Cuando un tren de pasajeros pierde su alimentación principal —un tramo de catenaria sin tensión, un convertidor auxiliar que salta o una vía desconectada—, los pasajeros disponen solo de unos segundos en los que la oscuridad y la inmovilidad pueden volverse peligrosas. La iluminación del coche no debe apagarse, las puertas deben poder seleccionarse y abrirse, la megafonía y los interfonos deben transmitir órdenes, y en los túneles la ventilación de emergencia debe seguir funcionando. El cumplimiento de estas obligaciones depende de una arquitectura de baterías que rara vez es completamente visible: la gran batería del vehículo en la barra de corriente continua, y pequeños paquetes de batería distribuidos y de bajo mantenimiento en luminarias, controles de puerta, amplificadores y controles de ventilación. En este Paper A de la serie sobre material ferroviario establecemos el perfil de funcionamiento y carga de estas baterías de emergencia, igual que los Paper A de los demás grupos de productos establecieron el funcionamiento de la carga antes de que el Paper B trate el dimensionado y el Paper C los ensayos. Deliberadamente no se trata de la batería de tracción, sino de la alimentación de emergencia de los coches. El énfasis recae en los paquetes NiMH sellados para módulos distribuidos; las tensiones, tiempos, temperaturas y normas citados provienen de EN 50155, EN 13272, UIC 555 y los marcos asociados.
Dato clave 1. En un coche moderno coexisten dos niveles de respaldo. La batería del vehículo es la gran batería en la barra de CC (clásicamente níquel-cadmio o plomo según la serie IEC 62973), cargada con el pantógrafo levantado y que alimenta la barra tras el corte de la alimentación principal. Los paquetes de emergencia distribuidos —pequeños paquetes NiMH sellados en la luminaria, el control de puerta o el amplificador— forman una segunda línea independiente y cubren las conmutaciones locales y los fallos, sin que la batería central tenga que alimentar cada puerta y cada luminaria por separado.
Dato clave 2. El envolvente eléctrico de los equipos electrónicos es EN 50155:2017 (consolidada en 2021): tensiones continuas nominales 24/28/36/48/72/96/110 V (recomendadas 24/72/110), funcionamiento continuo de Vn+25 % a Vn−30 % (es decir, unos 66 a 154 V en 110 V), una caída de conmutación del 40 % hasta 100 ms e interrupciones breves S1/S2 (por defecto, 10 ms) o S3 (20 ms). Para un módulo de iluminación de emergencia en la barra de 110 V esto significa: ningún rearme, ningún intervalo oscuro visible y ninguna pérdida de estado del control durante la conmutación.
Dato clave 3. La función de iluminación de emergencia es una autonomía fijada, no una reserva de unos pocos minutos. La ficha UIC 555 (capítulo 5) y la EN 13272 para material pesado y redes urbanas exigen al menos 90 minutos de iluminación general (pasillos al menos el 50 % de la iluminancia nominal, zonas de asientos al menos el 30 %); en trenes de alta velocidad y largo recorrido, una iluminación mínima de unos 10 minutos precede a la fase de emergencia completa, y la ETI LOC & PAS (Reglamento (UE) n.º 1302/2014) ancla estas obligaciones a escala europea.
Dato clave 4. El entorno es mucho más severo que el de una luminaria de emergencia en un edificio. La EN 50155 define seis clases de temperatura OT1 a OT6 (de −25/+55 °C a −40/+85 °C), la EN 61373 cubre vibraciones y choques según la ubicación (caja, bogie, eje), la EN 50121-3-2 (apoyada en EN 61000-4-4/4-5/4-6) regula la CEM con transitorios rápidos hasta ±2 kV y ondas de choque, y la EN 45545 exige la reacción al fuego de los materiales y la limitación de humos y goteos en combustión.
Dato clave 5. Las celdas NiMH selladas que respaldan los módulos de emergencia distribuidos se cualifican según IEC 61951-2:2017+A1:2022 (rendimiento), IEC 62133-1 (seguridad de celdas niqueladas —parte -1, no la parte de litio -2), IEC 63115-2:2021 (NiMH industrial) e IEC 61959. Se embarcan bajo UN 3496 con la disposición especial IATA A199; no necesitan resumen de ensayo UN 38.3 y no se rigen por UN 3480/3481. Las grandes baterías de vehículo siguen la serie IEC 62973 (NiCd parte 2, plomo parte 3); el paquete NiMH es deliberadamente el bloque de emergencia distribuido.
