lkj2000常见故障分析及处理论文修订版.doc
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山东职业学院
毕业设计(论文)
题目:
LKJ2000常见故障分析
及处理
系别:
专业:
班级:
学生姓名:
指导教师:
完成日期:
山东职业学院毕业设计任务书
班级
机车车辆1233
学生姓名
苏哲
指导教师
红红~默默大
设计题目
LKJ2000常见故障分析及处理
主要
研究
内容
本课题主要针对列车运行监控装置的各种故障处理,因为列车运行监控装置广泛的应用于铁路运输安全保障系统,是用于防止列车冒进信号、运行超速事故和辅助机车司机、动车组司机提高操纵能力的重要行车设备。
本课题的研究将有助于现场机车乘务员很好地处理列车运行监控装置使用中的故障,对提高列车的安全操纵有重要的现实意义。
主要技
术指标
或研究
目标
LKJ2000型监控装置是一个技术和科技含量都较高的行车安全设备,首先从了解LKJ2000的结构组成,再到在机车运行过程中他发挥的作用以及会出现的故障,学会分析和出故障。
基本
要求
主要参
考资料
及文献
[1]杨志刚.LKJ2000型列车运行监控记录装置.中国铁道出版社,2003年8月,北京.
[2]北京铁路工人协会.2009年铁路技师论文集.中国铁道出版社,2010年,北京.
[3]河南思维自动化设备有限公司.LKJ2000型列车运行监控记录装置检修指南(V5.0).
山东职业学院毕业设计(论文)评审表
班级:
姓名:
学号:
评价内容
具体要求
分值
评分
调查论证
能独立查阅文献和调研;能提出并较好地论述课题的实施方案;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
10
实验方案设计与实验技能
能正确设计实验方案,独立进行实验工作。
20
分析与解决问题的能力
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题;能正确处理实验数据;能对课题进行理论分析,得出有价值的结论。
20
工作量、
工作态度
按期圆满完成规定的任务,工作量饱满,难度较大;工作努力,遵守纪律;工作作风严谨务实。
20
质量
综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结构严谨合理;实验正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;论文结果有应用价值。
20
创新
工作中有创新意识;对前人工作有改进或突破,或有独特见解。
10
成绩
100
论文评语:
指导教师签名:
评阅教师签名:
年月日
山东职业学院毕业设计(论文)答辩记录及总成绩
(答辩小组用)
班级:
姓名:
学号:
答辩题目
对学生回答问题的评语
正确
基本
正确
经提示回答
不正确
未回答
答辩委员会(或小组)评语:
成绩:
答辩负责人签名:
年月日
指导教师评分
评阅人评分
答辩评分
论文
总成绩
系毕业设计(论文)领导小组审核意见:
小组组长签名:
年月日
注:
毕业设计(论文)总成绩中,指导教师评分占40%,评阅人评分占20%,答辩评分占40%。
引言
监控装置以轨道电路及机车信号作为列车运行指令信息源,以预置于主机的方式获取运行线路参数信息,采用计算机智能处理对列出运行速度进行安全监控。
我国监控装置的研究开发从20世纪90年代开始,1995年形成全路普及的规模。
先后经历了JK-2H、LKJ-93型,发逐步发展为LKJ2000型。
LKJ2000型监控装置吸取了前两个型号的成熟技术,在技术等级、功能、性能和可靠性等方面有了较大程度的提高,并且在功能扩展和各项发展中的技术设备的接口方面作了适应设计,是国产最新一代监控装置。
4
目录
引言………………………………………………………1
第一章LKJ2000型列车运行监控装置的基本组成和原理……………4
1.1基本组成.……………………………………………………4
1.2控制原理………………………………………………………4
1.3主要功能.………………………………………………………5
1.3.1监控功能………………………………………………………5
