LKJ2000型列车运行监控记录装置维护浅探2.docx
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毕业设计（论文）
中文题目：
LKJ2000型列车运行监控记录装置维护浅探
学院：
远程与继续教育学院专业：
自动化 姓名：
学号：
指导教师：
2010年 7月5日
38
北京交通大学
毕业设计（论文）成绩评议
年级
08秋
层次
本科
专业
自动化
姓名
李甡甡
题目
LKJ2000型列车运行监控记录装置维护浅探
指导教师评阅意见
成绩评定：
指导教师：
张国侯
2010年7月8日
评阅教师意见
评阅教师：
年 月 日
答辩小组意见
答辩小组负责人：
年 月 日
北京交通大学
毕业设计（论文）任务书
本任务书下达给：
08 级 本 科 自动化 专业学生 李甡甡 设计（论文）题目：
LKJ2000型列车运行监控记录装置维护浅探
一、设计（论述）内容：
1.设备的组成、工作原理；
2.设备日常维护和集中检修的内容和方法；
3.设备目前维护中存在的问题分析研究；
4.设备维护方法的改进措施和产生的效果。
二、基本要求：
1.毕业论文选题应符合本专业培养目标的要求，具有理论意义和实际价值。
2.毕业论文有一定的深度和广度，份量适中（毕业论文或毕业设计字数一般应为1.5
万字左右）。
3.毕业论文的正文内容文题相符，结构合理，层次分明，合乎逻辑;概念准确，语言流畅;论点鲜明,论据充分,自圆其说。
4.毕业论文应当反映出学生查阅文献、获取信息的能力，综合运用所学知识分析问题与解决问题的能力，研究方案的设计能力，研究方法和手段的运用能力，外语和计算机的应用能力及团结协作能力。
5.毕业论文书写格式规范，符合《北京交通大学关于本科生毕业论文（设计）的若干规定》的要求。
三、重点研究的问题：
1.设备日常维护和集中检修的内容和方法；
2.设备目前维护中存在的问题分析研究；
3.设备维护方法的改进措施和产生的效果。
四、主要技术指标：
1.绘制相关的电路图（电流、电压变化曲线）；
2.调用LKJ监测设备的数据及图形；
3.分析LKJ监测设备的数据；
五、其他要说明的问题
1.调查研究、查阅文献和搜集资料；
2.阅读和翻译与课题内容有关的外文资料；
3.撰写文献综述，确定设计方案；
4.工艺计算；结构和强度设计计算；材料的选择；
5.撰写毕业论文及说明书（正文不能少于1.5万字符）。
6.绘制图纸。
下达任务日期：
2010年6月15日要求完成日期：
2010年10月20日答辩日期：
2010年11月29日
指导教师：
张国侯
开 题 报 告
题目：
LKJ2000型列车运行监控记录装置维护浅探
报告人：
李甡甡 2010年7月6日
一、文献综述
LKJ2000型列车运行监控记录装置是在LKJ-93型监控装置成功运用基础上，借鉴国内外先进列车超速防护及列车控制技术而研究开发的新一代列车超速防护设备。
是采用了先进的32位微处理器技术、安全性技术以及数字信号处理技术等来保证列车行车安全的控制装置。
它是既有列车行车安全设备的升级换代产品
二、选题的目的和意义
全国机车已经改造完成安装了LKJ2000型列车运行监控记录装置，特别是当前我国处于铁路建设的黄金期，需要安全的设备保障车辆的安全行驶。
但很多现场维修人员对
LKJ2000型列车运行监控记录装置的结构、性能、维修及故障处理不熟悉。
结合本人工作实际，特以此套LKJ2000型列车运行监控记录装置作为研究对象，学习和总结一些维护、保养及故障排除的方法。
这对本人今后的工作会有很大帮助，所以研究LKJ2000型列车运行监控记录装置的维护方法对于我来说是很有意义的。
三、研究方案：
1.设备的组成、工作原理；
2.设备日常维护和集中检修的内容和方法；
3.设备常见故障的分析研究；
四、进度计划：
6月30日－7月11日
分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，写好开题报告；
7月16日－10月10日
结合现场实做和同事交流心得写好中期报告；
10月20日前
撰写好毕业论文并征求导师意见，修改毕业论文。
五、指导教师意见：
同意按此计划进行！
指导教师：
张国侯
2010年6月30日
中 期 报 告
题目：
LKJ2000型列车运行监控记录装置维护浅探
报告人：
