列尾装置800M-KLW维修手册.doc

北京市交大路通科技有限公司800M旅客列车尾部安全防护装置维护手册北京市交大路通科技有限公司2010年3月目录第一节 旅客列车尾部安全防护装置概述2第二节旅客列车尾部安全防护装置工作原理3第三节 常见故障的判断和处理方法121.通信故障122.气路漏风133.排风故障134.数码显示故障13第一节 旅客列车尾部安全防护装置概述旅客列车尾部安全防护装置（下简称KLW）由高集成度的微控制器、调制解调器、双余度电磁阀、电台、标志灯驱动电路、数码显示电路、压力传感器及其测量电路和电压转换及其测量电路组成。微控制器：采用的是一个高性能、低功耗的8位AVR微处理器；集成了先进的RISC结构；非易失性程序和数据存储器；8路10位ADC和四通道PWM形成的D/A转换器；两个具有独立预分频器、比较功能和蒲捉功能的16位定时器/计数器；具有独立振荡器的实时计数器RTC；两个可编程的标准串行UART、32个可编程的I/O口、可工作于主机/从机模式的SPI串行接口、JTAG接口。这是一个功能全面，性能强大RISC精简指令系统微控制器，在KLW中采用11.0592MHz的晶振，具有11.0592MIPS数据处理速度，使KLW有着超高速度的信号处理能力。调制解调器：连接于电台和微控制器之间，用它来完成TTL电平到信道传送FFSK信号或相反过程的信号转换。同机车头部的“列车防护报警系统”（下简称LBJ）形成了一个标准的通信链路，在此链路上进行命令和数据的传送。电磁阀：采用双余度电磁阀，保证在任何一个电磁阀开启，均可正常排风制动。电磁阀驱动电路工作于交流驱动方式，以防止误动。KLW的挂接单元是一种带自锁机构的锁紧装置，它可使主机同列车边灯支架牢固地锁在一起，提高了设备的可靠性。电源供电是系统中最为关键部分，为保证供电可靠，采用了美国VICOR公司生产的高性能电源模块，同时根据EMC及CRCC测试要求设计了精密的外围保护和滤波电路。KLW的结构采用模块化设计思想，使主机内部均由一个个特定功能的模块组成，具有很好的拆装性和可维护性，为现场维护带来方便。综上所述，KLW是一台采用了先进的设计思想，先进的生产工艺，使其具备了优良的电气性能，能适应更加恶劣的环境。在设计上，我们采用了符合工业级标准的优良的器件，电路部分可稳定地工作在30到70的环境中。在生产方我们吸取了当今流行的SMD级表面粘贴装技术，使产品的生产可以在现代化的表面贴装生产线上进行，生产出高品质的产品。第二节 旅客列车尾部安全防护装置工作原理1 KLW原理框图及工作流程图1. KLW原理框图原理框图说明：KLW主要由四块电路板进行控制，分别为主控板、显示板、电源板、标志灯板。主控板集成了大部分控制电路和接口；显示板集成了数码管驱动电路和接口；电源板集成了电压转换电路，低电压检测电路及其接口；标志灯版集成了标志灯驱动电路和接口。其主要接口的电路板丝印层标号如下：a) 主控板丝印层标号接口功能PTK1压力传感器采样PTK2JTAG编程PTK3数据读取PTK47.5V电源PTK5电台插塞线PTK6显示驱动PTK7电磁阀驱动表1b) 电源板丝印层标号接口功能P148V电源输入P27.5V标志灯驱动（红）P37.5V标志灯驱动（白）P47.5V电台电源输出P57.5V主控板电源输出表2c) 显示板 J1 显示驱动接口注意：所有接口连线必须按规定线序插接，否则可能导致器件物理性损坏。2 KLW工作流程KLW工作流程主要有两种：第一种是司机控制盒对KLW；第二种是KLW对司机控制盒。具体过程如下：a) LBJ对KLW：LBJ发出指令 与之“一对一”的KLW接收到该条指令 将指令送到Modem进行解码 数据送到MCU， 经过MCU处理后返回相应信息 再次进入Modem，进行调制 数据信息由KLW发回到相对应的LBJ LBJ接收数据信息后，进行解码，还原出相应的数据语音；b) KLW对LBJ：相应数据信息送到KLW的MCU进行处理 数据信息送到Modem进行调制 KLW发出数据信息(提示信息) 与之“一对一”的LBJ接收到此数据信息 LBJ将接收到的数据进行解码，发出相应的语音信号。