1.3.2记录功能………………………………………………………5
1.3.3显示和语音提示功能……………………………………………5
1.4LKJ2000型监控装置概述……………………6
第二章机车监控装置常见故障及分析………………………………7
2.1监控装置显示器故障……………………………………………………7
2.1.1 显示器反复掉电重启 ………………………………………………8
2.1.2显示器白屏故障……………………………………………………8
2.1.3显示器长期黑屏……………………………………………………8
2.2监控记录装置运行文件丢失的原因分析…………………………………9
2.2.1监控装置设备质量问题…………………………………………9
2.2.2机车电路电压波动对监控装置的影响…………………………10
2.2.3监控装置记录的文件过多或者IC卡使用不当造……………10
2.2.4电务工作人员对工作的疏忽致使文件缺失…………………11
2.3监控装置结构存在的问题………………………………………………11
2.4监控装置常见故障、分析及解决………………………………………12
第三章LKJ2000监控装置完善与改进……………………………………16
3.1数据转录方式…………………………………………16
3.2车载数据的实时分析……………………………………………173.2机车布线……………………………………………………17
第四章进一步完善LKJ2000监控装置功能的建议……………………………17
参考文献…………………………………………………………………………Y
总结……………………………………………………………………………Y
致谢……………………………………………………………………………Y
6
第一章LKJ2000型列车运行监控装置的基本组成和原理
LKJ2000型列车运行监控装置采用双机热备工作方式,性能更加可靠;采用屏幕显示其,以图形、曲线、文字等方式显示前方线路状况、运行情况等信息。
更能更加强大。
1.1基本组成
LKJ2000型列车运行监控装置包括设于机车上的主机、显示器、事故状态记录器以及与之配套的速度和压力传感器、信息输入、信息输出和连接设备等。
1、主机
主机箱为系统控制中心,其内部由A、B两组完全相同的控制单元组成(左边为A组,右边为B组)。
每组有八个插件(含一个预留位置)。
各插件位置以机箱中心线为基准对称排列,从中心向两边依次为:
监控记录插件、地面信息插件、通信插件、模拟量输入/出插件、预留插件、数字量输入插件、电源插件。
主机箱背板有10个对外引线插座及一个电源开关。
2、屏幕显示器
显示器为10英寸TFT高亮度彩色液晶显示屏。
在此屏幕上能用图像、汉字来表示装置的监控功能,并能提供五公里的线路纵断面诸如桥梁、隧道、坡道、道口、曲线等信息更便于提示引导司机操作。
3、事故状态记录器(黑匣子)
LKJ2000型监控记录装置可选择装备列车事故状态记录器,它将记录30分钟以内列车运行状态数据,而记录密度将大大监控主机数据记录密度,列车走行距离超过5米时,将产生一次相关参数记录。
事故状态记录器还留有语音记录功能,可记录30分钟以内的最新机车联控通话情况,并具有抗冲击、防水、耐高温等性能。
1.2控制原理
LKJ2000型列车运行监控装置采用车载计算机预先存储基础数据文件的控制方式(即车载控制模式),在运行时根据列车所处位置按顺序调取车载存储的数据文件,按装置接收到的前方信号现实并根据列车速度实时计算列车走行距离来产生控制模式曲线。
当列车速度达到控制模式曲线时,装置对列车实施卸载、常用制动及紧急制动,防止列车越过信号机或超速运行。
1.3主要功能
1.3.1监控功能
防止列车越过关闭的信号机;
防止列车列车超过线路(或倒叉)允许速度以及机车、车辆的构造速度;
防止机车高于规定的限制速度进行调车作业;
在列车停车情况下,防止列车溜逸;
可按临时增加的运行要求控制列车不超过临时限速;
在自动闭塞区段,列车在显示停车的通过信号机前停车2min后又继续向此关闭信号机防护的分区运行时,保证在该信号机防护的分区内运行速度不超过规定的限制速度;
列车通过显示黄色、双黄色、双黄闪的进站信号机进入站内无码的股道时,装置按前方信号机关闭进行控制。
