【導讀】suizherenmenshenghuoshuipingdetisheng
，chuxingjidongxingdezengjia，yijizailvyouyehezichanshengjidetuidongxia
，quanqiudetieluwangluozhengchaozhekechixufazhanyoujianjuhuanbaodefangxiangbuduankuoda。tebieshizhongguoheyindu
，zhengzaidalitouzizheyishichang，yujidao2020年
，市場規模將達到1800億歐元
，總裏程138萬公裏[1]。但是
，新設備的供應卻跟不上需求，因此，還有一項計劃是升級現有的基礎設施和鐵路車輛，以提高運輸效率。

有效利用現有資源至關重要 

借助“智能”係統，可以更有效的使用新的和現有的鐵路車輛

，跟蹤掌握處於閑置和使用中的車輛能夠提高車流密度，還可以通過遠程狀態監測（RCM）和基於狀態的維修（CBM）技(ji)術(shu)來(lai)監(jian)測(ce)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)。這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)能(neng)識(shi)別(bie)需(xu)要(yao)的(de)維(wei)修(xiu)和(he)保(bao)養(yang)，從(cong)而(er)節(jie)省(sheng)成(cheng)本(ben)並(bing)提(ti)高(gao)車(che)輛(liang)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)使(shi)用(yong)性(xing)。狀(zhuang)態(tai)監(jian)測(ce)還(hai)可(ke)以(yi)收(shou)集(ji)其(qi)他(ta)數(shu)據(ju)例(li)如(ru)車(che)輛(liang)占(zhan)有(you)率(lv)和(he)行(xing)駛(shi)距(ju)離(li)
，對(dui)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)可(ke)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)升(sheng)效(xiao)率(lv)。預(yu)計(ji)未(wei)來(lai)12年

，鐵路部門將在這項 “IoT” 技術上花費約270億歐元 [2]。 

車輛狀態的遠程感應 

列車狀態可以通過傳感器測量軸數、軸承溫度、電源電壓波動、噪聲
、衝擊/振動、車門運轉循環
、占用情況
、空氣質量以及照明水平等數據來確定。傳感器可以像熱敏電阻一樣簡單地測量溫度，還可以借助數字信號處理器（DSP）
、數據記錄器和有線或無線接口、遠程（LoRa）或WLAN無線電的方式來增加“智能”性
，如GPS可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)定(ding)位(wei)車(che)輛(liang)。獨(du)立(li)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)功(gong)能(neng)使(shi)得(de)現(xian)有(you)車(che)輛(liang)的(de)升(sheng)級(ji)變(bian)的(de)更(geng)加(jia)容(rong)易(yi)，能(neng)夠(gou)減(jian)少(shao)新(xin)車(che)輛(liang)的(de)投(tou)入(ru)，遠(yuan)程(cheng)更(geng)新(xin)和(he)自(zi)定(ding)義(yi)功(gong)能(neng)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)使(shi)用(yong)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)。 

傳感器供電 

傳感器由主係統電源軌的DC/DC轉換器供電，通常隻需要幾瓦的電壓即可運行。係統標稱電壓通常為110VDC，但有時可低至24V。多通道傳感器或驅動執行器的功率要求可能更高，達到40W。每個傳感器通常都需要單獨使用隔離式DC/DC
，以保持較低的輸出電壓，並避免可能導致EMC問題的接地環路（例如傳感器交叉幹擾）。但是係統電源軌並非 “幹淨的” 。EN 50155-2017鐵路標準規定，列車正常運行時，輸入電壓可以有+25%/-30%的變化，在100ms內下降至標稱電壓的60%或上升至140%，但不可以有 “功能偏差”， 或是在一秒內，輸入電壓從標稱電壓的125%升至140%而導致性能下降的情況。為了應對這些變化，110V係統的DC/DC轉換器通常必須在43VDC至160VDC之間工作。 

係統電源軌上也會出現EN 61000-4-x標準中定義的快速瞬態過電壓，簡單的抑製器和LC濾波器就可以減弱這些過電壓
，但也有可能造成徹底斷電。EN 50155定義了S1和S2兩種斷電等級，最嚴重的是標稱輸入電壓中斷10ms

，但不會對電源性能造成影響。對於某些設備來說，電源轉換（Class C2）造成的中斷可長達30ms。weilejiejuezhegewenti
，changjiandefangfashizaigelichuanlianerjiguanzhihouduandianweichidianrong，gaierjiguanhaikeyitigongfanjixingbaohu，zheyeshibiaozhunzhongdelingyixiangyaoqiu。 

