數(shù)據(jù)是現(xiàn)代鐵路基礎(chǔ)設(shè)施的核心。貨運(yùn)列車和客運(yùn)列車都需要強(qiáng)大的通信功能，以便在機(jī)車車輛系統(tǒng)之間、列車之間以及列車和控制中心之間傳輸位置數(shù)據(jù)。此外，現(xiàn)代旅客列車還配備了便利和娛樂功能，如互聯(lián)網(wǎng)接入，信息顯示屏，充電插座和自動(dòng)售貨機(jī)。

由于這些用例的多樣性，鐵路網(wǎng)絡(luò)使用多種有線和無線標(biāo)準(zhǔn)。有線標(biāo)準(zhǔn)包括CAN總線（為汽車內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)開發(fā)）和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的派生;例如，ProfiNet 和工業(yè)以太網(wǎng) （IE） 網(wǎng)絡(luò)（例如，Cat 5e、Cat 6 和 Cat 7）正在變得普遍，以太網(wǎng)供電 （PoE） 技術(shù)也越來越多地被采用。

無線標(biāo)準(zhǔn)包括商用蜂窩系統(tǒng)（3G/4G/LTE/5G）或定制系統(tǒng)，如用于歐洲鐵路交通管理系統(tǒng)（ERTMS）的GSM-R標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于中程和短程通信，也可以使用低功耗無線電，如洛拉萬或WiFi（IEEE802.11a / b / g / n / ac）。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)必須滿足苛刻的要求

這些通信網(wǎng)絡(luò)在列車的運(yùn)行和乘客的體驗(yàn)質(zhì)量中起著至關(guān)重要的作用。由于鐵路設(shè)備具有典型的20年使用壽命，因此通信系統(tǒng)必須非常可靠且易于更新。

然而，這是一個(gè)重大挑戰(zhàn)。鐵路環(huán)境壓力很大，溫度變化極大（-40°C至+85°C），長(zhǎng)期沖擊和振動(dòng)，并暴露在不受控制的EMC環(huán)境中。因此，用于鐵路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的電源必須滿足嚴(yán)格的性能標(biāo)準(zhǔn)，例如：

EN 50155鐵路應(yīng)用—機(jī)車車輛上使用的電子設(shè)備

EN 61373機(jī)車車輛設(shè)備—沖擊和振動(dòng)測(cè)試

EN 50121-3-2電磁兼容性—機(jī)車車輛—設(shè)備

EN 50124-1隔離協(xié)調(diào)—機(jī)車車輛—設(shè)備

EN 50125-1環(huán)境條件—機(jī)車車輛—設(shè)備

EN 45545-2鐵路車輛的防火

例如，標(biāo)準(zhǔn)EN 61373定義了軌道環(huán)境中的沖擊、振動(dòng)和溫度水平，具體取決于安裝類別。這些水平范圍從轉(zhuǎn)向架上最嚴(yán)重到更良性的區(qū)域，例如安裝在外殼內(nèi)的車身（1類，B類）。標(biāo)準(zhǔn)EN 50125-1涵蓋高溫浸泡，鹽霧和熱循環(huán)。該標(biāo)準(zhǔn)符合高加速壽命測(cè)試（HALT），這是沖擊/振動(dòng)和環(huán)境溫度（非強(qiáng)制性）的組合。

為了滿足這些苛刻的標(biāo)準(zhǔn)，RECOM 電源和 RECOM 電源控制系統(tǒng) （PCS） 的產(chǎn)品通過了測(cè)試，包括使用內(nèi)部振動(dòng)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行全面性能表征。

DC/DC 轉(zhuǎn)換器可處理不可預(yù)測(cè)的電源浪涌和電壓下降

DC/DC轉(zhuǎn)換器是通信系統(tǒng)配電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。鐵路機(jī)車車輛采用直流配電系統(tǒng)，以便在發(fā)電機(jī)或受電弓發(fā)生故障時(shí)使用電池來維持電力。

