LKJ2000型监控系统简介

LKJ2000 型列车运行型列车运行 监控记录装置简介监控记录装置简介 西安电务段宝鸡车载设备车间 2008 年 4 月 14 日 LKJ2000 型列车运行监控记录装置简介型列车运行监控记录装置简介 一 概述 LKJ2000 型监控装置是机车运行的安全监控设备 它 能协助司机有效地防止 二冒一超 等事故的发生 该装置是 在铁道部科教司 运输局的领导下 由河南思维自动化设 备有限公司 株洲电力机车研究所及北方交通大学联合研 制的新型列车超速防护设备 它是在信号设备的发展及铁 路大提速的形势下 在 LKJ 93 型列车运行监控记录装置的 成功应用基础上 借鉴国外先进 ATP 及 ATC 技术 采用了 先进的 32 位微处理器技术 数字信号处理技术 并结合多 年来监控装置的运用经验 研制而成的新一代产品 装置的控制模式 该装置采用的是车载控制模式 在列车运行时根据列 车所处位置按顺序调用车载的线路数据 并按前方信号机 的显示 距离 列车速度实时计算和显示模式控制曲线 当列车速度超过模式控制曲线时 将对列车采取措施 如 将机车动力卸载 实施常用制动 紧急制动等 使列车减 速或停车防止越过前方关闭的信号机 由于该装置也据有与地面进行信息传输的接口及传输 信息处理的功能 因此 假如建立了地面信息传输的功能 也可以采用车载数据与地面传输信息相结合的控制方式 即 ATP 的控制方式 将进路信息 站内开通的股道信息 临时限速的调度命令的信息等通过附加的附属设备如无线 输传 机车双向标签 GPS 机车综合信息检测平台 TAX2 等设备 用无线通信或地面应答器 轨道电路信 息叠加等方式传给监控装置 已达到实时控制的目的 二 基本功能 一 监控功能 1 防止列车线路超速 2 防止列车冒进关闭的信号机 3 防止列车溜逸 4 防止列车以高于规定的限制速度调车作业 5 按列车运行揭示要求控制列车不超过临时限速 6 语音提示功能 二 记录功能 1 开 关机时相关参数记录 2 乘务员输入参数 或 IC 卡输入 记录 3 运行参数记录 4 事故状态记录 按需安装 三 显示功能 1 显示列车运行的实际速度及限制速度 或目标速度 2 显示距前方信号机距离及前方信号机种类 3 显示运行线路状态 4 显示机车优化操作曲线 LKJ2000LKJ2000LKJ2000主机箱主机箱主机箱主机箱 控制输出控制输出控制输出控制输出 通用式通用式通用式通用式 机车信号机车信号机车信号机车信号 端显示端显示端显示端显示 器器器器 列车总线列车总线列车总线列车总线 机车工况输入机车工况输入机车工况输入机车工况输入 端显示器端显示器端显示器端显示器 速度信号 速度信号 速度信号 速度信号 3 3 3路 路 路 路 压力传感器压力传感器压力传感器压力传感器1 1 1 压力传感器压力传感器压力传感器压力传感器2 2 2 事故状态记录器事故状态记录器事故状态记录器事故状态记录器 端双针表端双针表端双针表端双针表 端双针端双针端双针端双针 表表表表 压力传感器压力传感器压力传感器压力传感器3 3 3 5 其他运行参数显示 四 地面分析处理功能 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 三 车载部分系统构成 车载部分系统主要有以下构成 主机箱 屏幕显示器 速度传感器 压力传感器 无线输传装置 事故状态记录器 系统结构框图 车载部分 电源电源电源电源 数字量输入数字量输入数字量输入数字量输入 出出出出 数字量输入数字量输入数字量输入数字量输入备用备用 备用备用 模拟量输入模拟量输入模拟量输入模拟量输入 出出出出 通信通信通信通信 地面信息处理地面信息处理地面信息处理地面信息处理 监控记录监控记录监控记录监控记录 LKJ2000LKJ2000LKJ2000LKJ2000主机实物图主机实物图主机实物图主机实物图 一 主机箱各插件的主要功能 1 监控记录插件 它的主要作用是 系统管理 制动计算 数据记录 2 地面信息处理插件的主要功能 轨道电路绝缘节检测 轨道电路叠加信息处理 3 通信插件 以 CAN 形式与各插件建立通讯和提供对外的多路串行 RS 485 RS 232 通信接口 4 模拟量输入 出插件的主要功能 