La batería de emergencia se dimensiona frente a una lista de funciones, no frente a una única luminaria. Los prescriptores ferroviarios definen qué debe seguir funcionando tras la pérdida de la alimentación principal, y el módulo debe alimentar cada una de esas cargas con la forma de corriente y la duración correctas. Algunas cargas son casi constantes, otras son impulsos breves y elevados, y otras se ciclan para estirar la energía disponible.
No todas las cargas son continuas. La iluminación de emergencia y la electrónica de control se alimentan durante toda la autonomía, pero el desbloqueo de puertas y la megafonía solo consumen cuando el pasajero o el personal los accionan, y la ventilación de emergencia suele funcionar por ciclos para controlar la temperatura durante el tiempo prescrito. El dimensionado debe ponderar la corriente de cada carga según su tiempo real de activación, no solo por su corriente de pico.
| Carga de emergencia | Carácter de la carga | Por qué debe sobrevivir |
|---|---|---|
| Iluminación de emergencia de pasillo, zonas de puerta y vestíbulos | Alimentación LED reducida y constante durante toda la autonomía (al menos 90 min) | Ilumina la ruta de evacuación y los estribos; definido por UIC 555 / EN 13272 |
| Control y liberación de puertas | Baja corriente de reposo más un impulso breve de liberación/apertura por puerta | Permite al personal elegir y abrir el lado correcto; las puertas no deben atrapar pasajeros |
| Megafonía e interfono de pasajeros | Corriente de reposo del amplificador con picos breves de corriente de audio | Mantiene el mando y la comunicación bidireccional durante la evacuación |
| Luces de lado, señalización e indicadores | Luces estables de baja corriente durante la duración requerida | Mantiene un tren detenido visible y señalado para el personal de vía y rescate |
| Ventilación de emergencia y electrónica de control | Carga rotativa pesada, a menudo cíclica; la barra de control es estable | Evita el sobrecalentamiento y la pérdida de mando en un túnel; ventilación de EMU según TB/T 3582 |
Ayuda seguir el camino de la energía. En marcha normal el tren toma energía de tracción de la catenaria o del tercer carril; un convertidor auxiliar genera la corriente alterna auxiliar y la continua para climatización, ventilación, iluminación y tensión de control. La batería del vehículo está conectada a un cargador en la barra de CC y se carga con el pantógrafo levantado. Si desaparece la alimentación principal, un contactor o conmutador estático separa la barra del convertidor, y la batería del vehículo asume la barra, manteniendo las cargas de emergencia centrales. Esta batería es grande, mantenida, generalmente de níquel-cadmio o plomo, y es objeto de la serie IEC 62973; no es el componente NiMH que un fabricante de baterías suministra dentro de la luminaria.
Los paquetes de emergencia distribuidos son una segunda línea de defensa independiente. Un paquete NiMH sellado en la luminaria o en el equipo de puerta puede seguir funcionando aunque la alimentación central de un coche se vea perturbada, si un arnés se daña o si el módulo debe proporcionar una continuidad breve tras la conmutación. Se mantiene cargado mediante un pequeño cargador desde la misma barra de CC, conserva sus celdas en la ventana correcta con una carga de flotación regulada y solo se descarga en una emergencia o durante el ensayo periódico. Este es el componente NiMH que dimensiona Weijiang Power: paquetes pequeños, sellados y resistentes a vibraciones, con tensiones nominales como 3,6 / 4,8 / 6,0 / 7,2 / 9,6 V, adaptados a la luminaria o al control mediante convertidores.
La EN 50155 es la norma horizontal según la cual se diseña todo equipo electrónico embarcado. No solo fija las tensiones nominales, sino también los estados de alimentación continuos, transitorios y breves que el equipo debe soportar sin perder la función. Un cargador o módulo de emergencia que funciona en la barra de 110 V debe soportar el rango continuo de unos 66 V a 154 V, una desviación transitoria de ±40 % durante 0,1 s y una sobretensión prolongada de +40 % durante 1,0 s, y no debe permitir que una ondulación de red de hasta el 5 % provoque microciclos de las celdas o una carga de flotación inestable.
