LKJ2000型列车运行监控装置单机运行问题的分析

LKJ2000型列车运行监控装置单机运行问题的分析

   ,黄立

湖南中车时代通信信号有限公司

摘要：LKJ2000型列车运行监控记录装置（以下简称LKJ2000）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。该设备采用双机热备冗余的工作机制确保了设备的高可用性。近十年铁路飞速发展，机车各项功能日益完善，LKJ2000外部接入的设备日益增多，导致运用过程中LKJ2000设备文件异常的状况频发，对行车安全和运输秩序带来一定影响。本文对LKJ2000典型的单机问题进行分析，提出针对单机问题处理思路，进而解决单机问题引发LKJ2000设备异常的问题。

关键词：LKJ2000；双机热备冗余；单机问题；文件异常。

1   运用现状

    LKJ2000需适应复杂的铁路运输情况，为提高可靠性，系统采用了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。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。当系统中相同的关键模块出现故障或机车外部因素干扰CAN通信，往往会引起系统单机故障产生报警输出。部分单机故障往往表现为偶发性和随机性，机车回库后故障难以复现。文件记录异常对司机安全操纵和LKJ2000设备状态分析带来困扰。

2   原因分析和处理

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2.1机车布线问题导致的单机运行问题分析和处理

机车在启动柴油机、机车工况换向、撒砂和鸣笛以及空调开启时，各种控制开关、电磁阀通断会产生浪涌电压或尖峰电压。开关电源等产生的干扰通过高频变压器、储能电感及导线以各种耦合传导及辐射的方式对LKJ2000系统CAN总线通信造成干扰，引起单机运行（并非时刻单机，须电磁干扰源干扰到CAN总线的情况下）。

（1）接内 CAN 的外部布线涉及X37T、X38T、X39T,上述线缆布线时需避免经过大功率设备。

（2）若未安装事故状态记录仪（检查“黑匣子”）则X37的X2T布线应该尽可能的剪短然后每根线单独包扎（最好在制定的布线方案中将X37的X2T布线取消）；若该布线存在且长度超过 1 米，X2T端悬置在电磁干扰源或者错误地接到TAX07的X3（轨道检测）插座上，则会造成内CAN总线故障导致单机运行；

（3）若X37布线正常，取下II端彩屏的X9布线，采用500V兆欧表或1000V兆欧表，分别测试X9的6（CANA_H）、 7（CANA_L）、8（CANB_H）、9（CANB_L）对机车地的电阻，应在20M欧姆以上（一般情况下为∞），若某一路为“0”则该路CAN总线异常，此时依次取下主机端的X37、X38、X39分别测试上述4根线对地的电阻，若取下某根线电阻由0变为∞，则单独对该线进行电阻测试（同时在彩屏和主机端取下插头），若该线对地电阻为0则更换该根布线，否则逐根测试X37～X39 布线。

2.2 内/外CAN终端电阻配置异常导致单机运行问题分析与处理

LKJ2000设备CAN通信总线由内部2路和外部2路总线构成，内部CAN总线上挂载的设备有LKJ屏幕显示器、扩展通信插件、通信插件、地面信息处理插件和监控记录插件；外部CAN总线上挂载的设备有扩展通信插件、功能扩展盒等。整个系统通过扩展通信插件实现内部CAN总线和外部CAN总线的数据交互。为保证系统的正常工作，内/外CAN终端电阻应匹配正常。

（1）内部CAN总线分析。根据CAN总线通信标准的要求，显性差分电压信号的范围应为1.2V至3.0V之间。接入CAN总线的终端电阻不宜增加时，CAN总线的显性差分电压信号幅值会逐渐降低。 考虑到现场应用环境的严酷性，极有可能导致CAN通信的故障。

（2）外部CAN总线分析。外部CAN总线配置终端电阻的设备有3个，分别是2块扩展通信插件、1台功能扩展盒。CAN总线的差分电压信号幅值因该为2V左右。检查CAN总线外围设备，其终端电阻均不应跨接，如事故状态记录器、GPS2000 装置、LAIS 主机、功能扩展盒。

2.3监控记录插件故障引起的单机运行问题分析和处理

监控记录插件作为LKJ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，通过双路CAN串行总线和VME并行总线现实对系统其它模块的控制与管理。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。出现单机运行时，监控装置主机中一块监控记录插件的面板灯始终全亮或循环全亮/全灭切换，但不进入监控状态。

（1）测试U2的7脚（喂狗信号）对4脚（地）的信号，若不存在周期性的喂狗信号，则可能MCU已经故障。

（2）监控记录插件上电后一段时间，用手触摸MCU表面，若明显发烫，则可能MCU已经损坏。

2.4电源插件故障引起的单机运行问题分析和处理

电源插件采用反激式开关电路电源方式将110V输入电源转换成系统所需的各种电源。所有输出电源与输入电源隔离。输出电压包括供主机箱各插件工作的5V、+12V、-12V及24V。若电源插件存在问题，主机一侧所有插件指示灯都灭灯，显示器报单机运行语音。

    （1）使用过渡板将电源插件安装到主机，用数字万用表测试电源插件+5V 输出的电压（D2 对 D4），若没有电压，则说明电源插件故障。

（2）更换电源插件。

3   结束语

通过分析内部或外部设备导致LKJ2000单机运行的原因并采取切实有效的措施，极大提高了LKJ2000设备的安全性和可用性，使LKJ2000列车运行监控装置能更加有效的保障列车的运用安全。

参考文献

[1] 杨志刚.LKJ2000型列车运行监控记录装置.中国铁道出版社，2007

[2] 列车运行监控装置（LKJ）技术规范（V1.0）,（运基信号[2008]572号）

[3] LKJ2000型列车运行监控装置使用检修说明书.株洲南车时代电气股份有限公司通信信号事业部，2014