El sector ferroviario conlleva una serie de exigencias que hay que tener muy en cuenta a la hora de diseñar hardware para este entorno.
En concreto la norma europea EN 50155 define los requisitos que deben cumplir los equipos electrónicos instalados a bordo del material rodante ferroviario. No es solo una exigencia técnica, es una garantía de fiabilidad, seguridad y durabilidad frente a las duras condiciones que se dan en este ámbito. Cumplir esta norma implica diseñar pensando en la robustez, la mantenibilidad y la seguridad funcional del sistema.
Equipamiento cubierto por la EN 50155
La EN 50155 aplica a todos los equipos electrónicos embarcados a bordo del material rodante (trenes, tranvías y metros). En la siguiente tabla se muestran las diferentes categorías con ejemplos de cada una de ellas:
EN 50155 – Resumen del equipamiento
| Categoría | Ejemplos | Detalles |
|---|---|---|
|
Sistemas de control y monitorización |
Sensores, control de frenos, sistema de tracción, control de puertas, HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) |
Sistemas electrónicos para el control, la monitorización y el funcionamiento automatizado de trenes |
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Sistemas de confort y para el operario |
Asientos ajustables eléctricamente, aire acondicionado, Wi-Fi |
Electrónica para el confort del conductor y las comodidades de los pasajeros |
|
Sistemas de comunicación y señalización |
Señales, sistemas de intercomunicación, sistemas audiovisuales |
Señales, sistemas de intercomunicación, sistemas audiovisuales |
|
Sistemas de alimentación |
Cargadores de baterías, fuentes de alimentación, paneles de distribución |
Sistemas para el suministro y acondicionamiento eléctrico a bordo |
|
Sistemas de monitorización y diagnóstico |
Ethernet Train Backbone (ETB), MVB, interfaces IoT |
Equipos para comunicaciones, monitorización y diagnóstico de redes ferroviarias |
|
Sistemas de seguridad y protección |
CCTV, sistemas de monitorización, sistemas de alarma |
Equipos para la seguridad a bordo, la monitorización de pasajeros y la seguridad operativa |
|
Interfaz del operador/sistemas de control |
Paneles de control del conductor, consolas del conductor |
Electrónica para el funcionamiento y el control de trenes |
Requisitos de la EN 50155
La norma clasifica los equipos según parámetros ambientales, eléctricos y electromagnéticos, definiendo los límites de funcionamiento aceptables.
Diseñar cumpliendo estas especificaciones significa garantizar que el equipo funcione correctamente en condiciones reales: variaciones de tensión, vibraciones continuas, picos eléctricos o cambios bruscos de temperatura.
A continuación, en las siguientes tablas, se sintetizan todos estos requisitos:
EN 50155 – Requisitos ambientales
| Prueba | Estándar básico | Especificación de la prueba |
|---|---|---|
|
Altitud |
EN 50155 |
A1: ≤ 1400 m |
|
Temperatura de funcionamiento |
EN 50155 |
OT1: –25 °C a +55 °C |
|
Vibración mecánica |
EN 50155 |
Cat. 1: 0.5 – 5.72 m/s² rms (5–150 Hz) |
|
Choque mecánico |
EN 50155 |
Cat. 1: 30 m/s², 11 ms, semisinusoidal |
|
Humedad |
EN 50155 |
95 % RH @ +25 °C a +55 °C; 24 h |
|
Entrada de polvo y agua |
EN 50155 |
Protegido: IP54 |
|
Niebla salina |
EN 50155 |
5 g/l NaCl @ +35 °C; 2h |
|
Inflamabilidad |
EN 45545-2 |
HL1: Básico (≈ UL94 V-2) |
|
Fiabilidad |
EN 50155 |
24 h a 55 °C a plena carga |
EN 50155 – Requisitos eléctricos
| Voltaje nominal (Vn) | Rango permanente (0,7 – 1,25 Vn) | Caída de voltaje (0,6 Vn @ 100 ms) | Transitorios (1,4 Vn @ 1 s) | Corriente de arranque | Interrupción de energía | Aislamiento (50 Hz @ 1 min) | Picos de tensión (Fase – Fase & – Tierra) | Inversión magnética |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
