LKJ-2000监控装置原理分析.docx

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1、LKJ-2000型列车运行监控纪录装置原理分析学生姓名：单为了保证列车平安运行是铁路的首要任务,列车运行监控记录装置是我国铁路经20多年研究而不断完善的平安保障设备。对防止列车“二冒一超，减少列车运行事故的发生,改善旅客乘车环境,促进机务管理,减少机务行车责任事故等方面有显著的效果。1 我从以下几个方面介绍分析LKJ2000监控装置的原理：2 1.KJ2000型列车运行监控记录装置的具体设计。3 1.KJ2000型监控装置的特点、功能和主要技术参数。4 系统地阐述了其硬件和软件设计原理,各插件的设计原理和方法，5 分析了该装置的可靠性、平安性并完成了冗余性设计,采用数学计算方法,对冗余结构进行

2、了比照分析;研究了电磁兼容技术与故障检测技术对提高可靠性的作用。关键词：电力机车；主机；传感器；屏幕显示器；事故状态记录器摘要1引言II1 .监控装置的组成及功能4452 .LKJ-2000监控装置技术根底7783 LKJ-2000型监控装置的硬件910101010111111过压抑制板134 .显示器1313141414154.6乘务员操作165 .监控模式介绍191919212123结论42致谢43参考文献44引言1.KJ2000型列车运行监控记录装置（简称LKJ2000）是在LKJ-93型监控装置成功运用根底上，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。

3、它吸收了LKJ-93HEJK-2H型装置的优点。采用了先进的32位微处理器MC68322的平安性技术以及数字信号处理技术等来保证列车行车平安的控制装置。软件设计采用了面向对象的编程方法，使用C+语言进行程序设计，它是既有列车行车平安设备的升级换代产品。1监控装置的组成及功能1.1LKJ2000型监控装置的特点和结构系统结构图系统结构图1.11、装置的根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。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

4、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。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。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。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。6、对故障导向的平安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。7、采

5、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。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。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。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。11、采用6U标准插件及机箱结构，具有灵活、维修方便等特点。12、系统电磁兼容性满足IEC61000标准三级要求，抗干扰能力强

6、，工作可靠性强。1.2、主要功能简介:根据原始电压波形和机车信号的各种输出状态，采用谱分析及时域分析方法，直观明了地确定故障点，故障原因一目了然，可判定机车信号主机软件工作的正确性，具有逻辑分析仪的功能。自动汇总测试报表、故障报表。软件界面人机界面友好。同一时刻的电压波形、机车信号显示、地面坐标成一屏显示，直观明了，操作简单。波形界面满足故障平安要求。机车信号检测记录仪与机车信号主机及接线盒之间开关量采集光藕隔离、模拟量采集高阻隔离，不借用接线盒电源模块的电源，由机车单独供电。通用性强，适应任何制式的机车信号，为机车信号的正常运用提供了定量的监测手段,为机车信号状态修创造了条件。主要参数特点：

7、1、直接记录轨道电路工作状态的原始波形。根据原始波形可直接判断地面轨道电路及车载机车信号设备的故障原因，大大提高了故障判断的准确性。2、实时记录司机的操作情况。弥补了通用式机车信号和机务运行监控记录器所不具备的功能，为分析机车信号故障提供了依据，有利于结合部管理。3、满足故障平安要求。机车信号记录仪与通用式机车信号的信息采集光藕、高阻隔离,不借用接线盒电源模块电源，电源分开供电。4、通用性强。由于采用记录原始信号波形的方式，不受机车信号制式的限制。主要技术参数：（I）模拟信号输入范围：电压05伏，频率05KHz；采样精度：16bit；采样频率:8KHz。(2)开关量采集:24路。供电电源:直流

8、IIOV。(4)数据记录容量(30G):6天。(5)显示屏为4行*20字符。MC68332与SEDI353的接口电路设计MC68332通过地址总线、数据总线，CS8片选信号、数据传输宽度信号SIZ0、AO及读写控制R/代外围器件接口应答信号DSACK1,同SED1353进行异步数据传送。SED1353的I/O地址空间分配为$200000-$23FFFF。其中SED1353的16个8位存放器地址为$200000-$20000F；显示存储器占用128KB地址空间，即$220000$23FFFF。CS8允许的地址空间块大小设置为256KB,起始地址$200000。DSACDl指明外部外围器件宽度为1

9、6位；可访问管理/用户级空间；允许进行读写访问。故CS8基址存放器和选择存放器编程为:CSBR8=$2005；CS0R8=$7BF0o1.KJ2000型彩色屏幕显示器是与LKJ2000型列车运行监控记录装置配套的显示操纵设备。它除了具有数码显示器的输入、查询等功能外，还可以实时显示列车当前位置、前方限速、线路情况、信号机位置和车站等情况，非常全面、直观地提供了列车运行情况。2LKJ-2000监控装置技术根底2.1 系统主处理器单元系统CPU采用MoToRoLA公司生产的先进的32位微处理器MC68332,其特点为：A、其内部数据处理能力达32位(外部数据总线宽度为16位)，具有16M字节的寻址