所有模拟量信号输入以及双针表驱动信号的输出 5 数字量输入插件的主要功能 16 路 50V 电压开关量信号输入即机车自动信号色灯的输 入 6 数字量输入 出插件的主要功能 8 路 110V 电压信号输入 如机车的运行方向 操作手柄 的位置 是使用的是牵引还是制动等 8 路对外继电器输出接口 即监控设备的对机车的控制输 出 7 电源插件的主要功能 110V 电源输入 多路电源输出提供给监控设备各插件 及外部设备 以保证监控的可靠工作 二 屏幕显示器的主要功能 1 实际速度 限 制速度曲线 2 线路状态信息 显示线路 3 隧道 桥梁 坡度 弯道等 4 以图形方式显 示 更加直观 10 英寸高亮度彩色液晶屏 另外 监控设备还需一些外部设备来进行配合 才能 使监控 设备工作起来 如 200 脉冲 速度传感器 电压型压力传 感器等 速度传感器 压力传感器 四 地面部分系统构成 一 为了保证 LKJ2000 型监控设备的正常工作 运 行数据的提取 处理和分析 以及进行地面测试 维修工作 需要必要的进行配合才能完成 地面设备部分系统由一下设 备构成 a 2000 型便携式测试仪 诊断仪 b 2000 型转储器 c 2000 型 IC 卡读卡器及 IC 卡 d 地面计算机数据处理分析系统 e 地面计算机程序开发系统等组成 1 2000 型便携式测试仪 诊断仪 LKJ2000 型监控装置便携式测试仪可以通过模拟机车速 度 柴油机转速 机车管压力 16 路 DC50V 输出 8 路 DC110V 输出 轨道信号等来完成对 LKJ2000 型监控装置 的性能检测 2000 型便携式测试仪 二 IC 卡读卡器及大容量 IC 卡 1 大容量 IC 卡 目前普遍使用的 IC 卡的容量有三种 a 512KB 容量 b 2M 容量 c 4M 容量 其主要用于对监控运行后产生的运行文件进行转储 即将车载设备内产生的运行文件从机车上取下来 和采 用 IC 卡文件上传的方式将司机信息 车次信息 调度命令 的要求等传入车载监控设备 以便在运行中进行相应的控 制 2 IC 卡读卡器 IC 卡读卡器按其与计算机接口方式的不同分为两种即 USB 读卡器与串口读卡器 其主要用于在司机接班时 将运行中的司机代号 车 次 运行区段及调度命令的各种临时控制通过计算机及 IC 卡读卡器写入 IC 卡 在司机换班时将 IC 卡上的运行文件 通过 IC 卡读卡器传给计算机 三 地面计算机数据处理分析系统 在计算机中按装了专用的数据处理软件后将运行文件 进行专业化的处理后 转换为我们平时所能读懂文字和图 形 用于对司机的途中运行状况 线路 信号的显示状态 等进行分析 评价 考核 地面计算机数据处理分析系统显示界面 四 计算机程序系统 监控设备由于采用的是车载地面数据 因此 必须按 照线路的实际情况预先用计算机专用的 地面数据开发 程序编制好地面数据并将其转换为二进制文件 通过编程 器灌入到数据芯片中 安装到监控设备中 计算机程序地面数据系统 地面数据文件 五 监控装置的主要特点 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 2 系统采用双机热备冗余方式 模块级冗余 当主 机出现故障的情况下 自动切换到备机工作 当任意一个 单元或通道出现故障的情况下 自动启用备用单元或通道 大大提高了工作的可靠性 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 作为系统内部通讯方式 进行数据交换 CAN 总线器件本身带 CRC 校验功能 具有 高强的检错与容错的能力 使数据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 通讯故 障等都有具体的的处理 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 文字 曲线的方式预 示前方的桥隧 坡道 曲线 车站 道岔 线路限速等情 况 使装置与司机之间更好地交换信息 8 具备大容量 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 型增加对机车均衡风缸压力和 制动缸压力的采集和记录功能 可以记录和检查机车小闸 