RECOM和PCS在铁路应用的方面

数据是现代铁路基础设施的核心。货运列车和客运列车都需要强大的通信功能，以便在机车车辆系统之间、列车之间以及列车和控制中心之间传输位置数据。此外，现代旅客列车还配备了便利和娱乐功能，如互联网接入，信息显示屏，充电插座和自动售货机。

由于这些用例的多样性，铁路网络使用多种有线和无线标准。有线标准包括CAN总线（为汽车内部网络开发）和工业现场总线标准的派生;例如，ProfiNet 和工业以太网 （IE） 网络（例如，Cat 5e、Cat 6 和 Cat 7）正在变得普遍，以太网供电 （PoE） 技术也越来越多地被采用。

无线标准包括商用蜂窝系统（3G/4G/LTE/5G）或定制系统，如用于欧洲铁路交通管理系统（ERTMS）的GSM-R标准。对于中程和短程通信，也可以使用低功耗无线电，如洛拉万或WiFi（IEEE802.11a / b / g / n / ac）。

数据通信系统必须满足苛刻的要求

这些通信网络在列车的运行和乘客的体验质量中起着至关重要的作用。由于铁路设备具有典型的20年使用寿命，因此通信系统必须非常可靠且易于更新。

然而，这是一个重大挑战。铁路环境压力很大，温度变化极大（-40°C至+85°C），长期冲击和振动，并暴露在不受控制的EMC环境中。因此，用于铁路数据通信系统的电源必须满足严格的性能标准，例如：

EN 50155铁路应用—机车车辆上使用的电子设备

EN 61373机车车辆设备—冲击和振动测试

EN 50121-3-2电磁兼容性—机车车辆—设备

EN 50124-1隔离协调—机车车辆—设备

EN 50125-1环境条件—机车车辆—设备

EN 45545-2铁路车辆的防火

例如，标准EN 61373定义了轨道环境中的冲击、振动和温度水平，具体取决于安装类别。这些水平范围从转向架上最严重到更良性的区域，例如安装在外壳内的车身（1类，B类）。标准EN 50125-1涵盖高温浸泡，盐雾和热循环。该标准符合高加速寿命测试（HALT），这是冲击/振动和环境温度（非强制性）的组合。

为了满足这些苛刻的标准，RECOM 电源和 RECOM 电源控制系统 （PCS） 的产品通过了测试，包括使用内部振动测试设备进行全面性能表征。

DC/DC 转换器可处理不可预测的电源浪涌和电压下降

DC/DC转换器是通信系统配电系统的关键部分。铁路机车车辆采用直流配电系统，以便在发电机或受电弓发生故障时使用电池来维持电力。

最新版本的EN 50155定义了七种不同的标准化直流电压，尽管110 VDC最常用于客运列车。尽管如此，24V至72VDC电压仍然非常普遍，并且在全球范围内运行，最常用于轻轨，有轨电车和无轨电车。

为了满足标称输入电压的这些要求，铁路应用开发人员选择了 4：1 转换器，例如 RECOM 的 RP20-FR 和 RP40-FR 系列，因为它们仅通过三种不同的转换器型号即可覆盖整个标称输入电压范围。

然而，铁路直流电源远非清洁的电压源。标准EN 50155允许在正常操作中变化+25%/-30%，在100ms内下降到60%，不允许“功能偏差”，在一秒钟内为标称值为125%至140%，而不会降低性能。为了涵盖这些变化，110V系统的DC/DC转换器通常必须在66至154VDC范围内工作。

此外，根据 EN 61000-4-x 系列标准的定义，系统电源轨上也存在快速瞬态过电压，要求电源能够处理高达 160 至 200V 的额外电压。

此外，还可能发生完全的供应损失。在这方面，EN 50155定义了以下两类中断：常见的10ms（S2）和最坏情况20ms输入短路，性能不下降（S3）。对于某些设备，电源转换期间的中断时间为 30 ms（C2 类）。