经正副司机同事确认后操作,装置允许列车以低于规定的限制速度通过该信号机。
1.3.2记录功能
1)一次性记录项目
(1)开机记录:
日期、时间、机型、机车号、装置编号、机车轮径:
(2)输入参数记录:
车次、司机号、副司机号、区段代号、车站代号、客货车别、本务补机别、牵引总重、载重、计长、辆数、支线号、侧线股道号、出入段时间。
2)运行参数记录项目
(1)时间;
(2)线路公里标;
(3)距前方信号机距离;
(4)前方信号机种类及编号;
(5)机车信号显示状态(绿、绿/黄、黄、黄2、双黄、红、白等);
(6)地面传输信息;
(7)运行实际速度;
(8)限制速度;
(9)列车管压力、机车制动缸压力;
(10)机车工况(牵引制动别、零位、运行前后方向别);
(11)原边牵引电流;
(12)装置控制指令输出状况(动力切除、常用制动、紧急制动、允许缓解等);
(13)装置报警;
(14)司机操作装置状况(开车、调车、解锁、警惕建、坐标调整、IC卡操作、事件打点记录等);
(15)装置异常状况;
(16)平面调车灯显装置信息变化。
1.3.3显示和语音提示功能
显示和提示功能由监控装置显示器显示。
LKJ2000型监控装置系统允许配置数码型显示器或屏幕型显示器运用。
1)显示实际运行速度、限制速度/目标速度;
2)显示机车信号色灯信息;
3)具备如下显示功能:
1、装置原始设定的参数:
日期、时间、机型、机车号、装置编号、机车轮径;
2、乘务员输入信息:
车次、司机号、副司机号、区段号、客货车别、本务补机别、牵引重量、载重、计长、辆数、支线号等;
3、运行参数:
车站号、公里标、信号机编号、机车工况等;
4、显示地面传输信息;
5、装置故障信息:
故障类别。
4)声音提示内容
1、机车信号灯状况;
2、前方信号灯处限速值变化;
3、乘务员输入有关信息;
4、临时限速地点及限速值;
5、装置实施动力切除、常用或紧急制动;
6、装置允许缓解;
7、车机联控作业;
8、进入侧线股道或支线地点;
9、装置报警;
10、装置状况;
1.4LKJ2000型监控装置概述
LKJ2000型监控装置的特点
1、车载存储线路数据
2、采用连续平滑速度模式曲线控制
3、实时计算取得速度控制值
4、主要控制过程全部采用计算机实现
5、提高可靠性设计
6、提高安全性设计
7、采用图形化屏幕显示器
第二章机车监控装置常见故障及分析
LKJ2000型列车运行监控记录装置已由“安全期”过渡到“故障频发期”,惯性故障频发并且判断困难,一直困扰着技术人员,通过长时问的尝试和探索,对LKJ2000型列车运行监控记录装置的两种常见故障产生的原因进行分析,提出了快速判断、查找故障的有效方法,确保了监控装置的良好作用。
2.1监控装置显示器故障
屏幕故障从现象上来看主要表现在以下几个方面:
接插件问题、主板问题、液晶问题、电源问题、面膜问题。
主板经过长期运行后,主板的抗干扰性能和稳定性下降了,在高温高湿或者低温干燥及颠簸的情况下长期运行故障率偏高。
主板故障表现为重启、死机、黑屏、白屏花屏等。
2.1.1 显示器反复掉电重启
显示器反复重启的一个现象就是液晶显示器无显示。
当机车运行中,显示器液晶屏幕突然从正常运行色彩界面变成黑屏,然后显示器重新启动、自检,但刚运行到正常界面又重新黑屏,再次重启,不能正常工作。
首先判断该现象是由于监控装置显示器反复掉电复位造成的。
显示器电源是由显示器内部电源模块提供,电源模块将机车110V直流电压转换成系统所需的12V、5V电源信号,供主板及显示卡使用,其中主板、显卡等关键部件使用5V电源,其误差为4.9V至5.1V,如果电压超过误差范围,则主板的电源监测芯就会给出复位信号,强制显示器复位重新启动,如果显示器启动后电压仍达不到要求,电源监测芯片会一直给出复位信号,使显示器反复启动、循环自检,导致显示器无法正常工作。
主板工作电压不符合技术要求造成显示器频繁复位。
这说明电源输出模块或电源板至主板的电源输出通道出现问题,所以必须对电源输出或电源输出通道进行检测,测量电源输出电压,如果不正常,说明电源输出模块故障,更换电源模块即可。