Dos eventos de esta norma deciden los primeros instantes de la batería. La conmutación de alimentación entre dos fuentes (por ejemplo, del convertidor a la batería) produce una caída al 60 % de la tensión nominal de hasta 100 ms; el módulo debe cubrir ese hueco o tomar el relevo sin interrupción, sin rearmar la luminaria ni mostrar un intervalo oscuro. Las clases de variación e interrupción S1, S2 (por defecto, 10 ms) y S3 (20 ms) describen breves ausencias totales de tensión que el equipo debe superar mediante almacenamiento interno o el puente de batería. Un controlador que pierde su estado tras 20 ms o reinicializa una puerta no cumple este requisito.
Figura 1. Una curva ilustrativa de tensión de la barra del coche: marcha normal, una caída de conmutación, una interrupción breve y luego el servicio de emergencia con batería. La curva es cualitativa; los umbrales y tiempos siguen a EN 50155, no a este gráfico.
| Condición de alimentación (EN 50155) | Límite | Qué exige del paquete de emergencia |
|---|---|---|
| Rango continuo | Vn +25 % / −30 % (p. ej. 66 a 154 V en 110 V) | El cargador y el módulo se mantienen dentro de su ventana de carga en todo el rango de la barra |
| Sobretensión transitoria / prolongada | ±40 % durante 0,1 s; +40 % durante 1,0 s | Sin estrés de sobrecarga ni disparo de protección; la carga de flotación debe ser robusta |
| Conmutación | Caída del 40 % hasta 100 ms | Mantenimiento o puente de batería sin rearme y sin intervalo oscuro visible |
| Interrupción S2 (por defecto) / S3 | Soportar 10 ms / 20 ms de interrupción completa | Toma de relevo sin interrupción; el controlador no pierde memoria ni estado |
| Ondulación de CC | Factor de ondulación del 5 %, continuo | La carga de flotación permanece estable; sin microciclos de las celdas inducidos por ondulación |
El requisito de iluminación de emergencia es el núcleo de la especificación de la batería del coche. La ficha UIC 555 y la familia EN 13272 fijan las iluminancias y la autonomía: en pasillos al menos el 50 % de la iluminancia normal, en zonas de asientos al menos el 30 %, durante un servicio de emergencia de al menos 90 minutos. Los niveles de iluminancia se sitúan, según clase y zona, típicamente en torno a 100 lux en pasillo, 150 lux en segunda y 200 lux en primera clase; requisitos de uniformidad, reproducción cromática (CRI ≥ 80) y factor de mantenimiento (LED unas 0,85) acompañan estos valores. El paso a emergencia se prescribe generalmente cuando la tensión de alimentación normal cae por debajo de unas 0,6 veces la nominal durante más de medio segundo, sin intervalo oscuro visible.
Para el mercado chino de alta velocidad e interurbano, las mismas funciones se anclan en TB/T 3414 para la iluminación de emergencia de las ramas y en TB/T 3582-2023 para la ventilación de emergencia de las ramas, con la norma eléctrica de base GB/T 21413.1-2018 (equivalente a EN 50155) y las reglas de cableado GB/T 34571-2024; la especificación GTG/JL 002-2026 de ramas interurbanas remite a estos documentos. La consecuencia de diseño para el fabricante de baterías es, independientemente de la región, la misma: una autonomía definida, una fracción fijada de la iluminancia nominal, un punto de conmutación sin interrupción y una reserva de capacidad demostrable frente a temperatura y envejecimiento.
El paquete de emergencia experimenta un amplio rango de temperatura porque se instala donde está la carga —en la luminaria sobre el pasillo, en un armario en el techo o detrás de un revestimiento. La EN 50155 define las clases OT1 (−25/+55 °C) y OT2 (−40/+55 °C) para zonas de pasajeros y cabinas, OT3 (−25/+70 °C, por defecto para armarios técnicos) y OT4 (−40/+70 °C), así como OT5 (−25/+85 °C) y OT6 (−40/+85 °C); la puesta en servicio debe funcionar tras un breve almacenamiento a −40 °C o +85 °C. Las celdas NiMH selladas soportan estos rangos en un pack bien diseñado con compensación de temperatura de carga, y las clases de vida L1 (5 años) a L4 (20 años, por defecto) fijan la vida esperada del equipo que orienta la selección de celdas y de la carga de flotación.
