Las aplicaciones ferroviarias demandan que el equipo sea capaz de soportar los ambientes climáticos severos , mecánicos y eléctricos exigentes que se encuentran en los vehículos de tracción y material rodante.

Los equipos electrónicos, desde la iluminación pasando por la información y entretenimiento al pasajero, hasta la seguridad y sistemas de control de la maquinaria, requieren de convertidores DC/DC y deben cumplir con aspectos de seguridad y la fiabilidad.

En Europa, históricamente muchos países desarrollaron sus propias normativas ferroviarias, como la BRB/RIA en el reino Unido y la NF F 01-510 para aplicaciones en Francia. Con la privatización de algunas compañías de ferrocarril, y un movimiento general hacia la harmonización de las normativas nacionales dentro de la Unión Europea , 2 normativas para equipos electrónicos  (EN50155 & EN50121) han reemplazado las antiguas normativas nacionales, sin olvidar, pero, que éstas son todavía ocasionalmente requeridas y no pueden ser enteramente  descartadas.

La especificación mas frecuente y citada es la normativa Europea  EN50155 para “Equipos Electrónicos utilizados en material rodante” EN50155:2007.

Los elementos clave cuando se considera la selección de DC/DC’s y sub-elementos de potencia son los de entrada de la fuente de alimentación y las condiciones ambientales donde operará el convertidor. Las variaciones del voltaje de entrada, las interrupciones y los transitorios tienen que ser considerados, como cualquier carga electroestática y cualquier suceso que tenga que ver con la EMC.
Los puntos clave de las condiciones de entorno serán la temperatura ambiente, shock y vibración, y la humedad relativa.

Los equipos y sistemas electrónicos utilizados en entornos ferroviarios experimentan una gran variación en la tensión de entrada con caídas repentinas de voltaje, transitorios y picos. También requieren trabajar de modo continuo aunque haya interrupciones en la red de hasta 10 ms que deben ser considerados en el diseño del equipo. El estándar del Reino Unido BRB/RIA12 “General Specification for Protection of Traction and Rolling Stock from Transients and Surges in DC Control Systems” requiere soportar una subida de 3.5 x tensión nominal para  20 ms , colocando para ello típicamente un filtro adicional para proteger los convertidores DC/DC.

La tabla 1 (debajo) detalla para cada una de las tensiones nominales utilizadas en el sector Industrial, los rangos de entrada, caídas de tensión y transitorios que deben cumplir con la EN50155 y los compara con los de la  BRB/RIA12  y la NF F 05-510.
Por ejemplo, la Figura 2  muestra las nuevas series RDC30 de XP POWER diseñadas para tensiones nominales de  72 VDC y 110 VDC.
Sobretensiones, descargas electroestáticas, transitorios y EMC están referenciados a la normativa EN50121-3-2:2006 “Compatibilidad Electromag-nética  – Material rodante – Equipos”. Es un conjunto de normas que especifican los límites para las emisiones electromagnéticas de los equipos ferroviarios hacia el exterior, y la inmunidad y emisiones electromagnéticas para los equipos que trabajen con las aplicaciones ferroviarias .

EN50121-3-2:2006 define los requerimientos de compatibilidad electromagnética para los equipos de material rodante. Las antiguas normativas nacionales de cada país tienen diferentes requerimientos de los definidos en la EN50121, los cuales tienen que ser considerados separadamente cuando sea indispensable.

Un resumen de las emisiones conducidas y la inmunidad conducida se encuentra en las tablas 2 y 3 debajo: Las nuevas series RDC30 y RDQ100/150 de XP POWER están comprobadas y verificadas totalmente para cumplir con estas normativas.
El criterio de rendimiento en la tabla 3, donde se mira si el aparato debe ser capaz de continuar operando durante la prueba. El criterio A especifica que el aparato  deberá continuar operando con normalidad durante y después del test con ninguna disminución del rendimiento.
El criterio B indica que se reanudará el régimen normal después de  la prueba y que podría haber una  pérdida de rendimiento durante la prueba.

Los convertidores DC/DC y subconjuntos están considerados normalmente como componentes, mientras que las normativas se aplican para el equipo final destinado para la instalación en el material rodante.
Los convertidores de XP diseñados para aplicaciones ferroviarias son evaluados independientemente frente a estos requisitos aunque las emisiones, la susceptibilidad electromagnética y las descargas electroestáticas deben ser evaluadas de nuevo en los equipos finales.

Se especifican 4 grados de temperatura de funcionamiento en la EN50155, que se divide a su vez en la temperatura interna del cubículo , exceso de temperatura en el mismo y la temperatura ambiente en el

PCB como se muestran en la tabla 4 debajo.
Los equipos eléctricos  deberán estar diseñados para los límites de humedad relativa mas la temperatura de la carcasa externa sobre la base de un promedio anual de  75% de la humedad relativa y hasta 30 días por año consecutivamente con un 95% de humedad relativa.

Los equipos utilizados en o cerca del material rodante estarán sujetos a condiciones de vibración constante de frecuencia y magnitud variables. Los convertidores DC/DC y subconjuntos son típicamente robustos en su construcción pero su montaje en los equipos finales necesitan una consideración especial ya que son los componentes mas pesados.

La EN50155, y las normativas antiguas especifican los niveles que los equipos eléctricos deben cumplir en función de su ubicación en el vehículo. La EN50155 y la EN61371:2010 definen la severidad de las pruebas. Hay 3 categorías con la  EN61371. La categoría 1 se refiere a la carrocería del equipo montado, la categoría 2 para montaje en vehículo, y la 3 para montaje en el eje. Además , la categoría 1 se divide en Clase A para cubículos, para equipos subensamblados y equipos y componentes montados directamente sobre o debajo de la carrocería del vehículo. La Clase B es para lo que se monte dentro de un equipo que a su vez se monte directamente sobre o debajo de la carrocería del vehículo.

Los niveles de prueba se vuelven mas severos de la categoría 1 a la categoría 3 para ambos, choques y vibraciones.
XP POWER cuenta con una larga y exitosa historia de proporcionar soluciones de alimentación para la industria ferroviaria, desde convertidores DC/DC individuales hasta conjuntos completos de alimentación y con sistemas de baterías. Al comparar la EN50155 con las antiguas normativas  BRB/RIA y la NF F, los rangos de entrada y sobretensión difieren. XP POWER ha desarrollado soluciones para cumplir con todos estos estándares  y diferentes tensiones nominales de entrada e introducido con éxito estas soluciones en colaboración con nuestros clientes.

Los últimos convertidores introducidos por XP POWER están totalmente evaluados, probados y certificados con las normativas ferroviarias, con documentación completa para la integración en equipos finales o equipos sub-ensamblados , y ofrecer servicios ingeniería para dar soluciones llave en mano para los diseñadores de sistemas.

Autor:

Por Gary Bocock, Director Técnico, XP Power

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