最新版本的EN 50155定義了七種不同的標(biāo)準(zhǔn)化直流電壓，盡管110 VDC最常用于客運(yùn)列車。盡管如此，24V至72VDC電壓仍然非常普遍，并且在全球范圍內(nèi)運(yùn)行，最常用于輕軌，有軌電車和無軌電車。

為了滿足標(biāo)稱輸入電壓的這些要求，鐵路應(yīng)用開發(fā)人員選擇了 4：1 轉(zhuǎn)換器，例如 RECOM 的 RP20-FR 和 RP40-FR 系列，因?yàn)樗鼈儍H通過三種不同的轉(zhuǎn)換器型號(hào)即可覆蓋整個(gè)標(biāo)稱輸入電壓范圍。

然而，鐵路直流電源遠(yuǎn)非清潔的電壓源。標(biāo)準(zhǔn)EN 50155允許在正常操作中變化+25%/-30%，在100ms內(nèi)下降到60%，不允許“功能偏差”，在一秒鐘內(nèi)為標(biāo)稱值為125%至140%，而不會(huì)降低性能。為了涵蓋這些變化，110V系統(tǒng)的DC/DC轉(zhuǎn)換器通常必須在66至154VDC范圍內(nèi)工作。

此外，根據(jù) EN 61000-4-x 系列標(biāo)準(zhǔn)的定義，系統(tǒng)電源軌上也存在快速瞬態(tài)過電壓，要求電源能夠處理高達(dá) 160 至 200V 的額外電壓。

此外，還可能發(fā)生完全的供應(yīng)損失。在這方面，EN 50155定義了以下兩類中斷：常見的10ms（S2）和最壞情況20ms輸入短路，性能不下降（S3）。對(duì)于某些設(shè)備，電源轉(zhuǎn)換期間的中斷時(shí)間為 30 ms（C2 類）。

軌式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的規(guī)格有時(shí)包括符合 UK RIA 12 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了在 110 V 系統(tǒng)中高達(dá) 385 V 且持續(xù) 20 ms 的更高能量浪涌。

用于鐵路數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的 RECOM 直流/直流轉(zhuǎn)換器

用于數(shù)據(jù)通信的電源范圍可以從為包含傳感器和WLAN節(jié)點(diǎn)的模塊供電的低功耗DC/DC轉(zhuǎn)換器到必須處理車輛段機(jī)車車輛系統(tǒng)需求的高功率軌道旁安裝。

如上所述的低功耗 WLAN 系統(tǒng)可由 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（如 RP08-AW 系列）提供，該轉(zhuǎn)換器可提供高達(dá) 8 W 的穩(wěn)壓功率。該功能通過 EN 50155 認(rèn)證系列具有 4：1 的輸入電壓范圍和 1.6kVDC 隔離。此外，它還具有高達(dá) 88% 的效率，外加過載保護(hù) （OLP）、過壓保護(hù) （OVP） 和短路保護(hù) （SCP）。

“磚”格式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器在大功率鐵路應(yīng)用中很受歡迎。示例包括 RPxxx-RW 和 RPxxxRUW 系列，其器件在 12：1 的輸入范圍內(nèi)工作，標(biāo)稱值涵蓋 24 至 110VDC 的所有電源軌標(biāo)準(zhǔn)，包括浪涌和掉電。RECOM通過其外部電路的設(shè)計(jì)建議來支持這一點(diǎn)。

根據(jù)預(yù)期的用例計(jì)算功率預(yù)算非常重要。PoE 節(jié)點(diǎn)（如 IP 攝像機(jī)）的典型功耗約為 7–8W。對(duì)于具有六個(gè)此類節(jié)點(diǎn)的車廂，指示的總PoE輸出預(yù)算為60W。

