時
- Vibration, shock and bump test←→Vibration and shock test
此測項包含振動測試與衝擊試驗，由於鐵路車輛在運行環境下會受到振動與衝擊，為了確保設備的品質合乎要求，所以必須承受合理的持續時間測試，此測試模擬了整個預期使用壽命內的使用條件。在Ver. 2007與Ver. 2017中測試方法並無差異，皆是參考自EN 61373。
振動測試根據產品應用在車體的不同部位而有不同的振動條件，但皆為隨機振動，其中又分為Functional random vibration以及Long-life random vibration。Functional random vibration主是為了驗證操作能力而不是性能表現，僅是用來證明設備可以正常使用。而Long-life random vibration則是經由較長時間以及更嚴苛的振動條件來驗證產品耐振動的承受能力，但測試過程中無須通電。兩種隨機振動的條件如下表5與表6:
衝擊測試在此規範中是使用半正弦波的波形進行衝擊，根據安裝於車體的使用位置亦會有不同的衝擊加速度及作用時間，如下表7:
- Rapid Temperature variation test
此測項為Ver. 2017新增的環境可靠度測項，主要是模擬火車行駛過程中，可能會因環境的影響而產生快速的溫度變化。關於此測項的實驗方法，規範內並無明確定義，而是由客戶與廠商之間共同討論實驗條件，屬於選擇性的測項。
結論
EN 50155適用於軌道車輛上所有安裝、控制、調節、保護與供電等電子設備，對於合格、可靠的電子設備基本硬件與軟件要求，建立了諸多測試項目，提供供應商與使用者之間對於產品的品質與安全的追求一個具體的參考依據。在Ver. 2007與Ver. 2017兩個版本中訂定的環境影響的可靠度測項大致相同，因軌道車輛在運行時會受到環境的溫度變化，所以在Ver. 2017新增” Rapid Temperature variation test“可靠度測項。另外，在Ver. 2017版本裡對於測試條件也有更明確的定義與圖解說明，使測試者能夠更清楚地執行實驗。
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