10、空间,无需扩充地址总线即可满足寻址要求。B、最高可达25MHZ的工作频率，加上其流水线工作方式，使得其处理速度远远高于普通的微处理器，复杂的制动计算因而变得快速而准确。C、其内置异步和同步通信接口、内部RAM以及内部片选逻辑功能大大简化了外围电路的设计，特别是它的内部定时处理器单元（TPU）可以脱离CPU独立工作，以相当高的分辨率专门处理16路输入/输出通道，一方面大大减轻了CPU负担，另一面也提高了速度、距离及转速等参数的测量精度。D、MC68332的高速通道的分辨率为是8097的10倍）。E、MC68332微处理器内部故障检测功能及故障处理功能也提高了装置工作的可靠性及平安性。2.列车阻力

11、列车在运行中，受摩擦、冲击、振动以及线路的平面和断面等外界条件的影响所产生的与列车运行方向相反的作用力。降低列车阻力是提高铁路运输能力的重要方法之一。列车阻力的计算是列车牵引计算的内容之一。列车阻力按产生的原因，分为根本阻力、附加阻力和起动阻力。三种阻力的数量均与机车、车辆的总重成正比。根本阻力列车运行中的固有阻力。根本阻力包括摩擦阻力和空气阻力。前者如轴颈和轴承之间的摩擦阻力，车轮和钢轨之间的滚动摩擦阻力、滑动摩擦阻力等；后者如空气和列车外表的摩擦阻力，空气对列车的正面压力和列车周围产生的涡流阻力。因列车在运行中产生的冲击和振动而损失的动能也计入根本阻力。由于机车、车辆的类型和结构不同，空车

12、和重车不同，机车运行的工况不同（牵引运行和惰力运行），所以列车的根本阻力也就不同。世界各国计算机车单位根本阻力的公式，不管牵引运行或惰力运行，普遍采用以运行速度V为变量的函数形式。假设为机车牵引运行单位根本阻力，单位为N/t；为机车惰力运行单位根本阻力，单位为N/t;V的单位为km/h。系数a、b、C由专门试验确定。空货车和重货车的单位根本阻力相差很大，有不同的计算方法。中国根据机车单位根本阻力公式分别列出空货车和重货车的计算公式。苏联和美国那么对空货车和重货车采用相同的计算公式，而在式中增加轴重变量gZ,单位为t。这些公式是车辆使用滑动轴承的计算公式，如用滚动轴承，单位根本阻力可降低10%2

13、0%。附加阻力列车在特定条件下运行时除根本阻力外增加的那局部阻力，主要有以下三种。坡道附加阻力列车在坡道上运行时，受重力分力的作用产生的附加阻力，以表示，可以从理论上导出：坡道坡度i的干分数等于作用于列车每吨重量上的附加阻力值。即：。曲线附加阻力列车在曲线线路上运行时，车轮轮缘与钢轨侧面产生额外摩擦阻力，以表示，普遍采用与曲线半径R成反比的计算公式：r=AR式中系数A为700,这是20世纪20年代的试验结果，现仍被世界上多数国家采用。少数国家使用600或800。R的单位为m。隧道内空气附加阻力列车在隧道内运行时因活塞效应而使空气阻力较空旷地段增大，其增大局部即为隧道内空气附加阻力，以表示，同隧

14、道和列车断面的当量直径、隧道和列车的长度、列车在隧道内的运行速度以及其他因素有关。一般用风洞模拟试验或实地试验制定计算公式。起动阻力列车从静态向动态转变所产生的阻力。起动阻力出现在自机车起动开始到列车最末位车辆起动为止的过程中。一方面机车、车辆因车轮在停留中较深压入钢轨以及轴颈上润滑油被挤出而产生额外阻力；另一方面，列车中前位车辆起动后，其额外阻力迅速消失，而把动能依次传递给后位车辆，直至末位车辆起动。因此，在起动过程中，列车中的车辆受力情况非常复杂，起动阻力计算公式通常根据专门试验制定。有的国家将起动阻力先分为根本阻力和起动附加阻力两局部计算，然后相加；有的国家是合并计算的，并按机车、车辆类

15、别取固定数值。中国取电力机车和柴油机车的单位起动阻力棒为5,蒸汽机车为8。货车的单位起动阻力以起动地段的线路坡度iq为变量的函数计算公式：=3+并规定计算结果缺乏5NkN时按5NkN取值2.2 中央主处理器单元系统CPU采用MOToROLA公司生产的先进的32位微处理器MC68332,其特点为：A、其内部数据处理能力达32位（外部数据总线宽度为16位），具有16M字节的寻址空间，无需扩充地址总线即可满足寻址要求。B、最高可达25MHZ的工作频率，加上其流水线工作方式，使得其处理速度远远高于普通的微处理器，复杂的制动计算因而变得快速而准确。C、其内置异步和同步通信接口、内部RAM以及内部片选逻辑功能大大简化了外围电路的设计，特别是它的内部定时处理器单元（TPU）可以脱离CPU独立工作，以相当高的分辨率专门处理16路输入/输出通道，一方面大大减轻了CPU负担，另一面也提高了速度、距离及转速等参数的测量精度。D、MC68332的高速通道的分辨率为（是8097的10倍）。EJIC68332微处理器内部故障检测功能及故障处理功能也提高了装置工作的可靠性及平安性。1.KJ2000系统各局部介绍一、LKJ2000主机:3LKJ-20