自动控制系李甡甡
毕业设计开始至今，在老师的帮助下以及自己努力下，我感觉到自己真正学到了不少东西。
毕设进展顺利，除了对计算机联锁系统有了总体了解以外，已经上升到对每个子系统的学习研究阶段。
以下是毕设进展的一些概要介绍：
一、总体设计
1.了解JLKJ2000型列车运行监控记录装置主要组成
1）监控主机箱（双套模块冗余）1台
2）显示器（数码显示器或屏幕显示器）2个
3）转储器地面配置
4）事故状态记录器（黑匣子）1个
5）双针速度表（带里程计或不带里程计）2个
6）光电式速度传感器2个
7）压力传感器3个
LKJ2000型列车运行监控记录装置基本组成结构主要是一个主机箱和二个显示器（屏幕或数码）。
其速度信息来自安装在机车轮对上的TQG15或DF16光电式速度传感器，速度信号的基本配置为二通道（可扩充至三通道），如果二通道速度信号相位相差90。
，则可以满足装置相位防溜功能的需要。
在无相位防溜功能的情况下，二通道速度信号可分别取自二个速度传感器。
机车信号信息可取自JT1-A（SJ93）、JT1-B（SJ94）通用式机车信号装置（取点灯条件），也可通过RS485/RS422串行通信方式获取。
压力检测除了检测列车管压力外，还检测机车均衡风缸压力及制动缸压力，均衡风缸压力信号用于反馈控制以提高常用制动减压量控制精度，制动缸压力信号主要在机车单机运行时作为状态记录依据。
压力传感器可采用TQG14型机车压力变送器。
指针式速度指示可采用ZL型或EGZ3/8型双针速度表，双针速度表实际速度与限制速度指针依靠装置主机驱动，驱动信号为0—
20mA的电流信号。
在装置关机情况下，由数/模转换盒驱动。
I端双针速度表的里程计指
示可由监控装置驱动，在安装了数/模转换盒的情况下，也可由数/模转换盒驱动。
双针速度表照明电源为机车照明电源。
2.了解JLKJ2000型列车运行监控记录装置的特点:
LKJ2000型列车运行监控记录装置是在LKJ-93型监控装置成功运用基础上，借鉴国内外先进列车超速防护及列车控制技术而研究开发的新一代列车超速防护设备。
是采用了先进的32位微处理器技术、安全性技术以及数字信号处理技术等来保证列车行车安全的控制装置。
它是既有列车行车安全设备的升级换代产品。
3.了解JLKJ2000型列车运行监控记录装置的高安全、可靠、易维护性：
LKJ2000型列车运行监控记录装置是在LKJ-93型监控装置成功运用基础上，借鉴国内外先进列车超速防护及列车控制技术而研究开发的新一代列车超速防护设备。
是采用了先进的32位微处理器技术、安全性技术以及数字信号处理技术等来保证列车行车安全的控制装置。
它是既有列车行车安全设备的升级换代产品。
二、详细设计：
首先对LKJ2000型列车运行监控记录装置进行总体学习，了解什么是LKJ，它的特点是什么，和继电联锁的区别是什么。
结合JD-1A型计算机联锁系统分别研究计算机联锁系统的结构，各个部分的功能。
JD-1A型计算机连锁系统的操作，维护，以及故障的排除方法。
通过研究学习提高自己JD-1A型计算机联锁系统认识，能做好对其的维护、故障处理。
三、进展情况
已基本完成，现在正在进行修改。
四、指导教师意见
同意继续研究！
张国侯
结 题 验 收
一、完成日期
2010年10月28日
二、完成质量
对LKJ2000型列车运行监控记录装置的结构、功能、操作，维护以及故障的排除方法进行了一定的研究，缺少新意和创新。
三、存在问题
---------------
四、结论
同意答辩。
指导教师：
张国侯
2010年11月20日
中 文 摘 要
作为人—机界面的显示器，LKJ2000型监控装置有二种形式的显示器供用户选择。
一种是数码显示器，其操作界面与LKJ-93型显示器兼容，因而可维持原LKJ-93型显示器操作方式基本不变，同时将大容量IC卡的读卡器直接设计在显示器内，不需另外再配置
IC读卡器，操作方法也基本同93型监控装置；另一种显示器是10英寸TFT高亮度彩色液晶显示屏，以屏幕滚动方式显示实际运行速度轨迹曲线及模式限制速度（或线路允许速度）曲线，以图形、符号和文字形式显示地面信号机的位置、种类以及运行线路的曲线、坡道、桥梁、隧道及道口等信息，同时可显示指导性机车优化操纵运行速度曲线和手柄级位曲，以便提示或引导乘务员操作。
数码显示器与屏幕显示器均具备语音提示功能。
英 文 摘 要