如果正常检查电源板至主板之间的电源输出通道,由于电源输出通道的5V电源端子JX2插件设计选型存在问题,JX2插件为塑料外壳插件,其内部接触点为点接触。
在屏显中,5V电源端子流过电流较大,当显示器长时间工作后,塑料插件会发生热变形,点接触位置会出现氧化、接触压力下降,这就造成触点间的接触电阻加大,输出电压下降,如果发生瞬间接触不良则将造成显示器反复启动、频繁复位循环自检,同时,由于电源供电电压不稳,显示器长时间工作,最终会导致显示器主板、显卡烧损的严重后果。
故5V电源端子不适合在大电流下长期稳定工作,所以这已成为显示器反复启动、循环自检故障的主要原因。
2.1.2显示器白屏故障
在测试显示器时,首先检查电源是否正常,如果电源正常则对显示器上电进行整机测试。
如果30秒后不能正常启动且出现白屏,则为白屏故障。
白屏故障是由于显示器长期在高温、高寒、潮湿等恶劣条件下使用造成的,更换数据时不断重新写入新的数据程序,不断擦除也可能造成电子盘故障,导致显示器白屏,故障判断如下:
1、按压确认键及其他按键,如果有按键音,那么故障可能出现在液晶屏或主板屏显驱动上,判断液晶屏或是主板屏显驱动故障,可以做以下处理,先拿一块确定正常的液晶屏正确接入主板,接好背光灯然后上电,如果正常那么说明就是液晶屏故障,需要更换液晶显示屏。
如果还是白屏故障,则可以判断是显示器主板驱动故障,这就需要更换显示主板。
2、按压确认键及其他键没有键音,则说明显示器主板没有启动,这就要换显示器主板或重新写入电子盘。
2.1.3显示器长期黑屏
显示器启动时或正常运行时黑屏后再无显示,只有断电重新启动才能恢复正常。
首先检查电源的输出,可用万用表测量CPU卡上电子盘的16(地)、32(VCC)之间是否为5V,如无,可检查保险管坏否,110V输入是否有,如上述均无问题,则可能电源板损坏,这种现象主要原因是由于显示器受到电磁干扰所致。
主要干扰源来自以下几个方面:
1主板供电电源通道,电源不稳的解决措施。
针对JX2插件性能不良,重新连线增加一个面接触插件,由电源板直接将5V电源引到主板,短接JX2插件。
以保证主板电源通道供电稳定。
2显示器内部电路的耦合干扰解决措施。
对显示器内部底板电路进行改造,将底板排阻RP2由10KΩ更换为1KΩ,解决键盘线受干扰,键盘功能紊乱的问题。
同时对屏显电源进线端增加过压抑制电感或过压吸收片以提高显示器抑制浪涌电压能力和抗干扰能力。
3显示器机壳传输干扰解决措施,对显示器加强绝缘,在电源线、通讯线加磁珠,给主板提供一个良好的工作环境。
采用铁氧体磁环作为磁芯,用导线绕磁环形成线圈形式,外包热缩管用以绝缘和保护,引线端子采用压接工艺加锡焊。
为液晶屏,为光敏二级管加装绝缘套,将各板及液晶屏、光敏二级管与外壳绝缘电阻保持在20MΩ以上。
4显示器电源线传输干扰解决措施。
针对高频干扰信号的特点,我决定使用电源线加浪涌电压滤波器、电感性滤波器切断电源线传输干扰。
电感磁芯采用铁氧体磁性材料,其使用时,可将导线绕制在铁氧体磁性材料成线圈的形式串接在电路中,其等效电路相当于一个电感和电阻的串联,可以有效地滤除高频干扰信号。
解决显示器电源线传输干扰。
5更换电子盘、重写电子盘程序或处理电子盘坐:
更换电子盘,将故障电子盘取下,换上良好电子盘。
重写电子盘程序:
首先将故障电子盘取下,在专用电子板上将故障电子盘与良好电子盘通过专用插口连接,再将电子板与监控装置显示器连接,并连接普通电脑键盘。
通过格式化、传系统、全盘拷贝命令。
将良好的电子盘上的文件复制到故障电子盘上,然后将复制好的电子盘装回原显示器主板上。
2.2监控记录装置运行文件丢失的原因分析
列车运行监控装置(LKJ)采用先进的32位微处理器技术,是新一代的超速防护设备,不仅可以有效防止“两冒一超”等事故的发生、记录列车运行机乘务员操作等状况,而且采用双机热备冗余,工作性能非常可靠,它的使用正在为列车的安全运行起着越来越重要的作用。
该装置通过采集列车运行中的各种状态信息,结合车载存储线路参数,进行分析处理,以控制列车的运行,实现列车安全速度的控制。
同时把列车运行过程中采集到的数据记录下来,通过转储装置把记录的数据记录下来,得到有关机车运用状态的相应数据。
监控记录所记录的列车运行数据,正常情况下芯片可存放十年的数据。