La robustez mecánica sigue la EN 61373, que clasifica los equipos por ubicación: categoría 1 clase B (caja), categoría 2 (bogie) y categoría 3 (eje, el entorno más duro). La CEM sigue la EN 50121-3-2 con transitorios rápidos (ráfagas) ±2 kV (5/50 ns, 5 kHz) según EN 61000-4-4, ondas de choque línea-tierra ±2 kV y línea-línea ±1 kV (1,2/50 µs) según EN 61000-4-5 e inmunidad RF conducida hasta 80 MHz según EN 61000-4-6. La reacción al fuego sigue la EN 45545 (parte -2 para la reacción de los materiales, -4 para el diseño y -6 para el control del incendio), que limita humos, goteos en combustión y liberación de calor; la carcasa y los termorretráctiles de un paquete de emergencia deben realizarse en la clase de peligro requerida.
El paquete de emergencia distribuido es una función exigente pero acotada: largos periodos en carga de flotación, rara vez una descarga profunda, una corriente alta inmediata en la conmutación y la capacidad de funcionar durante años al ritmo de la vida del equipo. Las celdas NiMH selladas encajan bien: toleran la carga de flotación continua con una buena compensación de tensión y temperatura, soportan descargas breves de alta corriente, no contienen plomo ni cadmio y están selladas sin electrolito líquido. Siguen siendo funcionales en un amplio rango de temperatura y no exigen documentos de transporte de litio. La alternativa —alimentar todo el módulo desde la batería central NiCd o plomo— es precisamente vulnerable allí donde un arnés o un único coche rompen la disponibilidad; la celda NiMH distribuida mantiene la función local a pesar de todo.
Figura 2. La secuencia de trabajo desde la pérdida de la alimentación principal hasta la autonomía de emergencia (ilustrativa): pérdida, caída, conmutación, toma de relevo por la batería, cargas de emergencia y autonomía de 90 minutos.
La base de cualificación de las celdas es explícita. Las celdas portátiles de níquel-hidruro metálico selladas se comprueban en rendimiento según IEC 61951-2:2017 con la enmienda A1:2022 y en seguridad según IEC 62133-1 (la parte -1 es la niquelada; IEC 62133-2 es litio). Para celdas industriales se aplica IEC 63115-2:2021 y para el funcionamiento mecánico IEC 61959. Para el transporte, el NiMH sellado se clasifica bajo UN 3496; la disposición especial IATA A199 confirma que no es una batería de litio, por lo que viaja sin resumen UN 38.3 y sin marcas UN 3480/3481. La gran batería de vehículo se trata por separado según IEC 62973-2 (NiCd) o IEC 62973-3 (plomo); una hoja de datos honesta nunca iguala la batería central de tracción/bordo con el paquete NiMH de emergencia distribuido.
Las cargas de emergencia definidas incluyen la iluminación de emergencia de pasillos, zonas de puerta y vestíbulos, el control y liberación de puertas, la megafonía y los interfonos de pasajeros, las luces de lado y señalización, así como la ventilación de emergencia y la electrónica de control. Se alimentan mediante la batería del vehículo en la barra de CC y mediante paquetes NiMH sellados distribuidos en luminarias y módulos de puerta y audio; la autonomía y la conmutación siguen EN 50155, EN 13272 y UIC 555.
UIC 555 y la ETI LOC & PAS / EN 13272 emplean un mínimo de 90 minutos de servicio de emergencia, con pasillos de al menos el 50 % y zonas de asientos de al menos el 30 % de la iluminancia normal; en trenes de alta velocidad y largo recorrido, una iluminación general mínima de unos 10 minutos precede a la fase de emergencia completa. En China, TB/T 3414 y TB/T 3582-2023 anclan las funciones de iluminación y ventilación de emergencia. La duración exacta siempre se rige por el diseño y las ediciones de las normas citadas.
La batería del vehículo es la gran batería de CC en la barra de batería del vehículo (clásicamente NiCd o plomo, según IEC 62973-2 o -3), que asume toda la barra tras el corte de la alimentación principal. El paquete NiMH es un módulo pequeño, sellado y distribuido en la luminaria, el control de puerta o el amplificador, que cubre las conmutaciones locales y mantiene la función local de forma independiente. Ambos se complementan; el paquete NiMH no sustituye a la batería principal mantenida, y se cualifican y describen según normas distintas.