使用的情况 11 采用带背光面膜 光线暗时 面膜自动点亮 方 便操作 12 采用 6U 标准插件及机箱结构 具有灵活 维修方 便等优点 13 系统电磁兼容性满足 TB T 3021 2001 标准要求 抗干扰能力强 工作可靠性高 六 装置的主要技术参数 一 一 主机箱 主机箱 主机箱是装置的核心 装置的主要功能均由它完成 1 技术性能 1 CPU 和时钟基准 监控记录插件 MC68332 fosc 16MHz 通讯插件 DS80C320MCL fosc 11 0592MHz 地面信息处理插件 TMS320F206 fosc 20MHz 2 存贮器配置 监控记录插件 程序用 EPROM 1MB 地面数据用 EPROM 1MB 可扩充至 2MB 记录数据 RAM 2MB 通讯插件 程序用 EPROM 32KB 数据缓冲 RAM 32KB 地面信息处理插件 程序用 CPU 32KB 3 数字量光电隔离式输入通道 机车信号 50V 量程输入通道 通道数 16 机车工况 110V 量程输入通道 通道数 8 4 制动控制数字量输出通道 输出通道数 8 数字量输出方式 继电器触点输出 触点寿命 10 万次 5 速度频率量输入接口 通道数 4 信号幅值范围 0V 40V 峰 峰值 信号频率范围 1 6KHz 脉冲方波或正弦波交流信 号 6 压力传感器模拟量输入通道 通道数 7 输入信号范围 0 5V 7 日历时钟 走时误差 每月不大于 60 秒 8 绝缘节检测接口 适用于国内已有的移频 交流计数 双频点式及极频制 式 9 电源技术参数 A 输入电压 77V 137V B 输出 5V 2 3A 12V 5 1A 12V 5 1A 24V 2 0 4A 15V 5 0 65A 供速度传感器用 15V 5 0 65A 供压力传感器用 10 电源保护 输入欠压保护 75V 6V 可自恢复 输入过压保护 140V 2V 可自恢复 11 通讯接口 与转储器通讯接口 符合 RS 232 规范 与显示器通讯接口 双路 CAN 通信 与 IC 卡通讯接口 符合 RS 485 规范 12 预留 与机车或车辆总线接口 符合 RS485 422 HDLC 规范 与事故状态记录器接口 双路 CAN 通信 模拟量输出通道 A 速度表指针驱动 通道数 2 输出幅值范围 0 20mA B 里程计驱动 通道数 1 信号幅值 24VDC 脉冲宽度 200ms 七 屏幕显示器 极大的改善了人 机对话的界面 利于规范乘务员操 作 减轻劳动强度 适应列车安全 正点的需要 10 英寸 高亮度彩色屏幕显示器能以图形 符号 文字 曲线显示 增加直观度能预示前方信号机位置 种类 桥梁 隧道 坡度 曲线及道口等信息 有效提示乘务员的操作 1 屏幕显示器在降级状态的信息显示 屏幕最上方的数据窗口依次为 色灯 绿灯 黄灯 红 灯 白灯 灭灯 绿黄灯 双黄灯 红黄灯 黄 2 灯 红黄闪灯 黄 2 闪灯 双黄闪灯 速 度等级 机车运行速度 限制限速 列车当前 位置距前方信号机距离 当前信号机编号及信 号机类型 列车当前位置点公里标 日期和时 间 2 屏幕右边的状态窗口指示系统状态 屏幕右边的状态窗口指示系统状态 自上 到下依次为 通讯故障 降级 紧急制动 常用制动 卸 载 解锁 允许开车 调车状态 控制权 有权 无权 巡 检 IC 卡插卡 AB 机 允许支线输入及支线号显示 允许 侧线输入及侧线号显示 有该状态时对应状态按钮点亮 a 故障 监控主机与显示器通讯故障时 点亮此指示 灯 显示故障 b 降级 装置处于降级状态时 点亮此指示灯 c 紧急 装置处于紧急制动工况时 点亮此指示灯 d 常用 装置处于常用制动状态时 点亮此指示灯 e 卸载 装置处于卸载状态时 点亮此指示灯 f 解锁 解锁成功后 此灯点亮 g 开车 开车条件满足时 允许按 开车 键 此灯点 亮 h 调车 装置处于 调车 状态时 调车 灯点亮 i 控制权 指示本端显示器是否有权 本端显示器有权 时显示 有权 反之 显示 无权 j 巡检指示 在按巡检键后 点亮此指示灯 4 秒钟 k IC 卡 IC 卡插入到位时 该灯点亮 l AB 机 监控主机 A 机工作时显示 A 机 B 机工作 时 显示 B 机 m 支线 XX 当允许支线输入时 该灯点亮 并显示 支线号 