Eckdaten

Was es beim Thema Stoß- und Vibrationsfestigkeit zu berücksichtigen gilt, ist das Thema des ersten Artikels einer Trilogie von Heitec. Was gilt es zum Thema EMV zu beachten und welche weiteren Kriterien spielen eine Rolle, sind die Themen der folgenden beiden Fachbeiträge in unseren nächsten Ausgaben.

Bei den Baugruppenträgern handelt es sich in vielen Fällen um Electronic-Packaging-Lösungen, die den anspruchsvollen Anforderungen im Bereich mobiler Verkehrstechnik und den dort vorherrschenden Umgebungsbedingungen gerecht werden müssen, wie beispielsweise in der Bahntechnik. Denn bei den heftigen Bewegungen um die drei Raumachsen im Bahneinsatz kommt es zu starken Vibrations-, Rüttel- und Schockbelastungen, bei denen die Gehäusetechnik die eingebaute Elektronik und Elektrik optimal schützen muss. Überall, wo Menschenleben zu schützen sind, hat Sicherheit höchste Priorität und die in den Normen geforderten Vorgaben für Elektronik und ihre „Verpackung“ sind entsprechend hoch gesteckt.

Während bei stationären Anwendungen oft einfachste Bauweisen und eine dementsprechend moderate Stabilität genügen, müssen bei Baugruppenträgern für mobile Anwendungen oft verschiedene Verstärkungsaspekte berücksichtigt werden, um eine hohe Festigkeit – und damit einhergehend eine hohe Stabilität – zu gewährleisten. Durch hohe Stoß- und Vibrationsbelastungen kann es zu immensen Störungen der sensiblen Elektronik im Bahnbereich kommen. Deshalb gibt es zusätzlich zu den internationalen Normen in Bezug auf Stoß und Vibration, mechanische Stabilität sowie elektromagnetische Verträglichkeit auch spezifische Bahn-Normen, um den besonderen Anforderungen im Bahnverkehr Genüge zu tragen. Neben den internationalen Normen für Bahnanwendungen elektrischer Einrichtungen auf Schienenfahrzeugen, wie der EN 50155, gibt es auch nationale Normen, wie beispielsweise für die französische Bahn die NF F67-021 und die NF F60-002. Die Umweltnorm IEC 61587 definiert ebenfalls Belastungswerte und Sicherheitsaspekte für starke statische und dynamische Beanspruchungen. Bei europäischen Normen sind die Anforderungen der in den Vorgaben beschriebenen Normwerte am höchsten, weshalb andere Länder wie China oder Brasilien auf europäische Normen zurückgreifen und ähnliche Anforderungen formulieren.

Anforderungen der Bahn-Normen

Bild 1: Baugruppenträger in der Bahntechnik müssen hohen Anforderungen genügen.

Bild 1: Baugruppenträger in der Bahntechnik müssen hohen Anforderungen genügen. Heitec

In der EN 50155, der Bahn-Norm die im europäischen Raum am meisten Anwendung findet, werden die Anforderungen für Elektronik im Zug so vorgegeben, dass eine Funktionsfähigkeit von 24 Stunden am Tag über 20 Jahre oder entsprechend in etwa 175.000 Stunden sichergestellt wird. Die Vorgaben der Norm sind also durchaus anspruchsvoll. Für Stoß und Vibration beschreibt die Norm Testmethoden und Grenzwerte, die in der EN 61373 näher definiert sind. Diese Grenzwerte reichen je nach Einbauort und Belastungsrichtung bis zu 100 g am Radsatz, wo die höchste Belastung im Einsatz herrscht. Die EN 50155 enthält allerdings nicht nur Vorgaben für mechanische Belastungen. Sie definiert weiterhin einen Bereich der Umgebungstemperatur, der von -40 bis +85 °C reicht und somit auch Extremsituationen abbildet. Weiterhin gibt sie geforderte Feuchtewerte vor, die mit zum Teil 95 Prozent relativer Feuchte so anspruchsvoll sind, dass in den meisten Fällen wasserdichte Gehäuse oder schutzlackierte Baugruppen zum Einsatz kommen müssen.

Die Umweltnorm DIN EN 61587 beschreibt ebenfalls Prüfbedingungen und die entsprechenden Werte von mechanischen Komponenten elektronischer Einrichtungen. In Teil 1 werden klimatische und mechanische Prüfungen sowie Sicherheitsaspekte für Schränke, Gestelle, Baugruppenträger und Einschübe beschrieben. Im zweiten Teil finden sich sämtliche Vorgaben für Erdbebentests und der dritte Teil beschäftigt sich mit Funktionstests der elektromagnetischen Abschirmung. Die in der DIN EN 61587 geforderten Werte sind in weiten Teilen noch anspruchsvoller als die in der EN 50155 beschriebenen Werte, weshalb sie bei Anwendungsfällen mit extremen Beanspruchungen häufig Gebrauch findet.

Weitere länderspezifische Normen, wie zum Beispiel die französischen Bahnnormen NF F 67-012 und NF F 60-002 beschreiben ähnliche Prüfverfahren und entsprechende Werte, wie die bereits erläuterten europäischen Normen. Sie handeln von mechanischen Tests von Einschüben und Baugruppenträgern für französische Schienenfahrzeuge (SNCF).

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