然而,由于人为的操作错误或是人为的破坏,亦或是设备质量问题而造成列车运行文件丢失的现象时有发生。
这必然会给安全分析工作带来困难,使地面分析失去了依据,不能及时发现事故隐患,行车安全无法卡控。
2.2.1监控装置设备质量问题
(1)监控装置主机记录插件故障:
监控记录插件是整个系统的核心部件,模块以32位微处理器MC68332为CPU,主要完成地面线路数据的存储与调用、运行状态数据的记录与同步、控制模式曲线的计算,实时时钟的产生,通过双路CAN串行总线或VM巳总线对系统其他模块的控制与管理。
当主机插件中的晶振频率和其两边的电容参数不符合规定要求时,将直接影响记录插件记录文件转储传送数据的准确性和完整性,从而造成列车运行文件的异常丢失。
(2)记录插件电池不良,达不到RAM芯片中正常保存的要求,从而导致文件异常或丢失。
记录插件中的RAM芯片工作电路中,是靠Ni-Cd电池维持正常工作电压的,由于电池在正常工作中处于充电状态,RAM由电源板提供的电源电压,以保证数据准确可靠。
当设备突然是失电或机车入库突然关机后,则由Ni-Cd电池负责提供维持数据存在的3.6V电压。
由于电池常处于充电状态,内阻增大,容量下降,造成监控设备入库关机时,Ni-Cd电池不能提供保持数据的最低电压,造成数据文件的丢失。
2.2.2机车电路电压波动对监控装置的影响
(1)电路干扰对监控装置造成的影响,从而引起数据文件的丢失或者不完整;机车启动,电路中会产生很大的电压波峰,进而对监控装置产生较大干扰,可能会造成监控装置出现系统故障,严重的还可能烧毁监控主机板。
当监控装置的主机板受到干扰时,容易造成程序混乱,最终导致数据文件的异常或丢失。
(2)监控程序芯片(U3\U4)和数据程序芯片(US\U6)的管脚与主板连接,在运用过程中因线路数据改造或监控模式更新等,要对芯片重新进行换装,芯片经常拔插,容易造成插座与芯片虚接,发生干扰时,出现电压波动,易出现数据文件的异常或丢失。
(3)监控主机与屏幕显示器的通信采用RS485标准串行通信,显示器与主机相互交换传输信号,显示器将指令传输给CPU,同时主机将采集的数据信息传递给显示器,乘务员根据显示器显示的距离,速度进行操作,实现列车的监控功能。
在信息传递过程中,主机板受到机车干扰冲击时,就会出现工作状态的不稳定,反映到监控装置上显示复位,出现丢失数据甚至烧坏主机的现象。
2.2.3 监控装置记录的文件过多将RAM芯片中存放的数据挤出或者IC卡使用不当造成数据文件的丢失
(1)因监控装置记录的文件过多,将芯片存储的数据挤出,从而致使文件丢失的现象也有可能发生。
芯片存储的数据结构是按照目录和数据循环存放的,当记录数据的指针达到数据存放的地步时,指针便自动回到数据存储区的顶部,将原先记录的数据覆盖。
由于形成运行文件全程记录条件的变化,如列车制动管压力、柴油机转速、工况条件接触不良就会连续产生相应的记录。
当记录产生的过多,使得文件在高度超过内存后,其他文件就会被覆盖,从而产生文件丢失的现象。
(2)IC卡在使用过程由于使用不当而人为造成文件丢失的现象,也是造成列车运行文件丢失的重要因素。
IC卡存储文件是以二进制格式存放的,具有铁磁性,使用过程中严禁与强磁场接触。
而我们有的乘务员或工作人员易将IC卡放在操作台上,造成IC卡被磁化。
在转储文件时,造成文件写不进去或文件异常。
另外,由于IC卡长时间使用,IC卡的存储芯片上留下划痕,人不及时清洗,造成接触不良,也容易造成文件写不进去或读不出来。
(3)乘务员为掩盖操作上的失误,逃避考核,人为的将问题文件混掉的现象也会存在。
2.2.4 电务工作人员对工作的疏忽致使文件缺失。
(1)电务车载检测人员在对出入库机车运行文件进行上车转储时漏选文件,而电务数据分析人员对录回的列车运行文件又未进行认真核对,造成文件缺失;
(2)电务车载重数据检索分析人员漏将录回的运行文件转储到相应的网络分析上,从而造成文件的缺失或异常;
(3)运行文件分析软件使用或设置的不当,也会使运行文件显示不全。
2.3监控装置结构存在的问题
1、控制系统故障
列车运行监控装置主机采用电子方式连接,数字方式控制,因此常会出现一些控制系统故障,
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