應用範例如圖1所示，其中，風扇由車廂溫度傳感器激活
，並通過WLAN發出溫度和狀態信號。圖示中RECOM 8W DC/DC轉換器的輸入範圍為43V至160V
，可為傳感器電路提供5V隔離的穩壓電源軌。轉換器尺寸緊湊，僅32 x 20 x 10mm。RECOM DC/DC轉換器符合EN50121-3-2對鐵路車輛EMC標準的要求，除此之外，延長的保持時間、反極性保護以及EMI濾波器的可選性
，讓轉換器對瞬態和低頻傳導幹擾具有較高的抵抗力。 

圖1：鐵路應用中的溫度傳感器

符合RIA 12標準要求 

鐵路用DC/DC轉換器有時需要符合UK RIA 12標準，該標準定義了110V係統在20ms內最高浪湧電壓可達385V。但是在電源輸入阻抗僅為0.2歐姆的情況下，用瞬態電壓抑製器抑製輸入電壓會消耗過多電能。RECOM的解決方案是使用RSPxx-168前端瞬態電壓抑製器（圖2），將浪湧電壓降至DC/DC轉換器輸入電壓範圍內的最大值，為DC/DC轉換器提供浪湧保護。RECOM提供20W
、150W和300W三種瞬態保護模塊可供選擇。 

圖2： RECOM瞬態保護器在RIA 12中的應用

大功率轉換器 

集中式鐵路車輛係統和軌道裝置也需要更高功率的轉換器。RECOM的RPxxx-RW和RPxxxRUW係列“磚”型DC/DC轉換器很受市場歡迎
，模塊具有12:1輸入電壓範圍，涵蓋了從24VDC至110VDC的所有鐵路標準輸入電壓，並且涵蓋了輸入浪湧和欠壓。DIN導軌型也是常見應用，例如RECOM的姊妹公司Power Control Systems（PCS）提供堅固耐用的120W SQ120模塊
，輸入為110VDC，符合EN50155標準。Power Control Systems產品還包括鐵路車輛和軌道應用的機架式AC/DC和 DC/DC轉換器，具有單相或三相交流輸入，功率範圍從8W至高達10kW。另外還有符合EN 50155標準的300W AC/AC逆變器，和可調輸出頻率在30到600Hz之間滿足軌道標準的專用轉換器。 

高應力鐵路電源應用環境 

EN 61373標準針對應用在列車不同位置的設備分別定義了鐵路環境中的衝擊、振動
、溫度和濕度等級，分布從最嚴重的轉向架到良好的區域，例如直接裝在車身上下的設備機櫃中為1類 B級。雖然傳感器的DC/DC轉換器可能是安裝在應力較小的環境中
，但通常還是需要良好的封裝和加固。鐵路電源的使用壽命通常預計為20年，因此RECOM和PCS的產品均通過了包括完整的性能表征、高加速壽命測試（HALT）
、高溫浸泡和熱循環在內的測試。 

現成的解決方案 

RECOM[3]及其子公司Power Control Systems [4]擁有一係列堅固的符合EN 50155標準的DC/DC轉換器模塊，以及從低功率（8W-240W）模塊到10kW可定製的一站式鐵路應用電源。 

兩家公司在鐵路應用方麵均具有豐富的經驗，能夠提供全麵的技術支持，詳細的環境測試以及EMC評估報告。我們也提供具有符合EN 50121-3-2要求的EMI濾波參考設計，適用於24-48V或72-110V DC額定輸入的電壓轉換器（ 分別為R-REF04-RIA12-1和R-REF04-RIA12-2）。 

RECOM和Power Control Systems公司現有的DC/DC轉換器和電源不但符合鐵路標準
，還提供了一條經濟高效又方便的途徑
，能夠為傳感器和集中式係統提供幾瓦到千瓦的電力。RECOM的產品可由合作經銷商Arrow Electronics [5] 提供。 

文獻 

[1] Statista www.statista.com/topics/1088/rail-industry

[2] Cisco - The internet of Everything: Statista: PDF What is the internet of everything/

[3] RECOM www.recom-power.com

[4] Power Control Systems www.powercontrolsystems.com

[5] Arrow https://www.arrow.com/en/products/search? 

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