LKJ系統綜合檢測裝置研制

傅友亮 上海鐵路局電務處

LKJ系統綜合檢測裝置研制

傅友亮 上海鐵路局電務處

LKJ系統及附屬設備的檢查維護缺少便攜有效的檢測設備。為提高檢修效率，采用內置WIFI模塊，通過WIFI網絡與手持終端進行通訊，方便作業人員在機車上就能快速、準確地完成LKJ系統設備各通道的性能測試。

LKJ系統；速度、壓力、調車信號；TAX裝置；適配器；檢測

1 概述

機車內LKJ系統及附屬設備經過長時間運行,某些輸入、輸出通道可能由于一些原因造成損傷損壞，為了快速查找問題根源，需要在機車停車狀態下，對相關通道進行測試，對附屬設備進行查驗。

LKJ系統綜合檢測裝置完全能夠滿足要求，能夠方便、準確的進行故障診斷。該裝置包括一系列適配器，可對壓力、速度、調車信號等通道進行準確測試，可完成對TAX裝置的檢測。裝置小巧便攜，外觀設計人性化，與LKJ系統連接簡單易行。裝置通過操作手持終端，與適配器通過無線方式連接，手持終端界面清晰易懂，信息全面。

2 系統構成

LKJ系統綜合檢測裝置由手持終端和適配器組成，其中適配器包括調車適配器、速度適配器、壓力適配器、TAX適配器等。當需要檢測時，適配器安裝在需要測試的位置，操作人員在有效范圍內通過操作手持終端，向適配器發送一些指令。適配器接收到指令后，執行相應動作，并返回一些數據信息。裝置的系統組成及電纜連線關系如圖1。

圖1 裝置的系統組成及連接關系

3 裝置硬件原理

LKJ系統綜合檢測裝置包括手持終端和一系列檢測適配器。其中檢測適配器包括調車適配器、速度適配器、壓力適配器、TAX適配器。手持終端與適配器之間通過無線方式進行通訊，適配器接收到手持終端發送的指令后，輸出對應動作，完成對LKJ2000系統的速度、壓力及調車信號輸入通道檢測，監測對應通道電源電壓，并將測試值發送給手持終端進行顯示，偵聽TAX廣播的485信息，檢測TAX各通道電壓值。

3.1 調車適配器硬件原理

調車適配器主要功能為：根據接收的無線指令，適配器輸出模擬調車信號，來檢測調車信號通道是否正常。

調車適配器輸出信號為6路5 V電平信號，調車信號通道根據輸入的信號的高低電平來判斷出信號類型。適配器主控芯片采用M0的STM32F051。直接控制6路I/O口模擬輸出6路3.3 V高低電平信號。因為后端電平為5 V，這里采用SN74LVC8T245DB進行電平轉換，并增加驅動能力。電路原理框圖如圖2。

圖2 信號輸出電路原理框圖

調車適配器與手持設備之間通過WIFI無線通信，無線模塊選用RS9110-11-22-04，自帶板載天線,支持2.4 GHz,通過硬件SPI接口進行控制。電路原理框圖如圖3。

圖3 無線通信電路原理框圖

3.2 速度適配器、壓力適配器硬件原理

速度適配器主控芯片采用M0的STM32F051。直接輸出4路PWM控制三極管MMBT2222A。通過三極管來調節15 V電源信號，輸出4路頻率分別可調的15 V脈沖信號。為保證前后信號隔離，采用LM7321作為電壓跟隨器。速度適配器根據接收的無線指令，適配器輸出模擬速度信號，來檢測速度信號通道是否正常。除此之外速度適配器監測速度通道的4路供電電壓，根據采集電壓值可判斷四路電壓是否供電、是否接線良好等。

壓力適配器主控芯片采用M0的STM32F051。通過SPI口控制片外DA芯片TLV5617輸出0 V-5 V的電壓信號。為保證前后信號隔離，采用LM7321作為電壓跟隨器。壓力適配器根據接收的無線指令，適配器輸出模擬壓力信號，來檢測壓力信號通道是否正常。

速度適配器與手持設備之間通過WIFI無線通信，無線模塊選用RS9110-11-22-04，自帶板載天線,支持2.4 GHz,通過硬件SPI接口進行控制。電路原理框圖如圖4。

圖4 無線通信電路原理框圖

3.3 TAX適配器硬件原理

TAX適配器主要功能為：根據無線接收的指令，進行電源電壓檢測、插件狀態檢測、監控信息偵聽等。

TAX適配器硬件電路大致包括四大部分：CPU主控部分、電源部分、通信部分、采樣部分。

CPU主控部分采用NXP的LPC2294單片機，外部晶振為11.0592 MHz。由于需要保存一些參數數據，外部電路添加2塊dataflash芯片。電路原理框圖如圖5。

圖5 存儲電路原理框圖

電源部分為外部DC110 V供電，然后通過DC-DC模塊得到需要的電壓值。

TAX通信部分包括2路CAN通信，1路485通信，1路無線通信。CAN總線電路采用CPU自帶CAN控制器，為防止外部干擾，通過ADUM5241雙通道隔離器進行隔離，CAN收發器采用PCA82C250。CAN總線電路框圖如圖6。

圖6 CAN電路原理框圖

TAX適配器與手持設備之間通過WIFI無線通信，無線模塊選用RS9110-11-22-04，自帶板載天線,支持2.4GHZ,通過硬件SPI接口進行控制。

4 軟件結構

調車適配器、速度適配器和壓力適配器因CPU一樣，無線WIFI一樣，所以它們共用一個軟件，在軟件內判斷適配器類型，分別實現其功能。軟件結構如圖7、圖8所示。

圖7 軟件結構圖

圖8 軟件結構圖

TAX適配器軟件結構如下：

速度、壓力和調車適配器軟件功能包括兩部分：無線收發功能，模擬輸出功能。TAX適配器軟件功能主要分為四塊：無線收發功能，監控電源電壓功能，檢測插件狀態功能，偵聽監控信息功能。

5 結束語

LKJ系統綜合檢查裝置能夠滿足LKJ系統設備I級修檢測、檢修作業需求，使作業者判斷設備通道性能和查找故障點更加方便、快捷、準確，有效地提高了檢修效率。裝置性能穩定，操作簡單，能夠滿足LKJ系統設備各通道功能調試和故障判斷，確保LKJ系統設備出所質量，適合基層站段的使用。

責任編輯：宋飛 竇國棟

來稿時間：2016-11-10