Mientras la señalización en vía respalda la vía, el control de tren a bordo respalda la autoridad bajo la cual se permite circular a un tren. En la cabina y en el armario de equipos se encuentran el Computador Vital Europeo (EVC) que supervisa las curvas de frenado y las autorizaciones de movimiento, el Módulo de Transmisión de Baliza (BTM) y su antena que leen los telegramas Eurobaliza, la Interfaz Conductor-Máquina (DMI) que muestra velocidad y autoridad, la Unidad de Registro Jurídico (JRU) que guarda el historial de seguridad del tren, y la radio de datos GSM-R que intercambia información con el Centro de Bloqueo por Radio en ETCS Nivel 2. Este artículo explica el principio de funcionamiento y el perfil de carga de la alimentación que debe mantener viva esta cadena cuando se perturba el suministro normal del tren. A diferencia de un SAI estático, el respaldo a bordo vive en uno de los entornos más duros de la electrónica: la EN 50155 define las tensiones nominales del bus de batería (habitualmente 24, 36, 48, 72 y 110 V), sus clases de temperatura de funcionamiento de -25/-40 °C a +55/+70/+85 °C, un requisito de arranque de -40 a +85 °C durante al menos diez minutos, y choques y vibraciones referidos a la EN 61373. La batería del tren alimenta un bus continuo auxiliar mediante convertidores; los módulos locales de mantenimiento y respaldo deben salvar las interrupciones del suministro, soportar un apagado controlado que preserve el registro JRU y la autorización de movimiento actual y, en las funciones críticas, mantener la vigilancia y la comunicación de emergencia el tiempo suficiente para llevar el tren a un estado seguro. El artículo desarrolla el régimen característico: una base constante del computador vital y la radio, ráfagas periódicas del BTM al pasar las balizas, picos de retroiluminación del DMI y de audio, y el requisito de superar las interrupciones y caídas de tensión que definen la EN 50155 y la arquitectura eléctrica del vehículo. Presenta la norma específica de baterías ferroviarias IEC 62973, cuya Parte 4 cubre las celdas secundarias selladas de níquel-metal hidruro para la alimentación auxiliar del material rodante, y prepara la selección y cualificación tratadas en los siguientes artículos.
El EVC es el núcleo de seguridad: fusiona referencias de posición de baliza, odometría, autorizaciones de movimiento GSM-R y datos del tren para supervisar la velocidad y ordenar el frenado si el conductor supera la envolvente permitida. El BTM energiza y lee las balizas mediante la antena bajo el suelo; el DMI representa la curva de frenado, la velocidad objetivo, indicaciones y alarmas; la JRU registra continuamente los datos relevantes para la seguridad para el análisis posterior; y la radio GSM-R mantiene el enlace por conmutación de circuitos o de paquetes con el centro de bloqueo. Cada uno tiene una firma de corriente distinta, pero todos comparten una propiedad: una pérdida incontrolada de alimentación durante la marcha es en sí misma un evento de seguridad.
El bus de batería auxiliar del tren es el depósito principal, normalmente 110 V o 72 V nominales en el material de línea principal y 24/48 V en metros y tranvías, con convertidores DC-DC que derivan los rieles lógicos. Los módulos locales de respaldo y mantenimiento se sitúan entre el bus y la electrónica vital para suavizar interrupciones y, cuando se requiere, sostener funciones definidas tras la pérdida del bus. El dimensionado de ese respaldo comienza con un perfil de carga preciso de la cadena completa, no con la potencia de placa de una sola caja.
La EN 50155 es la referencia para los equipos electrónicos en material rodante y dirige cada decisión de alimentación. Define las tensiones nominales de suministro y las interrupciones, caídas y sobretensiones que el equipo debe tolerar, seis clases de temperatura de funcionamiento (OT1 a OT6, de -25 o -40 °C hasta +55, +70 o +85 °C de temperatura del cuerpo), clases de almacenamiento y una capacidad de arranque de -40 a +85 °C durante al menos diez minutos. Los equipos cerca de fuentes de calor o en armarios sin ventilación pueden corresponder a las clases más altas, mientras que los equipos bajo el suelo y externos ven las más frías.
Los choques y vibraciones se referencian a la EN 61373 (se asigna al equipo una categoría y clase, siendo Categoría 1 Clase B un valor por defecto común), la EMC a la serie EN 50121 y el comportamiento frente al fuego cada vez más a la EN 45545. Un pack NiMH sellado de respaldo debe, por tanto, entregar su energía de mantenimiento tras la exposición al frío, sobrevivir a vibraciones sostenidas de banda ancha sin fatiga de las conexiones internas, usar materiales de baja carga de fuego y no emitir gas ni fugar electrolito en un armario estanco —requisitos que descartan el uso casual de celdas de consumo o químicas inundadas.
