فيما تحمي الإشارات الأرضية المسار، فإن نظام التحكم بالقطار على المتن يحمي «السلطة» التي يُؤذَن للقطار بموجبها بالتحرك. يوجد في كابينة السائق وخزانة المعدات الحاسوب الأوروبي الحيوي (EVC) الذي يشرف على منحنيات الكبح وأذونات الحركة، ووحدة إرسال البالِيز (BTM) مع الهوائي التي تقرأ برقيات Eurobalise، وواجهة السائق–الآلة (DMI) التي تعرض السرعة والسلطة، ووحدة التسجيل القانوني (JRU) التي تسجل تاريخ سلامة القطار، وراديو بيانات GSM-R الذي يتبادل المعلومات مع مركز الكتلة اللاسلكية (Radio Block Centre) في ETCS المستوى 2. يشرح هذا المقال مبدأ العمل وملف أحمال التغذية التي يجب أن تُبقي هذه السلسلة حية عند اضطراب الإمداد الطبيعي للقطار. وخلافًا لوحدة UPS ثابتة، يعيش الاحتياطي على المتن في أحد أقسى بيئات الإلكترونيات: يحدد المعيار EN 50155 الفولتيات الاسمية لقضيب البطارية (شائعًا 24 و36 و48 و72 و110 فولت)، ودرجات حرارة التشغيل من -25/-40 مئوية إلى +55/+70/+85 مئوية، ومتطلب بدء التشغيل من -40 إلى +85 مئوية لعشر دقائق على الأقل، إضافة إلى الصدمات والاهتزاز وفق EN 61373. تغذي بطارية القطار قضيب تيار مستمر مساعدًا عبر المحوّلات، ويجب على وحدات الإبقاء/الاحتياطي المحلية أن تجسر انقطاعات التغذية، وتدعم إيقافًا متحكمًا فيه يحفظ تسجيل JRU وإذن الحركة الحالي، وأن تحافظ — في الوظائف الحرجة — على اليقظة والاتصال في حالات الطوارئ مدة تكفي لإيصال القطار إلى حالة آمنة. ويبني المقال نظام الحمل المميز: حملًا أساسيًا ثابتًا للحاسوب الحيوي والراديو، ونبضات دورية من BTM عند عبور البالِيزات، وقمم إضاءة خلفية لـ DMI وصوت، فضلًا عن متطلب اجتياز الانقطاعات وهبوط الفولتية التي يحددها EN 50155 وبنية كهرباء المركبة. ويقدم المعيار المخصص لبطاريات السكك الحديدية IEC 62973، حيث يغطي الجزء الرابع الخلايا الثانوية المختومة من نيكل–هيدريد المعدن للتغذية المساعدة للعربات، ويمهّد للاختيار والتأهيل في المقالات التالية.
يعد EVC نواة السلامة: فهو يدمج مراجع الموضع من البالِيزات، وقياس المسافة (odometry)، وأذونات الحركة عبر GSM-R وبيانات القطار، ليشرف على السرعة ويأمر بالكبح إذا تجاوز السائق الغلاف المسموح. وتُنشّط وحدة BTM وتقرأ البالِيزات عبر هوائي تحت الأرضية، وتعرض DMI منحنى الكبح والسرعة المستهدفة والتعليمات والإنذارات، وتسجل JRU باستمرار البيانات ذات الصلة بالسلامة لتحليل ما بعد الحدث، ويحافظ راديو GSM-R على ارتباط بتبديل الدارات أو الحزم نحو مركز الكتلة. ولكل جهاز بصمة تيار مختلفة، لكنها تشترك جميعًا في خاصية واحدة: ففقدان التغذية غير المتحكم فيه أثناء الحركة يعد بحد ذاته حدث سلامة.
يمثل قضيب البطارية المساعدة للقطار الخزان الأساسي، وعادة 110 أو 72 فولت اسميًا في عربات الخطوط الرئيسية و24/48 فولت في المترو والترام، مع محوّلات DC-DC تشتق منها قضبان المنطق. وتوضع وحدات الاحتياطي والإبقاء المحلية بين القضيب والإلكترونيات الحيوية لتنعيم الانقطاعات، وللحفاظ — عند الحاجة — على وظائف محددة بعد فقدان القضيب. ويبدأ تحجيم هذا الاحتياطي بملف أحمال دقيق للسلسلة كاملة، لا بالقدرة اللوحية لصندوق منفرد.
