Trong khi tín hiệu dọc đường dự phòng cho tuyến đường, điều khiển tàu trên boong dự phòng cho thẩm quyền theo đó đoàn tàu được phép di chuyển. Trong buồng lái và tủ thiết bị là Máy tính An toàn Châu Âu (EVC) giám sát đường cong phanh và thẩm quyền di chuyển, Mô-đun Truyền Balise (BTM) cùng ăng-ten đọc điện báo Eurobalise, Giao diện Lái tàu–Máy (DMI) hiển thị tốc độ và thẩm quyền, Bộ ghi Pháp định (JRU) ghi lại lịch sử an toàn của tàu, và đài dữ liệu GSM-R trao đổi với Trung tâm Khối vô tuyến (Radio Block Centre) ở ETCS mức 2. Bài viết giải thích nguyên lý hoạt động và hồ sơ tải của nguồn điện phải giữ chuỗi này sống khi nguồn cấp bình thường của tàu bị nhiễu. Không giống một bộ UPS tĩnh, nguồn dự phòng trên boong sống trong một trong những môi trường khắc nghiệt nhất của điện tử: EN 50155 quy định điện áp bus ắc-quy danh định của thiết bị (thường là 24, 36, 48, 72 và 110 V), các cấp nhiệt độ hoạt động từ -25/-40 °C đến +55/+70/+85 °C, yêu cầu khởi động từ -40 đến +85 °C trong ít nhất mười phút, cùng va đập và rung động tham chiếu EN 61373. Ắc-quy tàu cấp cho bus DC phụ trợ qua các bộ biến đổi; các mô-đun giữ nguồn/dự phòng cục bộ phải bắc cầu các gián đoạn nguồn, hỗ trợ tắt máy có kiểm soát nhằm bảo toàn bản ghi JRU và thẩm quyền di chuyển hiện tại, và — với các chức năng then chốt — duy trì cảnh giác cùng liên lạc khẩn cấp đủ lâu để đưa tàu về trạng thái an toàn. Bài xây dựng chế độ đặc trưng: nền ổn định của máy tính an toàn và đài, các đỉnh BTM tuần hoàn khi đi qua balise, đỉnh đèn nền DMI và âm thanh, cùng yêu cầu vượt qua các gián đoạn và sụt áp mà EN 50155 và kiến trúc điện xe quy định. Bài giới thiệu tiêu chuẩn ắc-quy đường sắt chuyên dụng IEC 62973, với Phần 4 bao gồm tế bào nickel-kim loại hydride kín thứ cấp cho nguồn phụ của đầu máy toa xe, và đặt nền cho việc lựa chọn, thẩm định trình bày ở các bài sau.
EVC là lõi an toàn: nó hợp nhất tham chiếu vị trí balise, đo lường quãng đường (odometry), thẩm quyền di chuyển GSM-R và dữ liệu tàu để giám sát tốc độ và ra lệnh phanh nếu lái tàu vượt bao tuyến cho phép. BTM kích hoạt và đọc balise qua ăng-ten dưới sàn; DMI thể hiện đường cong phanh, tốc độ mục tiêu, chỉ báo và cảnh báo; JRU liên tục ghi dữ liệu an toàn để phân tích sau sự cố; còn đài GSM-R duy trì liên kết chuyển mạch kênh hoặc gói tới trung tâm khối. Mỗi thiết bị có dạng dòng khác nhau nhưng cùng một đặc tính: mất điện không kiểm soát khi đang chạy bản thân nó chính là một sự kiện an toàn.
Bus ắc-quy phụ trợ của tàu là bể chứa chính, thường danh định 110 V hoặc 72 V trên tàu tuyến chính và 24/48 V trên metro và tàu điện, với các bộ biến đổi DC-DC dẫn ra các rail logic. Các mô-đun dự phòng và giữ nguồn cục bộ nằm giữa bus và điện tử an toàn để làm mượt gián đoạn và, khi cần, duy trì các chức năng xác định sau khi mất bus. Định cỡ nguồn dự phòng này bắt đầu từ hồ sơ tải chính xác của toàn bộ chuỗi, chứ không phải công suất trên nhãn của một hộp đơn lẻ.