具体指令和应答关系如下：发起者和指令回复者和应答LBJ 输号（确认）指令KLW 输号（确认）完毕LBJ 风压（自动/手动）查询指令KLW 回复风压值LBJ 排风指令KLW 开始排风LBJ 销号指令无应答KLW 低电压提示LBJ 低电压提示应答（须人工操作）KLW 低风压提示LBJ 低风压提示应答（须人工操作）表33 KLW电路工作原理a) MCU 微控制器图2. MCU原理示意图RST为复位端，复位电路为低电平复位，采用复位模块，在通电瞬间或遇电压突变时U5输出口保持10ms以上的低电平，微处理器自动复位，在U5返回高电平后微处理器从0地址开始执行程序。MCU为44脚TQFP贴片封装。MCU主要引脚定义如下：MCU-4复位端口MCU-910串行数据（计算机）端口MCU-1116同步数据（信号调制）端口MCU-1920时钟记录（I2C）端口MCU-2123编程端口MCU-2526数码管驱动端口MCU-3435压力及低电压检测端口MCU-4043电磁阀（排风）控制端口b) 电台接口、调制解调器、收、发码及解码电路图3. 信号调制电路PTT电路：待机时，MCU-16脚输出低电平, PTK5-1脚输出高电平, KLW电台处于守候状态；当需发射指令时，MCU-16脚输出高电平，经过NPN三极管倒相，从PTK5-1脚输出低电平, 触发KLW电台发射。MIC调制输出电路： MODEM（U9）第4脚（TXO）输出FFSK信号经分压、耦合、滤波后，从PTK5-2脚送到KLW电台的MIC调制端。SP音频输入电路：KLW电台接收到的FFSK信号由PTK5-3脚输入，经电阻分压、双二极管限幅后送到MONDEM第14脚进行解调。MODEM芯片型号CMX469AD3，有源晶振频率4.032MHz。MODEM部分性能指标：信号输入动态范围（Signal Input Dynamic Range SNR = 50dB）典型值为230mVrms，最小值100 mVrms，最大值1000 mVrms。发射输出电平（Tx Output Level）775 mVrms。MIC信号幅度15 mV（有效值），依据发射输出电平经分压计算后得出。计算公式为：c) 排风驱动电路图4. 排风驱动电路电磁阀排风驱动电路：每一路由两条电路控制。排风时，MCU43脚输出高电位，MCU42脚输出低电位，从PTK7输出驱动电磁阀第1路开启排风；MCU41脚输出高电位，MCU40脚输出低电位，从PTK7输出驱动电磁阀第2路开启排风。约30秒后，MCU的40、41、42、43脚停止输出电压，电磁阀阀门合毕，停止排风。以第1路开启为例：CTRV1-输出低电平，经反相器U1A反向，在U1A第二脚得到高电平，使得Q1的VGS电压上升，导通场效应管Q1，电磁线圈负极对地导通；与此同时，CTRV1+输出高电平，使得三极管T1射级和集电极导通，拉低Q2的VGS电压，导通场效应管Q2，电磁阀正极与7.5V电源导通；从而打开电磁阀。高低电平交替式控制方式可以有效避免电磁阀“偷排风”，保证KLW主机在上电复位或其他意外情况发生时，不会错误触动电磁阀排风，为列车安全运行增加了一层保障。d) 数据存储电路图5. 数据存储电路数据存储电路采用三片容量为512k的EEPROM存储器，总存储容量为192k，总记录条数为22508条，根据旅客列车尾部安全防护装置技术条件要求，存储容量应达到120小时，该容量支持的数据存储频率达到19秒每条。数据存储方式采用分区滚动存储，不会发生数据溢出。但如果长时间不清除数据，相应的存储区记录空间耗尽后，将按照时间顺序覆盖较早时间的存储数据。e) 主控板电源电路图6. 主控板电源电路电源电路通过稳压芯片U4将电源板输出的7.5V电压转换为5V电压，供给MCU 、MODEM、压力传感器等工作。D3为防反二极管，防止器件在电源反接后发生物理性损坏。通信电台、电磁阀、标志灯由7.5V电源直接供电。PTK4的第5脚L48V是低电压检测引脚与MCU-34脚相连接。