Asahuman-machineinterfacedisplay,LKJ2000monitoringequipmenttherearetwoformsofdisplayforuserstochoose.Oneisthedigitaldisplay,theuserinterfaceandLKJ-93-typedisplaycompatible,thusmaintainingtheoriginalLKJ-93-typedisplaymodeofoperationisessentiallythesame,whilelarge-capacityICcardreaderdirectlytothedesignofthedisplaywithoutAnadditionalconfigurationICcardreader,methodsofoperationarebasicallythesame93monitoringequipment;theotherisa10-inchTFT
displaywithhighbrightnesscolorLCDscreentoscrollthescreendisplaystheactualspeedlimittrajectorycurveandthepatternspeed
目 录
毕业设计（论文）任务书 2
开题报告 4
中期报告 6
结题验收 8
中文摘要 9
英文摘要 10
目 录 11
一、LKJ2000型列车运行监控记录装置的设备组成、工作原理 13
1.技术特点 13
2.系统体系结构 13
3.硬件结构 14
4.LKJ2000型列车运行监控记录装置各部分是的详细说明 15
5.装置主要功能 18
6.系统控制模式 24
7.运行数据的记录与分析处理 26
二、设备日常维护的内容和方法 27
1.系统开启和关闭的步骤 27
2.装置的管理办法 28
3.装置的维护检查 29
参考文献、致谢 35
LKJ2000型列车运行监控记录装置维护浅探
作为人—机界面的显示器，LKJ2000型监控装置有二种形式的显示器供用户选择。
一种是数码显示器，其操作界面与LKJ-93型显示器兼容，因而可维持原LKJ-93型显示器操作方式基本不变，同时将大容量IC卡的读卡器直接设计在显示器内，不需另外再配置
IC读卡器，操作方法也基本同93型监控装置；另一种显示器是10英寸TFT高亮度彩色液晶显示屏，以屏幕滚动方式显示实际运行速度轨迹曲线及模式限制速度（或线路允许速度）曲线，以图形、符号和文字形式显示地面信号机的位置、种类以及运行线路的曲线、坡道、桥梁、隧道及道口等信息，同时可显示指导性机车优化操纵运行速度曲线和手柄级位曲线，以便提示或引导乘务员操作。
数码显示器与屏幕显示器均具备语音提示功能。
列车事故状态记录器（黑匣子）将记录30分钟以内的最新列车运行状态数据（事故发生后将自动停止记录），并且其记录密度大大高于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。
因此在发生严重事故后可提供详细、准确的列车运行状态数据。
事故状态记录器具备抗冲击性能。
转储器将车载记录数据转录至地面微机系统供分析处理。
其内部数据存储器采用大容量非易失性数据存储器（可不带电池长期保存数据）。
转储器与车载主机的数据传输以及与地面微机的数据转录均采用RS232标准通信方式，通信具备数据校验功能。
转储器既可转储LKJ2000型监控装置数据，也可转储LKJ-93型监控装置数据，并能自动识别不同设备类型及记录数据格式。
结合本人实际，特以此套KJ2000型监控装置作为研究对象，学习和总结一些维护、保养及故障排除的方法。
LKJ2000型列车运行监控记录装置是在LKJ-93型监控装置成功运用基础上，借鉴国内外先进列车超速防护及列车控制技术而研究开发的新一代列车超速防护设备。
是采用了先进的32位微处理器技术、安全性技术以及数字信号处理技术等来保证列车行车安全的控制装置。
它是既有列车行车安全设备的升级换代产品。
我国列车速度控制技术开发是从上世纪90年代初开始的，其中经历了JK-2H型和LKJ-93型监控装置两次发展过渡，目前在全路内电机车上安装使用的监控装置（LKJ2000）为第三代产品，该装置是在吸取了