n 侧线 XX 当允许侧线输入时 该灯点亮 并显示侧 线号 3 屏幕的按键 4 LKJ2000 型监控装置操作 1 开机操作 打开主机电源开关后 装置进行自检 状态 数秒后进入主界面的显示状态 2 时钟确认 乘务员必须确认显示屏日期 时间显示与实际日期时间 相符 3 参数设定操作 1 参数及揭示信息 IC 卡输入 将 IC 卡插入屏幕显示器卡槽 IC 卡标识点亮后 按压 设定 键进行读卡 出现参数设定对话框 检查参数是否 正确 若正确 按压 键到确定项 然后按压 确认 键 装置开始读取卡上信息 窗口显示读取进度的蓝色滚动 条 读取完毕后 显示信息注意窗口 内容为总揭示及本 条交路揭示条数 按压 确认 键退出 显示卡内输入的 参数信息 可检查输入是否正确 按压 查询 键 移动 光标到 查询全部揭示 按 确认 键进入 揭示查询 界面 乘务员确认揭示内容与出勤时担当的车次揭示完全 相符后 最后按压 确认 键退出揭示查询界面 2 乘务员手工输入参数操作 如需人工输入参数 按压 设定 键 进入 参数设 定 窗口 按光标键移动到要修改参数的位置 输入 选 定正确的参数信息后 按 确认 键光标下移 所有参数 正确输入完毕 移动光标到确定项按 确认 键退出 司 机参数输入正确后 屏幕右边状态窗口的 开车 灯点亮 4 出库 入库操作 机车在出库动车前司机应先确认调车信号开放 再按 压 出入库 键 监控装置限速 15km h 司机再次按压 出入 库 键 装置进入调车状态 限速 40 km h 5 开车操作 1 乘务员确认具备发车条件后 列车开车时 未按 开车 键前 监控装置处于降级模式 如机车信号显示停 车信号 含红黄灯 灭灯 列车运行速度超过 5Km h 监 控装置进行周期报警 司机在 7 秒内按压 警惕 键一次 报警暂停 再次报警 再次按压 警惕 键 否则监控装 置自动实施紧急制动 如监控装置实施紧急制动 停车后 监控装置自动解除紧急制动指令 2 发车后 当机车头部运行与正线出站信号机平行 时 必须按压 开车 键 进行 开车对标 操作 按压 开车 键后 监控装置进入正常监控状态 注 遇侧线开车时 机车头部已经超出正线信号机位 置的个别站 按照各段规定的开车对标点开车对标 6 运行途中操作 1 查询显示 按压 查询 键 弹出查询选择窗口 可查询信息 1 设定参数查询 在查询 选择窗口中 选定 设定参数 按 确定 键 显示装置当前设定参数 包括司机号 区段号 车站 号 车次 总重 计长 3 位 辆数以及分组信息等 按 确认 键返回 2 调度命令及揭示信息查询 在机车速度为 0 时 按压 查询 键 再按 键移到 全部揭示 选项 按压 确认 键 显示 全部揭示信息 按确认键返回 如果没有调度命令及揭示信息 屏幕将显示 禁止查 询 按 确认 键返回 3 当前临时揭示查询 当列车运行到距揭示起始点前 2000 米时 监控装置语 音提示 临时限速 公里 后 可查询当前揭示 4 工况查询显示 按压 查询 键 将光标移到 工况显示 选项 按 压 确认 键 此时在曲线显示区域的右上角出现机车工况 显示 内容包括柴油机转速 列车管压力 制动缸压力 均衡风缸 1 和 2 压力 工况 过机校正和当前公里标 这 个显示将一直存在 直到按压 确认 键才消失 工况查询时 信号机类型区显示随速度变化的公里标 按一下 确认 键 工况显示窗口消失 7 巡检操作 机车运行中 在规定区间进行机车巡检时 按压操纵端 屏幕显示器上的 巡检 键 巡检到非操纵端时按压屏幕显 示器上的 巡检 键 返回到操纵端时再按压屏幕显示器上 的 巡检 键 此时语音提示 巡检完成 即完成一次巡检 操作 8 过机距离误差校正操作 机车运行中 由于空转 轮滑 轮径等原因造成车位 不准 产生距离误差超过 100 米时 监控装置不能自动校 正距离时 乘务员需进行一次性手动车位调整 可通过以 下两种方法完成 1 车位误差在一定范围内 300 米 无论超前误差还 是滞后误差 先按压 车位 键 在过信号机发码点瞬间 再按压 自动校正 键 两键按压间隔时间不得超过 5 秒 监控装置将自动进行距离校正 2 当机车越过地面信号机发码点 监控装置显示距离 还有剩余 称为滞后误差 出现滞后误差时 先按压 车位 键 在过信号机发码点的瞬间 再按压 向