EN 50155 là tham chiếu cho thiết bị điện tử trên đầu máy toa xe và chi phối mọi quyết định về nguồn. Nó quy định điện áp cấp danh định cùng các gián đoạn, sụt và tăng áp mà thiết bị phải chịu, sáu cấp nhiệt độ hoạt động (OT1 đến OT6, từ -25 hoặc -40 °C tới +55, +70 hoặc +85 °C nhiệt độ thân), các cấp bảo quản và khả năng khởi động từ -40 đến +85 °C trong ít nhất mười phút. Thiết bị gần nguồn nhiệt hoặc trong tủ không thông gió có thể thuộc cấp cao hơn, thiết bị dưới sàn và bên ngoài chịu cấp lạnh nhất.
Va đập và rung động tham chiếu EN 61373 (thiết bị được gán hạng mục và cấp, với Hạng mục 1 Lớp B là mặc định phổ biến), EMC theo bộ EN 50121, và hành vi cháy ngày càng theo EN 45545. Do đó, một bộ pin NiMH kín dự phòng phải cấp năng lượng giữ nguồn sau khi ngấm lạnh, sống sót qua rung động băng rộng kéo dài mà không đứt mỏi kết nối nội bộ, dùng vật liệu tải cháy thấp, không thoát khí hay rò điện giải trong tủ kín — những yêu cầu loại trừ việc dùng tùy tiện tế bào tiêu dùng hay hóa chất hở.
Nguồn dự phòng trên boong không phải là một khoảng thời gian đơn nhất mà là một phân cấp nhiệm vụ. Ở thang ngắn nhất, tụ giữ nguồn và mô-đun pin nhỏ bắc cầu gián đoạn nguồn và khoảng trống chuyển mạch (mili-giây đến giây) để EVC không bao giờ reset qua các đoạn trung tính, nhảy lưới lấy điện hay chuyển đổi bộ biến đổi. Ở thang trung bình, nguồn dự phòng hỗ trợ tắt máy có trật tự — hoàn tất ghi JRU, lưu trạng thái và ngữ cảnh thẩm quyền di chuyển, đưa DMI về trạng thái nghỉ — để hệ thống khởi động lại tất định thay vì buộc tái khởi tạo dài và tốn dung lượng.
Ở thang dài nhất, một số chức năng an toàn và liên lạc chọn lọc (cảnh giác, chiếu sáng khẩn cấp và mạch lệnh, đài GSM-R cho một cuộc gọi xác định) có thể được duy trì để lái tàu liên lạc và đưa tàu về trạng thái an toàn trước khi sơ tán. Hình động đầu tiên cho thấy dòng thời gian phân tầng này theo điện áp bus giảm dần: vượt qua, tắt máy có trật tự và, khi được quy định, hỗ trợ khẩn cấp mở rộng. Mỗi tầng ứng với một yêu cầu năng lượng và công suất khác nhau; nhầm lẫn chúng — định cỡ quá mức cho vượt qua hoặc thiếu cho tắt máy — là lỗi thiết kế phổ biến.
Đo trong một hành trình, chuỗi trên boong lấy một lõi an toàn gần như không đổi (EVC, JRU, đài chờ, bộ thu BTM) với các đỉnh chồng lên: xung phát BTM kích hoạt từng balise, xung phát GSM-R khi chuyển mạng và thiết lập cuộc gọi, đèn nền DMI và thông báo âm thanh, cùng việc đóng rơ-le hoặc van khi có lệnh phanh khẩn cấp. Nguồn dự phòng phải giữ rail logic qua đỉnh đồng thời đáng tin cao nhất ở nhiệt độ thấp, khi điện trở trong lớn nhất và sụt áp sâu nhất.