يعد EN 50155 المرجع للمعدات الإلكترونية على العربات ويوجه كل قرار في التغذية. فهو يحدد فولتيات التغذية الاسمية والانقطاعات والهبوط والاندفاعات التي يجب أن يتحملها الجهاز، وست درجات لحرارة التشغيل (OT1 إلى OT6، من -25 أو -40 مئوية إلى +55 أو +70 أو +85 مئوية لحرارة الجسم)، ودرجات التخزين، وقدرة بدء تشغيل من -40 إلى +85 مئوية لعشر دقائق على الأقل. وقد تقع المعدات القريبة من مصادر الحرارة أو في خزائن غير مهواة ضمن الدرجات الأعلى، بينما تواجه المعدات تحت الأرضية والخارجية أبرد الدرجات.
وتُسند الصدمات والاهتزازات إلى EN 61373 (حيث تُمنح المعدات فئة ودرجة، وتعد الفئة 1 الدرجة B افتراضيًا شائعًا)، والتوافق الكهرومغناطيسي إلى سلسلة EN 50121، وسلوك الحريق بشكل متزايد إلى EN 45545. ولذلك يجب على حزمة NiMH المختومة الاحتياطية أن توفر طاقة الإبقاء بعد التعرض للبرد، وأن تصمد أمام اهتزاز واسع النطاق مستمر دون إرهاق الوصلات الداخلية، وأن تستخدم مواد منخفضة الحمل الحريق، وألا تطلق غازًا أو تسرّب إلكتروليت داخل خزانة مختومة — وهي متطلبات تستبعد الاستخدام العشوائي لخلايا استهلاكية أو كيميائيات مفتوحة.
لا يمثل الاحتياطي على المتن مدة واحدة، بل تسلسلًا هرميًا للمهام. فعلى أقصر مقياس، تجسر مكثفات الإبقاء ووحدات البطارية الصغيرة انقطاعات التغذية وفجوات التبديل (من مللي ثانية إلى ثوانٍ) كي لا تُعاد تهيئة EVC إطلاقًا أثناء المقاطع المحايدة أو ارتداد المنساخ أو تبديل المحوّلات. وعلى المقياس المتوسط، يدعم الاحتياطي إيقافًا منظمًا — إكمال كتابة JRU، وحفظ الحالة وسياق إذن الحركة، وإيقاف DMI — بحيث تُعاد بدء النظام بشكل حتمي بدلًا من إعادة تهيئة طويلة تستهلك السعة.
وعلى أطول مقياس، قد تُحافظ مجموعة مختارة من وظائف السلامة والاتصال (اليقظة، إنارة الطوارئ ودوائر الأوامر، راديو GSM-R لمكالمة محددة) ليتمكن السائق من الاتصال وإيصال القطار إلى حالة آمنة قبل الإخلاء. ويُظهر الشكل المتحرك الأول هذا الخط الزمني المتدرج مع هبوط فولتية القضيب: الاجتياز، ثم الإيقاف المنظم، ثم دعم الطوارئ الممتد عند النص عليه. وتقابل كل طبقة متطلب طاقة وقدرة مختلفًا، والخلط بينها — المبالغة في تحجيم الاجتياز أو التقصير في الإيقاف — خطأ تصميمي شائع.
عند القياس عبر رحلة، تسحب سلسلة المتن نواة حيوية شبه ثابتة (EVC وJRU واستعداد الراديو ومستقبل BTM) تعلوها قمم: نبضة إرسال BTM التي تُنشّط كل بالِيز، ونبضات إرسال GSM-R أثناء التسليم وإنشاء المكالمة، وإضاءة DMI الخلفية والإعلان الصوتي، وتشغيل المرحلات أو الصمامات عند صدور أمر كبح طارئ. ويجب على الاحتياطي أن يحافظ على قضيب المنطق خلال أعلى قمة متزامنة معقولة في درجات الحرارة المنخفضة، حيث تكون المقاومة الداخلية أقصى ما يمكن وهبوط الفولتية أعمق ما يكون.