轨式 DC/DC 转换器的规格有时包括符合 UK RIA 12 标准，该标准定义了在 110 V 系统中高达 385 V 且持续 20 ms 的更高能量浪涌。

用于铁路数据网络应用的 RECOM 直流/直流转换器

用于数据通信的电源范围可以从为包含传感器和WLAN节点的模块供电的低功耗DC/DC转换器到必须处理车辆段机车车辆系统需求的高功率轨道旁安装。

如上所述的低功耗 WLAN 系统可由 DC/DC 转换器（如 RP08-AW 系列）提供，该转换器可提供高达 8 W 的稳压功率。该功能通过 EN 50155 认证系列具有 4：1 的输入电压范围和 1.6kVDC 隔离。此外，它还具有高达 88% 的效率，外加过载保护 （OLP）、过压保护 （OVP） 和短路保护 （SCP）。

“砖”格式 DC/DC 转换器在大功率铁路应用中很受欢迎。示例包括 RPxxx-RW 和 RPxxxRUW 系列，其器件在 12：1 的输入范围内工作，标称值涵盖 24 至 110VDC 的所有电源轨标准，包括浪涌和掉电。RECOM通过其外部电路的设计建议来支持这一点。

根据预期的用例计算功率预算非常重要。PoE 节点（如 IP 摄像机）的典型功耗约为 7–8W。对于具有六个此类节点的车厢，指示的总PoE输出预算为60W。

确保选择合适的 DC/DC 转换器，以便为正常运行提供足够的输出功率，同时考虑系统功率要求和输出功率预算。请记住，在高工作温度条件下，DC/DC 转换器的输出功率降额需要考虑在内。

此外，系统电压也因所选网络而异。例如，CAN总线是一个5伏系统;因此，IEEE 802.3at PoE标准可以使用从42.5到57VDC。

RECOM 和 PCS 满足一系列铁路要求

RECOM 和 PCS 拥有广泛的坚固型符合 EN 50155 标准的 DC/DC 转换器产品组合，并为铁路应用提供交钥匙解决方案，从低功耗 （8–240W） 模块到高达 10kW 的电源，并提供定制服务。

机箱安装格式也很常见;在这方面，RECOM/PCS提供从40W到1kW的即插即用解决方案。这些“机器解决方案”是完全符合铁路标准的系统电源解决方案，不会造成任何影响。RECOM 的 RMD 500W 和 RMSD 1kW 等级是冗余 n+1 功率单元的完美解决方案，适用于安全可靠的机车车辆应用。

另一个例子是（40/75 W）150–300W加固型RMD系列，其12：1范围24V–110VDC输入，完全符合EN 50155和上面列出的所有子相关标准。这些“即用型”装置无需任何外部电路，并配备了超宽范围输入 14，4–154V/170V、升压电源、EMC/干扰保护、主动浪涌电流限制、主动输入反极性保护、保持时间 （S2）、基于 OVC3 和 PD2 的增强隔离、可微调输出和输出 ORing 二极管等功能。

基于典型值 95% 的出色整体效率和精密的热设计，这些装置可在 -40 至 +85°C 的 OT4+ST1&ST2 条件下以自然对流运行，而不会降额，并允许任何安装位置。环保型RMD产品系列设计无封装;因此，与灌封产品相比，重量大大减轻。

此外，PCS 产品组合还包括机架式 AC/DC 和 DC/DC 转换器，适用于轨道车辆和轨道旁应用，从低功率到 18 kW，带直流、单相或三相交流输入。电池充电器系列采用模块化概念设计。在1.5kW，5kW或18kW等级中，所有单元都是可级联的，可以并联运行以提高可用性和可靠性;此外，它们是冗余 n+1 动力装置的理想解决方案，适用于安全可靠的机车车辆应用。电池充电器具有出色的效率和功能特性，如温度调节输出电压和模拟或数字接口。符合 EN 50155 标准的 300W AC/AC 逆变器也可提供 30 至 600Hz 之间的可调输出频率。

符合铁路标准的现成 DC/DC 转换器和电源为传感器、数据通信系统和集中式系统提供从瓦特到千瓦的电源提供了一条经济高效且简单的路线。

对于定制设计，RECOM和PCS在铁路应用方面都有悠久的历史，提供全面的工程支持，详细的环境合规性报告和EMC评估。提供参考设计，包括 EN 50121-3-2 符合 24–48V 或 72–110VDC 标称输入电压转换器所需的 EMI 滤波等功能。

审核编辑：彭静