当KLW供电电压降低至38V1V时，L48产生低电平，触发KLW发出低电压提示。f) 电源转换电路图7. 电源转换电路电源转换采用了美国VICOR公司生产的高性能电源模块，同时根据EMC及CRCC测试要求设计了精密的外围保护和滤波电路。其主要功能是将48VDC电源转换为7.5VDC，外围保护和滤波电路通过了EMC相应测试，电源过电压和浪涌应符合TB/T3021-2001 铁道机车车辆电子装置技术条件的相关规定。U2及其外围电路组成了低电压检测电路，当P1的输入电压降低至38V1V时，U2第3脚变低电平，通过光耦隔离器件U3将L48拉低，从而触发KLW发出低电压提示信息。g) 数码显示电路图8. 数码显示电路U1是独立的MCU用以驱动数码显示，分别驱动4位8段数码管，总计8位。显示板与主控板通过RS232接口进行连接。 第三节 常见故障的判断和处理方法1. 通信故障在上电显示正常的情况下，在检测台测试过程中发生通信故障（如连续对某台KLW进行确认/输号，不能收到应答，但其他KLW测试正常保证检测台通信正常为前提），可判断为通信故障。通信故障可能发生的节点有四处：电源板、主板、主板电台连线和电台。打开KLW机壳盖板，在KLW上电后，应首先检查电源板上的电台供电接口电压是否为7.5V，排除因接口插针表面氧化导致的电台供电虚接；然后检查电台供电触点电压是否为7.5V，排除电台电源线断路。如果电源板上的电台供电接口插针表面氧化，可更换电源板电源接口插座、更换电源板、或用砂纸、什锦锉对插针表面进行抛光处理；如果电台电源线断路，应用电烙铁拆除断路的电源线，更换完好的电源线。注意：更换电源线时应首先确认电源板电台供电接口的线序和极性，并确定电台供电触电的极性，可使用万用表的“通断档”分别测量电台两个触电对电台金属壳体的通断情况，与壳体断路的触电为电源负极。如果排除电源板及电源线故障因素，接下来可使用“确认仪”和“示波器”分别观察电台插塞线接口上的PTT、SP和MIC引脚上的电平和波形。其中PTT电平在无通信状态下应该为高电平，在主机发射状态下为低电平；SP引脚应在KLW接收状态下观察到清晰的正弦波形；MIC引脚应在KLW发射状态下观察到清晰的正弦波形。如果在拔出插塞线插头后测量PTT引脚电平异常，可确定为主板故障，更换主板后再次测试通信情况；如果用确认发射“输号命令”时不能在SP引脚上观察到波形，应首先更换插塞线排除插塞线断路故障，如果更换完好插塞线仍不能观察到波形，可更换电台测试；如果用确认仪发射“输号命令”时能在SP引脚上观察到波形，则转而观察MIC引脚上的波形，在确认发射“输号命令”后应在MIC引脚上观察到波形，否则可确定为主板故障，更换主板。2. 气路漏风在保证检测台气密性和制动软管连接紧固的前提下，如进行KLW气密性测试发现压力下降，可判断为气路漏风。气路漏风可能发生的故障节点有三处：制动软管接头、电磁阀与制动软管接头、电磁阀；如果发现气路漏风，应首先检查制动软管接头与检测台风管接头处的密封状况，KLW冲风带压后，可在保证不发生短路的前提下向连接处喷洒少量肥皂水观察是否有气泡冒出，如有气泡，减压后观察制动软管接头密封圈是否完好，接头螺口是否完好，否则应及时更换密封圈或制动软管，再次测试气密性；制动软管接头与检测台风管接头处的密封良好，打开KLW机壳盖板，检查电磁阀与制动软管接头连接处的喉箍是否紧固，如喉箍不能紧固，发生脱扣，应减压并更换喉箍再次测试气密性；如以上检查均为正常，可考虑电磁阀闭合不严密，更换电磁阀再次测试气密性。3. 排风故障排风故障可分为排风量不达标和不排风两中情况；在检测台气路通畅的前提下，如果检测过程中，检测台提示“排风流量”超标（或不达标），说明气路发生堵塞情况，可连续进行排风测试，以清除气路内堵塞物，如果连续排风后情况仍无改善，可分别更换制动软管和电磁阀再次进行测试。如果制动软管发生堵塞可疏通后再次测试，正常后可继续使用。如果电磁阀堵塞，不得私自对电磁阀进行拆解，须联系厂家，由专业人员进行清洗。经专业人员清洗并检测合格的电磁阀可以继续使用。4. 数码显示