第一、二代产品成功经验，并在此基础上由铁道部统一组织研制开发成功的，装置的推广使用对全路安全生产有序可控产生了巨大的推动作用，运行范围遍及所有国铁运营线路。
—、LKJ2000列车运行监控记录的设备组成、工作原理
1.技术特点
LKJ2000的主要特点
1.1装置的基本工作方式是将运行全程线路的参数事先存储于主机中，作为监控工作的依据，并能够与地面信息交换，采用车载或车载数据与地面信息相结合的控制模式。
1.2系统采用双机主从热备冗余方式（模块级冗余），在工作机出现故障的情况下，自动切换到热备机工作，当任意一个单元或通道出现故障的情况下，自动启用备用的单元或通道，大大提高了工作可靠性。
1.3采用先进的32位微处理MC68332作为系统主CPU，具有较高的执行速度、控制精度、较高的稳定性和很强的数据处理能力。
1.4采用控制器局域网（CAN）作为系统内部通信方式进行数据交换、CAN总线器件本身带CRC校验功能，具有高强的检错与容错能力，使传输可靠性进一步提高。
1.5监控功能的制动模式限速曲线采用实时计算，并考虑客/货车，制动机种类、线路坡度等因素对制动距离的影响，使制动距离尽量接近于实际。
1.6对故障导向的安全措施作了较多的考虑。
对速度信息故障、机车信号信息故障、过绝缘节校正故障、通信故障等都有具体的处理。
1.7采用10英寸TFT高亮度液晶显示屏（也可选用数码显示器）作为显示界面，以图形的方式预示前方的桥隧、坡道、曲线、车站、道岔、线路限速、优化操纵曲线的情况，使装置与司机之间更好地交换信息。
1.8具备大容量的IC卡读写功能，能够解决对乘务员的参数输入，临时限速的控制，大交路大轮乘文件的转储困难等问题。
1.9具备列车事故状态记录器（黑匣子），可以详细记录事故前30分钟的内容，结构合理，不易损坏。
1.10在系统内比LKJ-93型多安装了机车闸缸压力传感器，可以记录和检查机车小闸使用情况。
1.11采用6U标准插件及机箱结构，具有灵活、维修方便等特点。
1.12系统电磁兼容性满足IEC61000标准三级要求，抗干扰能力强，工作可靠性强。
2.系统体系结构
2.1监控记录插件
监控记录插件作为LKJ2000型监控装置的主机模块，是系统的核心部件。
模块以32全微处理器MC68332为CPU，主要完成地面数据的存储与调用、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，并通过双路CAN串行总线或VME并行总线对系统其它模块的控制与管理。
其它模块中带CPU的模块通过CAN网络与主机模块交换数据，而不带CPU的模块通过VME并行总线与主机模块联接。
主机与备机之间的数据交换是通过同步通信实现的。
记录用数据存储器与实时时钟件采用非易失性存储器件，因而在无需外部电池情况下可实现数据的每项可靠保存。
2.2地面信息处理插件
轨道信号由轨道信号感应器拾取，经过电气隔离后进行调整放大，经A/D转换，由数字信号处理器（DSP）对各种制式的信号进行数字滤波及分析处理。
插件产生的过绝缘信号供监控记录插件校正距离测量误差，绝缘节信息通过电平方式输出至监控记录插件，也可通过CAN通信网络传输。
地面点式信息或轨道电路叠加信息的处理是根据需要以相对独立的专用处理模块来完成的，结构上此模块叠加在地面信息处理插件上。
插件与其它插件通过内部CAN网络交换数据。
2.3通信插件
通信插件提供装置的各种对外串行通信接口，通信接口包括2路RS485接口及1路
RS422/485接口。
其中1路RS484通信接口用于与TAX2综合信息监测装置通信；1路
RS485通信接口用于与列车总线/车辆总线联接，实现监控装置与列车/机车控制系统的信息交换；1路RS422/RS485接口用于与机车信号装置或点式信息设备通信，从而提高传输信息量以及传输信息的可靠性。
插件与其它插件通过内部CAN网络交换数据。
模拟量输入/出插件
完成模拟量信号和频率输入信号的调整、隔离、模/数转换及模拟输出信号的数/模转换、
2.4隔离及调整输出。
模拟输入信号包括：
压力信号、电流信号、电压信号以及加速度信号；频率输入信号包括速度信号及柴油机转速信号；模拟输出信号主要是驱动双针速度表实际速度和限制速度的电流信号，以及驱动双针速度表里程式计的电压脉冲信号。
所有输入/输出信号全部经过隔离放大器或光电隔离。
模拟量输入/出插件经VME并行总线与监控主机联接。
2.5数字量输入插件