Los equipos EN 50155 funcionan en continuo desde la tensión nominal menos 30 % hasta más 25 % (en la barra de 110 V, unos 66 a 154 V), soportan una desviación transitoria de ±40 % durante 0,1 s y una sobretensión de +40 % durante 1 s, una caída de conmutación del 40 % hasta 100 ms, interrupciones de 10 ms (S2) o 20 ms (S3) y una ondulación del 5 %. La iluminación de emergencia y el control no deben rearmarse ni perder el estado durante estos eventos.
Choques y vibraciones siguen EN 61373 según la ubicación (caja, bogie o eje, clase B/Cat1 para la mayoría de luminarias y armarios), la CEM sigue EN 50121-3-2 con ráfagas ±2 kV según EN 61000-4-4, ondas de choque ±2 kV/±1 kV según EN 61000-4-5 y RF conducida según EN 61000-4-6, y la reacción al fuego sigue EN 45545 (partes -2, -4, -6). Las condiciones eléctricas están en EN 50155 y las funciones de iluminación en EN 13272 y UIC 555.
No. UN 38.3 y UN 3480/3481 pertenecen a las baterías de litio. El NiMH sellado se clasifica bajo UN 3496, y la disposición especial IATA A199 confirma que no está sujeto a las restricciones de la carga de baterías de litio, siempre que los bornes estén protegidos en el embalaje. La batería central NiCd o plomo se rige por la serie IEC 62973 y sus propias reglas de transporte.
Marco ferroviario y condiciones eléctricas: EN 50155:2017 (Aplicaciones ferroviarias — Equipos electrónicos utilizados en el material rodante, consolidada 2021), EN 13272-1:2019 / -2:2019 (iluminación eléctrica en material rodante de transporte público), ficha UIC 555 (en particular capítulo 5, iluminación de coches de pasajeros), ETI LOC & PAS, Reglamento (UE) n.º 1302/2014, EN 61373 (vibraciones y choques), EN 50121-3-2 con EN 61000-4-4, EN 61000-4-5 y EN 61000-4-6 (CEM), EN 45545-2/-4/-6 (reacción al fuego), GB/T 21413.1-2018, TB/T 3414, TB/T 3582-2023 y GB/T 34571-2024 para China. La curva de tensión, las tablas de carga y las secuencias de este artículo son ilustraciones de ingeniería marcadas como ilustrativas; los valores vinculantes son los de la especificación del equipo y la edición de las normas citadas.
Referencias de baterías y transporte: serie IEC 62973 para baterías auxiliares de a bordo de material rodante (parte 2 NiCd, parte 3:2024 plomo), IEC 61951-2:2017+A1:2022, IEC 62133-1, IEC 63115-2:2021 e IEC 61959 para NiMH sellado; Recomendaciones de Naciones Unidas para el transporte de mercancías peligrosas, Reglamento Modelo, UN 3496 y disposición especial IATA A199 para níquel-hidruro metálico. Los valores de autonomía, tensión y temperatura de las tablas siguen los textos publicados EN 50155/UIC 555/EN 13272; los certificados específicos del equipo prevalecen sobre estos valores generales.
Weijiang Power suministra paquetes NiMH sellados para módulos de emergencia OEM de coches —luminarias, controles de puerta, amplificadores de megafonía y controles de ventilación de emergencia— con documentación de celdas IEC 61951-2/IEC 62133-1, carga de flotación regulada, protecciones y un diseño orientado a EN 50155, EN 61373, EN 50121-3-2 y EN 45545. Los paquetes se construyen en una configuración congelada y viajan bajo UN 3496 por la vía IATA A199. Indíquenos la tensión nominal de su barra, las cargas de emergencia y su tiempo de activación, la autonomía requerida y la clase de temperatura, y dimensionaremos el paquete distribuido y sus circuitos de carga y protección, en lugar de descubrirlo en el ensayo de tipo. Vea la gama de productos NiMH de Weijiang para formatos de pack estándar o contacte a nuestro equipo OEM con su esquema y la lista de cargas de emergencia.