24 V |
16,6 - 30 V |
14,4 V |
33,6V |
Ip ≤ 1,5 × In |
S1: > 0 ms |
500 V AC |
1,8 kV |
1 min (Sin daños) |
|
37,5 V |
26 - 47 V |
22,5 V |
52,5 V |
500 V AC |
||||
|
48 V |
33,6 - 60 V |
28,8 V |
67,2 V |
500 V AC |
||||
|
72 V |
50,4 - 90 V |
43,2 V |
100,8 V |
1.500 V AC |
||||
|
96 V |
67,2 - 120 V |
57,6 V |
134,4 V |
1.500 V AC |
||||
|
110 V |
77 - 137,5 V |
66 V |
154 V |
1.500 V AC |
EN 50155 – Requisitos electromagnéticos (EN 50121-3-2)
| Fenómenos | Estándar básico | Especificación de la prueba | Criterio |
|---|---|---|---|
|
Emisión |
|||
|
Perturbaciones conducidas inducidas por los campos de radiofrecuencia |
EN 55011 |
QP: 79 dBµV +20 dB (0,15 – 0,5 MHz) |
|
|
Campos electromagnéticos, radiados y de radiofrecuencia |
EN 55011
(CISPR 11 Class A) |
QP: 40 dBµV/m (30 – 80 MHz) |
|
|
Inmunidad |
|||
|
Descargas electrostáticas (ESD) |
EN 61000-4-2 |
± 6 kV (por contacto) |
B |
|
Campos electromagnéticos, radiados y de radiofrecuencia |
EN 61000-4-3 |
20 V/m @ 80% AM; 1 kHz (80 – 1.000 MHz) |
A |
|
Transitorios eléctricos rápidos (EFT/Ráfaga) |
EN 61000-4-4 |
± 2 kV @ 5/50 ns; 5 kHz (cables de alimentación) |
B |
|
Ondas de choque (Sobretensión transitoria lenta) |
EN 61000-4-5 |
± 1 kV @ 1,2/50 µs; 42 Ω (fase-fase) |
B |
|
Perturbaciones conducidas inducidas por los campos de radiofrecuencia |
EN 61000-4-6 |
10 Vrms @ 80% AM; 1 kHz (0,15 – 80 MHz) |
A |
|
Campos magnéticos a frecuencia industrial |
EN 61000-4-8 |
300 A/m @ 50 Hz |
A |
|
Campos magnéticos oscilatorios amortiguados |
EN 61000-4-10 |
100 A/m @ 1 MHz & 10 MHz |
A/B |
|
Huecos de tensión e interrupciones |
EN 61000-4-11 |
Hueco del 30% (0,1 s) |
B |
|
Ondas oscilatorias (inmunidad transitoria en modo común) |
EN 61000-4-12 |
2.5 kV @ 1 MHz & 10 MHz (modo común) 1 kV @ 1 MHz & 10 MHz (modo diferencial) |
A/B |
Criterios de funcionamiento:
- Criterio A: El equipo debe funcionar correctamente durante y después de la perturbación sin degradación ni pérdida de funciones ni cambios en los datos almacenados.
- Criterio B: El equipo puede degradarse temporalmente durante la perturbación, pero debe seguir funcionando correctamente después de esta, sin perder datos.
- Criterio C: Se permite una pérdida temporal de la función, pero el equipo debe reiniciarse automáticamente o manualmente según lo acordado, sin pérdida de datos.
RAMS: Fiabilidad, Disponibilidad, Mantenibilidad y Seguridad
El enfoque RAMS (por sus siglas en inglés: Reliability, Availaibility, Maintainability, Safety), definido por la norma EN 50126, es esencial para asegurar el rendimiento global del sistema ferroviario. No se trata sólo de cumplir una norma, sino de diseñar con la fiabilidad como objetivo tangible.
EN 50155 – RAMS (EN 50126)
| Elemento RAMS | Definición |
|---|---|
|
Fiabilidad |
Probabilidad de que un sistema realice la función prevista sin fallos durante un período determinado en condiciones específicas. |
|
Disponibilidad |
Proporción de tiempo que un sistema está operativo y es capaz de realizar su función. |
|
Mantenibilidad |
Facilidad, precisión y rapidez con la que se puede realizar el mantenimiento. |
|
Seguridad |
Capacidad de un sistema para funcionar sin causar riesgos inaceptables para las personas, el medio ambiente o los equipos. |
Diseñar con enfoque RAMS desde el inicio del diseño reduce costes a lo largo de todo el ciclo de vida (LCC) y aumenta la satisfacción del operador y del usuario final, minimizando los fallos y haciendo que el dispositivo sea más fácilmente mantenible y seguro.