Hình động thứ hai đối chiếu một hành trình bình thường với một sự kiện lạnh, bus suy giảm. Mặt bằng điện áp phẳng của NiMH kín và hành vi xung tốt phù hợp hồ sơ hỗn hợp này, và hóa chất của nó chịu được phóng điện nông, không thường xuyên cùng chế độ nổi/chờ dài mà dự phòng trên boong thực tế gặp — bộ pin dành gần như trọn đời ở trạng thái nạp và chờ, chỉ hiếm khi cấp năng lượng, nên khả năng giữ điện và ổn định nổi quan trọng hơn mật độ năng lượng chu trình sâu.
Ắc-quy phụ trợ đầu máy toa xe về lịch sử là nickel-cadmium hở nhờ độ bền cực cao, với axit-chì trên một số tàu và lithium-ion đang nổi lên. Bộ IEC 62973 nay cấu trúc việc thẩm định theo hóa chất: Phần 1 đưa yêu cầu và thử nghiệm chung cho ắc-quy phụ trợ, Phần 2 bao gồm NiCd, Phần 3 axit-chì, Phần 4 nickel-kim loại hydride kín thứ cấp, và Phần 5 lithium-ion. Sự tồn tại của một phần riêng cho NiMH kín cho nhà thiết kế một lộ trình được đường sắt thừa nhận cho hóa chất kín, giảm bảo trì ngay trên xe.
NiMH kín đặc biệt phù hợp với các mô-đun dự phòng phân tán và cục bộ — tại giá EVC, tủ BTM hay cụm DMI/đài — thay vì thay thế toàn bộ cụm phụ trợ kéo dung lượng lớn. Nó loại bỏ việc châm nước và điện giải tự do, không chứa cadmium, chịu tốt chế độ nổi nông và môi trường lạnh, và có thể đóng gói sát điện tử mà nó bảo vệ. Bài tiếp theo định cỡ các mô-đun này và so sánh các hóa chất theo EN 50155.
Yêu cầu hợp nhất là một mô-đun NiMH kín, chịu rung, được định cỡ trên ba tầng nhiệm vụ, nối qua bộ sạc và cách ly tôn trọng bus danh định cùng các gián đoạn của nó, được giám sát trạng thái và tình trạng, và được thẩm định theo cấp nhiệt độ, mức cơ khí EN 61373, EMC EN 50121 và hành vi cháy EN 45545 của vị trí lắp đặt. Tế bào và cấu trúc của nó phải truy nguyên được tới IEC 62973-4 cùng các tiêu chuẩn nền về hiệu năng và an toàn tế bào.
Các bài sau cung cấp phần cứng và bằng chứng: bài thứ hai định cỡ bộ pin, chọn bộ sạc và so sánh NiMH với NiCd, axit-chì và lithium dưới các ràng buộc của đầu máy toa xe; bài thứ ba ánh xạ chiến dịch thử nghiệm kiểu EN 50155 và tích hợp an toàn, gồm khởi động lạnh, rung động, EMC, cháy và hồ sơ ắc-quy đường sắt mà một OEM hay nhà cung cấp tín hiệu phải trình để được phê duyệt.
Weijiang Power thiết kế và sản xuất tế bào nickel-kim loại hydride kín cùng các bộ pin công nghiệp đồng bộ cho thiết bị ở xa, ngoài lưới và liên quan an toàn, và hỗ trợ đối tác OEM bằng hồ sơ hiệu năng IEC 61951-2, bằng chứng an toàn IEC 62133-2, đặc tả tải xung, thử nghiệm dải nhiệt rộng và đồng kiểm chứng bộ sạc/bộ pin. Hãy cho chúng tôi biết chu trình nhiệm vụ, dòng đỉnh, dải nhiệt độ, mục tiêu tự chủ và các tiêu chuẩn sản phẩm của bạn phải đáp ứng; kỹ sư của chúng tôi sẽ chỉ định tổ hợp tế bào–bộ pin bảo vệ thời gian chạy, độ tin cậy và tuổi thọ. Xem toàn bộ dải sản phẩm tại trang sản phẩm.
