列车行驶安全

引言

为管理当今的铁路交通，安全铁路交通管理系统需要实现高效、可靠的语音和数据传输，即使在电源电压下降或中断数毫秒 (ms) 的情况下也依然如此。EN 50155 标准详细规定了连续和瞬态输入电压的变化限值。虽然瞬态电压保护或箝位电路可以抑制高压尖峰，并且电压压降可以通过转换器的极低工作电压进行管理，但若电源电压完全中断 10 或 20 ms，则需要采用更复杂的解决方案，详情如本文所述。

应用案例概述

管理当今复杂的铁路通信系统不仅需要依靠列车通信网络 (TCN) 在列车内部进行通信，还需要在列车与中央基础设施控制系统（地面到列车）和其他列车（列车到列车）之间进行安全的语音和数据通信。在列车上安装基于全球移动通信系统 (GSM) 的无线电通信系统可以实现这种通信。

铁路车辆设备，如这种无线电通信系统，必须能够承受 EN 50155 等标准规定的苛刻环境、机械和电气条件。

系统面临的其中一项挑战是，要符合 EN 50155 标准规定的输入电压要求。列车所用的电压从 24 V、36 V、48 V、72 V、96 V 到 110 VDC 不等，连续工作电压在这些标称电压的 70% 至 125% 之间变化。此外，该标准还规定了电压短时波动要求，要能够在 100 ms 内降至标称电压的 60%，在 1 s 内升至标称电压的 140%。

我们以 24 V 系统为例。连续电源电压范围在 16.8 到 30 V 之间，并可在 100 ms 内降至 14.4 V，或在 1 s 内升至 33.6 V。24 V 至 12 V 转换器的绝对输入电压范围为 14.4 V 至 33.6 V。

如发生短路等故障，EN 50155 规定电压降至零的时间最长为 10 ms（EN 50155 的 S2 级标准）或最长为 20 ms（S3 级标准）。在此期间，系统必须保持不间断地工作，转换器的输出电压必须处于规定的公差范围内。

为了应对列车中所有不同的电源电压变化，客户希望系统能够在低至 14.4 V（24 V 的 60%）和高达 154 V（110 V 的 140%）的整个输入电压范围内工作。

输入电压范围

系统面临的另一项挑战是，要满足 EN 62368 安全标准规定的增强隔离要求，因为较高的输入电压会对人类带来危险。

客户联系 RECOM 寻求解决方案，RECOM 提供了 100 W 铁路电源转换器的半定制版本，满足了客户的所有要求。这款转换器已获得相关认证，可用于铁路应用并符合 EN 62368 标准规定的安全要求（在 2020 年取代以前的 EN 60950 标准）。RECOM 产品还具有另一个独特特性，即具有符合 EN 50155 S2 级电压中断要求的保持电路。该电路易于实现，并可确保系统即使在电压中断（持续 10 ms）期间仍能继续工作。

这种半定制转换器增加了一个附加引脚，用于驱动前面板上的电源正常指示灯。驱动工作状态 LED 灯时，LED 会显示转换器是否正常工作。

下一代无线电通信系统更为耗电，客户可以使用 RPA200 系列产品应对这一需求，该系列具有与 RPA100 系列相同的电气性能和认证。由于采用标准化半砖尺寸，现有设计能够针对不断增长的负载升级其功率预算（注意：同时需要相应增大保持电容），或者为开发面向未来的变体提供简单的开发路径。