ويقارن الشكل المتحرك الثاني بين تشغيل عادي وحدث بارد مع قضيب متدهور. إن منسوب الفولتية المسطح لـ NiMH المختوم وسلوكه النبضي الجيد يناسبان هذا الملف المختلط، كما تتحمل كيمياؤه التفريغ السطحي غير المتكرر ووضع التعويم/الاستعداد الطويل الذي يلقاه الاحتياطي على المتن فعلًا: تقضي الحزمة كل عمرها تقريبًا مشحونة ومنتظِرة، ونادرًا ما تقدم طاقة، لذا فإن الاحتفاظ بالشحن واستقرار التعويم أهم من كثافة طاقة الدورات العميقة.
تاريخيًا كانت بطاريات العربات المساعدة من نيكل–كادميوم المفتوح لصلابتها الشديدة، مع حمض–رصاص في بعض العربات وظهور ليثيوم–أيون. وتنظم سلسلة IEC 62973 اليوم التأهيل حسب الكيمياء: يقدم الجزء الأول المتطلبات والاختبارات العامة للبطاريات المساعدة، ويغطي الجزء الثاني NiCd، والثالث حمض–رصاص، والرابع نيكل–هيدريد المعدن الثانوي المختوم، والخامس ليثيوم–أيون. ووجود جزء مخصص لـ NiMH المختوم يمنح المصممين مسارًا معترفًا به في السكك الحديدية لكيمياء مختومة قليلة الصيانة على المركبة.
يناسب NiMH المختوم بشكل خاص وحدات الاحتياطي الموزعة والمحلية — عند رف EVC أو خزانة BTM أو DMI/الراديو — بدلًا من استبدال كامل بنك الجر المساعد عالي السعة. فهو يلغي إضافة الماء والإلكتروليت الحر، ولا يحتوي على كادميوم، ويتحمل جيدًا نظام التعويم السطحي والبيئة الباردة، ويمكن تعبئته قرب الإلكترونيات التي يحميها. وستقوم المقالة التالية بتحجيم هذه الوحدات ومقارنة الكيميائيات وفق EN 50155.
المتطلب الموحد هو وحدة NiMH مختومة مقاومة للاهتزاز، محجَّمة عبر طبقات المهام الثلاث، موصولة عبر شاحن وعزل يحترمان القضيب الاسمي وانقطاعاته، وتُراقَب حالتها وصحتها، ومؤهَّلة وفق درجة الحرارة والمستويات الميكانيكية EN 61373 وEMC وفق EN 50121 وسلوك الحريق EN 45545 لموقع التركيب. ويجب أن تكون خلاياها وبنيتها قابلة للتتبع حتى IEC 62973-4 والمعايير الأساسية لأداء الخلية وسلامتها.
تقدم المقالات التالية العتاد والأدلة: تحجّم الثانية الحزمة وتختار الشاحن وتقارن NiMH مع NiCd وحمض–رصاص والليثيوم ضمن قيود العربات؛ وترسم الثالثة خريطة حملة اختبار النوع وفق EN 50155 وتكامل السلامة، بما في ذلك البدء البارد والاهتزاز وEMC والحريق وملف بطارية السكك الحديدية الذي يجب أن يقدمه مصنع OEM أو مورد الإشارات للاعتماد.
تصمّم Weijiang Power وتصنّع خلايا نيكل–هيدريد المعدن المختومة وحزمًا صناعية مطابقة للمعدات البعيدة وخارج الشبكة والمرتبطة بالسلامة، وتدعم شركاء OEM بملفات أداء IEC 61951-2، وأدلة سلامة IEC 62133-2، وتوصيف الأحمال النبضية، واختبارات المدى الحراري الواسع، والتحقق المشترك بين الشاحن والحزمة. زوّدنا بدورة عملك وتيار الذروة ونطاق الحرارة وهدف الاستقلالية والمعايير التي يجب أن يحققها منتجك، وسيحدد مهندسونا تركيبة خلية–حزمة تحمي زمن التشغيل والموثوقية والعمر الافتراضي. استعرض التشكيلة في صفحة المنتجات.
