LKJ2000型列车运行监控记录装置使用操作说明书

LKJ2000型列车运行监控记录装置使用操作说明书V7.0株洲南车时代电气股份有限公司安全装备事业部2007年3月15日1目录1.概述1.1装置的应用范围1.2装置的基本控制模式1.3运行数据的记录与分析处理1.4系统冗余方式与切换原理1.5系统主微处理器说明1.6系统通信网络1.7结构设计特点1.8适应的环境条件2.装置的基本功能2.1监控功能2.2记录功能2.3显示功能3.系统的构成及说明4.主要技术参数5.安装说明6.主机箱插件面板指示灯说明7.制动控制输出说明8.操作注意事项9.机车布线9.1机车布线图9.2机车布线说明9.3机车接线表系统原理图10.数码显示器操作说明10.1信息与状态显示10.2司机操作11.屏幕显示器操作说明11.1显示界面11.2司机操作211.38.15和4.11模式12.事故状态记录器操作说明1．换代产品。概述随着铁路列车运行速度的不断提高及运行密度的进一步加大，客、货运输对行车安全装备在功能、可靠性及安全性等方面的要求愈来愈高，现有的安全监控设备在一定程度上已不能满足铁路运输的需要。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1．1装置的应用范围2000型监控装置适合各型电力机车及内燃机车；适应自动及半自动闭塞方式；并能适应各种信号制式，包括移频（包括18信息移频）、交流计数、UM-71（或UM-2000）、极频等制式（装置所需机车信号信息取自通用式机车信号装置）。装置既适合运行于不同速度等级线路的各型旅客列车（包括动车组）及货物列车，也适合于调车机车。装置的软件具有通用性，不同的用户可通过面向用户的软件参数调整来满足不同功能的要求，适应不同的运行情况。1．2装置的基本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，装置对列车实施动力切除、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计计算方法，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，提高自动化控制程度；同时也可以提高控制的可靠性与安全性。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。1．3运行数据的记录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性数据存储器中，通过数据转储供地面微机分析处理。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用不同的数据代码，以提高记录数据的可靠性。数据记录采用条件触发记录方式，当设定的记录条件满足时则产生一项相应参数记录。地面分析处理软件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准确依据。1．4系统冗余方式与切换原理为提高可靠性，系统采用双机主从热备冗余方式。系统主机由A、B二组完全独立的控制单元组成，每组3单元都有完整的信号输入及控制输出接口模块，单元内部各模块之间采用VME总线连接。系统内部串行通信网络CAN也采用A、B组冗余方式将各CPU模块连接。在正常情况下，一组为工作机，另一组为热备机，工作机控制系统工作并发出制动控制指令，热备机经CAN总线和同步通信接口实时接收工作机数据，以保持与工作机同步运行及数据的一致性。工作机故障时自动退出控制状态，而热备机则充当工作机进入控制状态，故障切换过程对控制准确性的影响须控制在允许范围内。为保证记录数据的完整性及唯一性，热备机与工作机同时进行记录并且热备机记录数据来源于工作机。冗余采用模块级冗余方式，当系统中任一模块故障时，并不导致整个单元的切换，只是将工作单元中故障的模块切除，并采用热备单元中的相同模块。而故障的模块在恢复正常后，仍可被系统继续使用。当系统中相同的关键模块出现故障时，将产生报警输出，若在规定的时间内未得到切除装置操作，则产生紧急制动输出。由于显示器出现故障并不会导致危及行车安全的情况发生，因此系统内装在司机室的显示器（屏幕或数码）采用单套运行方式，但同时配备双针速度表作为备份，当显示器故障时，依靠双针速度表维持系统基本功能运行的指示。1．5系统主微处理器说明系统主CPU采用MOTOROLA公司生产的32位微处理器MC68332，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空间要求。最高可达25M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，复杂的制动计算因此而变得快速和准确。它的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。