確保選擇合適的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，以便為正常運(yùn)行提供足夠的輸出功率，同時(shí)考慮系統(tǒng)功率要求和輸出功率預(yù)算。請(qǐng)記住，在高工作溫度條件下，DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出功率降額需要考慮在內(nèi)。

此外，系統(tǒng)電壓也因所選網(wǎng)絡(luò)而異。例如，CAN總線是一個(gè)5伏系統(tǒng);因此，IEEE 802.3at PoE標(biāo)準(zhǔn)可以使用從42.5到57VDC。

RECOM 和 PCS 滿足一系列鐵路要求

RECOM 和 PCS 擁有廣泛的堅(jiān)固型符合 EN 50155 標(biāo)準(zhǔn)的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品組合，并為鐵路應(yīng)用提供交鑰匙解決方案，從低功耗 （8–240W） 模塊到高達(dá) 10kW 的電源，并提供定制服務(wù)。

機(jī)箱安裝格式也很常見;在這方面，RECOM/PCS提供從40W到1kW的即插即用解決方案。這些“機(jī)器解決方案”是完全符合鐵路標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)電源解決方案，不會(huì)造成任何影響。RECOM 的 RMD 500W 和 RMSD 1kW 等級(jí)是冗余 n+1 功率單元的完美解決方案，適用于安全可靠的機(jī)車車輛應(yīng)用。

另一個(gè)例子是（40/75 W）150–300W加固型RMD系列，其12：1范圍24V–110VDC輸入，完全符合EN 50155和上面列出的所有子相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這些“即用型”裝置無需任何外部電路，并配備了超寬范圍輸入 14，4–154V/170V、升壓電源、EMC/干擾保護(hù)、主動(dòng)浪涌電流限制、主動(dòng)輸入反極性保護(hù)、保持時(shí)間 （S2）、基于 OVC3 和 PD2 的增強(qiáng)隔離、可微調(diào)輸出和輸出 ORing 二極管等功能。

基于典型值 95% 的出色整體效率和精密的熱設(shè)計(jì)，這些裝置可在 -40 至 +85°C 的 OT4+ST1&ST2 條件下以自然對(duì)流運(yùn)行，而不會(huì)降額，并允許任何安裝位置。環(huán)保型RMD產(chǎn)品系列設(shè)計(jì)無封裝;因此，與灌封產(chǎn)品相比，重量大大減輕。

此外，PCS 產(chǎn)品組合還包括機(jī)架式 AC/DC 和 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，適用于軌道車輛和軌道旁應(yīng)用，從低功率到 18 kW，帶直流、單相或三相交流輸入。電池充電器系列采用模塊化概念設(shè)計(jì)。在1.5kW，5kW或18kW等級(jí)中，所有單元都是可級(jí)聯(lián)的，可以并聯(lián)運(yùn)行以提高可用性和可靠性;此外，它們是冗余 n+1 動(dòng)力裝置的理想解決方案，適用于安全可靠的機(jī)車車輛應(yīng)用。電池充電器具有出色的效率和功能特性，如溫度調(diào)節(jié)輸出電壓和模擬或數(shù)字接口。符合 EN 50155 標(biāo)準(zhǔn)的 300W AC/AC 逆變器也可提供 30 至 600Hz 之間的可調(diào)輸出頻率。

符合鐵路標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和電源為傳感器、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和集中式系統(tǒng)提供從瓦特到千瓦的電源提供了一條經(jīng)濟(jì)高效且簡(jiǎn)單的路線。

對(duì)于定制設(shè)計(jì)，RECOM和PCS在鐵路應(yīng)用方面都有悠久的歷史，提供全面的工程支持，詳細(xì)的環(huán)境合規(guī)性報(bào)告和EMC評(píng)估。提供參考設(shè)計(jì)，包括 EN 50121-3-2 符合 24–48V 或 72–110VDC 標(biāo)稱輸入電壓轉(zhuǎn)換器所需的 EMI 濾波等功能。