SIL: Seguridad Funcional
Los Niveles de Integridad de Seguridad (SIL), definidos por la EN 50129 e IEC 61508, determinan el grado de reducción de riesgo necesario para una función de seguridad.
EN 50155 – SIL (EN 50129, IEC 61508)
| Nivel SIL | PFD Modo de baja demanda | PFH Alta demanda / modo continuo | Descripción típica / Reducción de riesgos |
|---|---|---|---|
|
SIL 1 |
≥ 10⁻² a < 10⁻¹ |
≥ 10⁻⁶ a < 10⁻⁵ por hora |
Seguridad básica; reducción de riesgo baja.
Adecuado para funciones de seguridad no esenciales, como la iluminación. |
|
SIL 2 |
≥ 10⁻³ a < 10⁻² |
≥ 10⁻⁷ a < 10⁻⁶ por hora |
Seguridad moderada; reducción de riesgos media.
Se utiliza a menudo en sistemas ferroviarios de importancia moderada, como el control de puertas. |
|
SIL 3 |
≥ 10⁻⁴ a < 10⁻³ |
≥ 10⁻⁸ a < 10⁻⁷ por hora |
Alta seguridad; alta reducción del riesgo.
Necesario para sistemas críticos para la vida, como enclavamientos de señalización o protección automática de trenes. |
|
SIL 4 |
≥ 10⁻⁵ a < 10⁻⁴ |
≥ 10⁻⁹ a < 10⁻⁸ por hora |
Seguridad muy alta; reducción del riesgo muy alta.
Extremadamente raro en aplicaciones ferroviarias, normalmente solo teórico en el contexto ferroviario. |
Definir correctamente el nivel SIL evita sobrecostes y asegura que cada función se desarrolla con el rigor adecuado en diseño, verificación y validación.
Diseño conforme a la EN 50155: de la teoría a la práctica
El diseño de un equipo conforme a la EN 50155 implica integrar desde el inicio conceptos de robustez, seguridad y fiabilidad. Algunos ejemplos reales muestran cómo esta norma impacta positivamente en el rendimiento:
- Sistemas CCTV diseñados para clase OT2 con filtrado EMC y supresión de picos llegan a reducir fallos de campo en un 30%.
- Gateways de control rediseñados para cumplir con la EN 50155 mejoran la disponibilidad operativa y reducen las incidencias eléctricas.
- Convertidores DC/DC certificados aumentan su vida útil al optimizar la disipación térmica y la resistencia a vibraciones.
El valor de un socio tecnológico con experiencia en EN 50155
Seleccionar un proveedor que domine la EN 50155, RAMS y SIL garantiza la conformidad técnica, reduce el riesgo de fallos, acelera la homologación y mejora la rentabilidad del proyecto. Un socio con experiencia aporta:
- Menor riesgo técnico y regulatorio
- Diseño optimizado para el entorno ferroviario embarcado
- Documentación y trazabilidad completas
- Soporte a la postventa con diagnóstico remoto y repuestos modulares
- Integración más rápida en la cadena de valor
Conclusión
Cumplir con la EN 50155 no es una meta final, sino el punto de partida de un diseño robusto y competitivo. La combinación de un enfoque normativo sólido, diseño orientado a RAMS y seguridad funcional SIL permite desarrollar equipos electrónicos que ofrecen confianza, sostenibilidad y valor a largo plazo. La empresa que adopta este enfoque demuestra conocimiento técnico y visión de futuro: la fiabilidad se convierte en una ventaja competitiva tangible.
En TEKHNE tenemos más de 15 años de experiencia diseñando hardware electrónico ferroviario, y acompañamos a nuestros clientes en todo el proceso: desde la ideación y el diseño hasta la pre/certificación, industrialización y lanzamiento al mercado, evitando riesgos de incumplimientos en este sector donde las exigencias son notablemente mayores que en otros.