特别是它的定时处理器单元（TPU）可脱离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，另一方面也提高了速度、距离及转速等参数的测量精度。MC68332微处理器完善的内部故障检测及故障处理功能在相当程度上提高了其工作的可靠性和安全性。此外，其独特的背景模式（BDM）接口也为软、硬件调试提供了简单、灵活而又低成本的调试手段。1．6系统通信网络采用控制器局域网（CAN）作为系统内部通信网络，所有带CPU的模块通过双CAN总线进行数据交换（不带CPU的模块通过VME并行总线交换数据）。CAN标准总线以其独特的物理层规范和数据链路层协议使通信可以在相当高的传输速率下进行（最高通信速率为1Mbit/s），并达到相当远的传输距离（最长传输距离可达10km）。特别是其多主数据传输方式使得系统内数据交换更为有效。CAN总线高强的检错及容错能力加上其短帧数据结构使数据传输可靠性进一步提高。因此，系统内各模块之间可以进行大量、快速的数据传输，从而提高了控制与显示的实时性以及数据记录的准确性。1．7结构设计特点在结构设计方面，监控主机采用符合IEC国际标准的6Ux160标准机箱、插件结构。6U标准插件采用二个符合IEC标准的对外信号连接器，96芯连接器完成VME标准总线信号连接，48芯连接器完成输入/出信号连接，因而在满足VME信号标准的同时也提高了板内的电磁兼容性。由于采用标准的模块化结构，因而容易实现功能的扩充与升级。主机箱的选型及设计除在强度、重量、安装及电磁兼容等方面进行综合考虑外，还重点考虑了机箱的外观设计。另外，在防止非法拔插电路板方面及记录数据人工防护方面采取了有效的措施（在机箱正面加装带锁的玻璃门）。41．8适应的环境条件装置满足《TB/T3021—2001铁道机车车辆电子装置》标准要求（其中屏幕显示器工作温度范围为0~55。C）；电磁兼容性满足《EN50121—3—2欧盟铁路机车车辆电气设备电磁兼容》标准要求。2．装置的基本功能2.1监控功能1）防止列车越过前方关闭的信号机。2）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。3）防止机车以高于规定的限制速度进行调车作业。4）在列车停车情况下，防止列车向前/向后溜逸。5）可按列车运行揭示要求控制列车在临时限速地段不超规定的限制速度。2.2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）列车运行参数记录。4）事故状态记录。2.3显示功能（以数字或图形方式显示）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）显示前方运行线路状况。4）显示机车优化操纵速度曲线或手柄级位曲线。5）其它相关运行参数显示。3.系统构成及说明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5LKJ2000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。主机箱采用6U（高度）x160（深度）标准机箱结构，其宽度尺寸为84R（R=5.08mm）。主机箱为系统控制中心，其内部由A、B二组完全相同的控制单元组成（左边为A组，右边为B组），每组有八个插件位置（包括一个预留位置），各插件位置以机箱中心线为基准对称排列，从中心线开始往左、右，各插件排列顺序依次为：监控记录、地面信息、通信、模拟量输入/出、预留、数字量输入、数字量输入/出、电源。各插件之间采用VME标准总线母板连接。机箱采用背板对外出线方式，所有输入输出信号均通过机箱背板连接器引出，在背板内侧装有过压抑制板。主机箱各插件位置排列如下:监控记录A监控记录B地面信息A地面信息B通信A通信B模拟信号A模拟信号B预留A预留B数字输入A数字输入B数字入出A数字入出B电源A电源BLKJ2000主机机车信号I端显示器II端显示器I端双针表II端双针表事故状态记录器压力传感器1压力传感器2压力传感器3机车工况输入列车总线/车辆总线制动控制输出速度传感器1速度传感器2系统结构图地面信息输入转储器6主机内各插件主要功能：1).监控记录插件监控记录插件作为2000型监控装置的主机模块，是系统的核心部件。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，并通过双路CAN串行总线或VME并行总线现实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。工作主机与热备主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器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长期可靠保存。记录数据的转储可通过RS232通信接口完成。2).地面信息处理插件从轨道信号感应器上取得地面轨道电路信号，完成轨道电路传输信息的输入，经过电气隔离后进行调整放大，然后经数字信号处理器（DSP）对各种