完成对机车信号点灯条件输入（50V）的光电隔离与转换，经VME并行总线与监控记录插件联接，供监控记录插件读取。
2.6数字量输入/出插件
一方面完成机车工况输入信号（110V）的隔离与转换，另一方面完成制动指令的执行输出（继电器触点输出）。
输出信号可直接驱动内燃机车常用制动装置控制阀或电力机车制动控制回路，但控制信号不能直接驱动电力机车主断路器。
插件经VME并行总线与监控记录插件连接。
2.7电源插件
采用模块电源方式将110V输入电源转换成系统所需的各种电源。
所有出电源与输入电源隔离。
输出电压包括供主机各插件工作的5V、＋12V、－12V及24V；供显示器的15V（屏幕显示器还要单独引入110V电源）；供速度传感器的15V以及供压力传感的
15V。
除5V、＋12V、－12V共地外，其它各路输出电压相互隔离。
2.8母板
完成各插件的VME总线连接及输入/输出信号的连接。
母板上的上半部分为VME总线，采用标准的96芯连接器；下半部分为信号的输入/输出，采用标准48芯连接器。
母板的背面装有四个48芯插座（X17、X18、X19、X20）。
插件的对外引线通过母板的印制线分别与这四个插座相连，然后通过内部连线送到后盖板的航空插座上。
2.9过压抑制板
过压抑制板由瞬变干扰信号吸收电路和电源滤波电路、延时继电器三部分组成，安装在
后盖板内侧。
外部110V电源及110V电路输入信号经过过压抑制板输出至机车110V回路。
因而所有与机车110V回路相联的信号均经过过压抑制板的滤波及瞬态过压抑制处理，消除机车110V回路干扰对装置的影响。
2.10显示器
LKJ2000型监控装置配有两种显示器供用户选择。
一种是数码显示器，一种是屏幕显示器。
2.1装置主要功能
2.1.1、监控功能
●防止列车越过关闭的地面信号机。
●防止列车超过线路（或道岔）允许速度及机车、车辆允许的构造速度
●防止机车以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
●可按列车运行揭示要求控制列车不超过临时限速
2.1.2、记录功能
●开／关机时相关参数记录
●乘务员输入参数（或IC卡输入）记录
●运行参数记录
●事故状态记录
●插件故障记录
2.1.3、显示功能（以数字或图形方式显示）
●显示列车运行的实际速度及限制速度（或目标速度）
●显示距前方信号机距离及前方信号机种类
●显示运行线路状况
●显示机车优化操纵曲线
●其它运行参数的显示
2.1.4、地面分析功能
将车载记录的列车运行数据经过翻译、整理，以直观的全程记录、运行曲线、各种报表等形式再现列车运行全过程，为机务的现代化管理及事故分析提供强有力的工具。
2.2系统控制模式
装置采用车载计算机预先存储地面线路数据的控制方式（即车载控制模式），在运行时根据列车所处位置按顺序调取的车载存储线路数据，按前方信号显示状态并根据列车速度计算列车走行距离来产生控制模式曲线。
当列车速度超过控制模式曲线范围时，装置对列车实施卸载、常用制动及紧急制动控制，防止列车越过关闭的信号机。
装置实施常用制动后，在列车速度低于规定的安全速度时，允许司机缓解；对于紧急制动控制，必须停车后才可缓解。
特殊情况下的处理方式满足铁路《技规》要求。
为确保列车在关闭信号机前可靠停车，限制速度的计算采用实时计算方法，以满足控制精度要求。
模式曲线的计算可根据列车运行速度的要求采用跨闭塞分区计算方式，即以关闭的信号机作为目标点来计算常用制动及紧急制动连续模式曲线。
由于装置具有与地面进行信息传输的接口功能及传输信息的处理功能，因此在有地面信息传输的区段，也可采用车载数据与地面传输信息结合的控制方案。
一方面可减少乘务
员操作，提高自动化控制程序；同时也可以提高控制可靠性与安全性。
信息传输方式可以采用点式应答器或轨道电路叠加等方式。
传输信息包括进路信息、站内开通股道信息、限速信息以及距离信息等。
2.3运行数据技能与分析处理
装置对列车运行状态的相关参数及乘务员输入参数（包括IC卡输入参数）进行记录，并根据列车运行情况形成相应的数据文件储存在非易失性数据存储器中，通过数据转储器送入地面微机分析处理。
数据记录采用不定长数据格式并且记录数据事件代号与记录数据内容采
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