El respaldo a bordo no es una única duración, sino una jerarquía de tareas. En la escala más corta, los condensadores de mantenimiento y los pequeños módulos de batería salvan las interrupciones del suministro y los huecos de conmutación (milisegundos a segundos) para que el EVC nunca se reinicie durante las secciones neutras, el rebote del pantógrafo o la conmutación de convertidores. En la escala media, el respaldo soporta un apagado ordenado —terminar la escritura JRU, guardar el estado y el contexto de autorización de movimiento, aparcar el DMI— para que el sistema reinicie de forma determinista en lugar de forzar una reinicialización larga y consumidora de capacidad.
En la escala más larga, determinadas funciones de seguridad y comunicación (vigilancia, alumbrado de emergencia y circuitos de mando, la radio GSM-R para una llamada definida) pueden sostenerse para permitir al conductor comunicar y llevar el tren a un estado seguro antes de la evacuación. La primera figura animada muestra esta línea de tiempo escalonada frente a la tensión de bus descendente: superación, apagado ordenado y, cuando se especifica, apoyo de emergencia extendido. Cada nivel se corresponde con un requisito distinto de energía y potencia, y confundirlos —sobredimensionar la superación o infradimensionar el apagado— es un error de diseño habitual.
Medido a lo largo de un recorrido, la cadena a bordo consume un núcleo vital casi constante (EVC, JRU, espera de radio, receptor BTM) con picos superpuestos: la ráfaga de transmisión del BTM que energiza cada baliza, las ráfagas de transmisión GSM-R durante el traspaso y el establecimiento de llamada, la retroiluminación del DMI y la locución de audio, y la activación de relés o válvulas cuando se emite una orden de freno de emergencia. El respaldo debe mantener el riel lógico durante el pico simultáneo creíble más alto a baja temperatura, cuando la resistencia interna es mayor y la caída de tensión más profunda.
La segunda figura animada contrasta una marcha normal con un evento frío de bus degradado. La meseta plana de tensión del NiMH sellado y su buen comportamiento pulsante se adaptan a este perfil mixto, y su química tolera la descarga superficial y poco frecuente y el largo flotado/espera que realmente ve el respaldo a bordo: el pack pasa casi toda su vida cargado y esperando, y solo entrega energía en raras ocasiones, por lo que la retención de carga y la estabilidad en flotación importan más que la densidad de energía de ciclo profundo.
Las baterías auxiliares del material rodante han sido históricamente de níquel-cadmio ventilado por su extrema robustez, con plomo-ácido en algún material y el ion de litio emergiendo. La serie IEC 62973 estructura ahora la cualificación por química: la Parte 1 da los requisitos y ensayos generales para baterías auxiliares, la Parte 2 cubre NiCd, la Parte 3 plomo-ácido, la Parte 4 níquel-metal hidruro secundario sellado y la Parte 5 ion de litio. La existencia de una parte dedicada al NiMH sellado ofrece a los diseñadores una vía reconocida por el ferrocarril para una química sellada y de mantenimiento reducido en el vehículo.
El NiMH sellado es especialmente adecuado para módulos de respaldo distribuidos y locales —en el bastidor del EVC, el armario del BTM o en el DMI/radio— en lugar de sustituir todo el banco auxiliar de tracción de alta capacidad. Elimina el relleno de agua y el electrolito libre, no contiene cadmio, tolera bien el régimen de flotación superficial y el entorno frío, y puede empaquetarse cerca de la electrónica que protege. El siguiente artículo dimensiona estos módulos y compara las químicas bajo la EN 50155.
El requisito consolidado es un módulo NiMH sellado y resistente a vibraciones, dimensionado en los tres niveles de régimen, conectado mediante un cargador y aislamiento que respeten el bus nominal y sus interrupciones, supervisado en estado y salud, y cualificado según la clase de temperatura, los niveles mecánicos de la EN 61373, la EMC de la EN 50121 y el comportamiento frente al fuego de la EN 45545 del lugar de montaje. Sus celdas y construcción deben ser trazables a la IEC 62973-4 y a las normas subyacentes de rendimiento y seguridad de las celdas.
Los siguientes artículos entregan el hardware y las evidencias: el segundo dimensiona el pack, selecciona el cargador y compara el NiMH con NiCd, plomo-ácido y litio bajo las restricciones del material rodante; el tercero mapea el ensayo de tipo EN 50155 y la campaña de integración de seguridad, incluidos el arranque en frío, vibraciones, EMC, fuego y el expediente de batería ferroviaria que un OEM o proveedor de señalización debe presentar para la aprobación.
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