雙套LKJ數據同屏對比顯示裝置的開發研制

馮久泉

（上海鐵路局徐州電務段，江蘇徐州 221007）

1 設計目的

《列車運行監控記錄裝置（LKJ）運用維護規則》（鐵運[2009]98號）第27條，明確規定：LKJ數據是LKJ控制功能實現的基礎和運行分析的依據，LKJ數據準確性是監控列車安全運行的前提和保障。伴隨著鐵路快速發展，線路施工及改造頻繁，造成LKJ地面數據頻繁變動。按照要求必須對編制、修改后的LKJ基礎數據進行復核和模擬檢驗，確保LKJ數據準確。但是，由于LKJ基礎數據量大，要通過人工逐條核對修改內容是否正確、是否存在誤修改的情況，難度較大。因此，當務之急是開發設計一種能夠實現自動復核、比對和模擬檢驗的設備以滿足路局、站段需要。為了解決現場監控裝置線路數據校對困難、控制模式測試繁瑣的問題，開發研制了雙套LKJ數據同屏對比顯示裝置。

2 研制方案

根據目前LKJ數據修改、復核、模擬檢驗等各環節的要求和實施過程中存在的困難和不足，確定了開發研制方案，并需要實現以下基本功能，滿足現場LKJ數據修改、復核、檢驗的要求。

2.1 實現同步運行及自動轉儲

通過一個虛擬按鍵同時對兩套LKJ監控裝置進行操作，實現同步運行和同屏顯示。無需外用轉儲器和IC卡即可完成LKJ運行記錄文件的轉儲。

2.2 實現LKJ車載基礎數據的同步運行比對

實現在相同運行參數、不同LKJ數據版本條件下的同步運行，同步顯示兩套LKJ監控裝置的運行曲線，自動比對所產生的LKJ運行記錄文件的不同之處，形成對比結果報表，實現對修改后的地面數據比對和驗證。

2.3 實現LKJ基礎數據的同步比對

同時導入兩版LKJ基礎數據，實現快速查找兩版LKJ數據之間異同，并在同一屏幕上對照顯示。

2.4 實現運行考核實驗要求

通過采集并模擬發送實際運行考核試驗所需的各種參數和操作信息，通過地面實驗室模擬檢驗實現運行考核試驗的要求。

3 裝置原理及基本架構

3.1 裝置原理

該裝置采用了視頻采集、微控制器、信息處理和PC104工業控制總線，將兩套LKJ2000監控裝置屏幕顯示器、主機及工業控制計算機集成在一起，實現工業控制計算機操作界面與兩套監控裝置顯示器界面的同屏顯示。并通過信息處理板實現LKJ雙套數據對比所需機車信號、手柄信息等模擬量、數字量參數的發送；信息處理板以微控制器為核心，是處理上位機軟件和監控記錄插件之間通信的橋梁。系統原理如圖1所示。

3.2 基本架構

裝置主要包括工業控制計算機模塊、兩套LKJ監控主機模塊、兩套LKJ顯示器模塊、上位機軟件模塊、電源模塊等5部分。裝置硬件結構如圖2所示。

1）工業控制計算機模塊

工業控制計算機模塊主要由主板、中央處理器及VGA采集卡等組成，可運行自動對比軟件，利用采集卡采集兩套LKJ顯示器的輸出信號，在工業控制計算機內部處理后與計算機的顯示輸出合并，送到液晶顯示器顯示，實現兩套LKJ顯示器的顯示與工業控制計算機的顯示內容同屏顯示。

2）LKJ監控主機模塊

LKJ監控裝置主機模塊主要由控制板、LKJ2000監控記錄插件等組成，是安裝LKJ數據的設備，模擬LKJ2000型監控裝置運行環境，與LKJ2000型監控裝置功能相同、結構一致。并通過控制板模擬LKJ2000型監控裝置測試儀，提供監控裝置需要的機車信號、速度信號、壓力信號等各種模擬量和數字量信號。這些信號的控制由工業控制計算機模塊通過軟件控制，控制板采用ATMEL 89V51為主控制器，它與工業控制計算機之間通過RS-232串口進行通信。

3）LKJ顯示器模塊

LKJ顯示器模塊主要由液晶顯示器接口電路板、PC104主板、液晶觸摸顯示屏、IC卡語音板等組成，與LKJ2000型監控裝置顯示器功能一致，能夠實現LKJ監控裝置語音輸出、LKJ監控裝置數據等文件的輸入和輸出，是顯示/操作的人機接口。

4）上位機軟件模塊

上位機軟件模塊主要由視頻處理、數據對比軟件組成，能夠對兩套LKJ監控裝置輸出的視頻進行采集、合并處理，實現計算機界面和兩套LKJ監控裝置界面的同屏顯示，并對兩套不同版本的LKJ數據進行自動對比，查找不同之處，并生成比對報表。

5）開關電源模塊

開關電源模塊主要由標準的工業計算機ATX電源組成，能夠向工業控制計算機模塊、LKJ監控主機模塊及LKJ顯示器模塊提供穩定電源。

4 實現功能

4.1 虛擬按鍵的同步控制

裝置設置虛擬按鍵同時控制兩套LKJ監控裝置的操作，使其同步。通過計算機主板的兩個串口和兩套顯示器接口板上面的微控制器進行通信，由工業控制計算機同時通過串口發送需要指令給兩個微控制器，再由微控制器經過采集、處理后，給PC104發送特定頻率的指令來完成虛擬按鍵的同步控制操作。

4.2 兩套LKJ信號的模擬發送

LKJ監控裝置模擬量、數字量信號的模擬發送是工業控制計算機通過串口和控制板的MCU進行。控制板的MCU主要負責連接工業控制計算機后臺軟件和監控記錄板之間的通信要求，實現LKJ監控裝置模擬量、數字量信號的模擬發送。控制板信號發送示意如圖3所示。

4.3 雙套LKJ數據的自動對比

1）兩套LKJ車載數據運行比對

通過采集某個LKJ運行記錄數據的各種輸入信息和操作等列車運行參數，實現在相同運行參數條件下，同時在新舊兩套LKJ車載基礎數據環境下的運行，并產生LKJ運行記錄文件。再通過工業控制計算機自帶的兩個串口和兩個監控記錄插件之間進行通信，自動把LKJ監控裝置運行記錄數據轉儲到計算機里面。然后通過自動對比軟件對兩套LKJ監控裝置運行記錄數據進行對比、分析統計，快速地找出新舊兩套LKJ車載基礎數據的不同之處。自動對比軟件操作流程如圖4所示。

2）兩套LKJ基礎數據的自動比對

裝入新舊兩版LKJ基礎數據源文件，運行軟件，自動運行兩套LKJ基礎數據，產生運行記錄文件。自動轉儲、分析記錄文件，查找和顯示兩版LKJ基礎數據之間的異同點。技術人員按照路局主管部門公布的LKJ基礎數據進行核對，最后得出新版LKJ基礎數據修改是否符合文件要求。

4.4 實現運行考核檢驗的要求

以單套LKJ監控數據為基礎，裝置通過完全、準確模擬LKJ2000各種工作狀態以及司機操作，或直接提取某個LKJ運行記錄數據的各種輸入和司機操作信息，并模擬發送LKJ2000所需信號、速度等相關信息，實時顯示運行曲線，實現運行考核試驗的地面仿真試驗，達到實際運行考核實驗的各項要求。

4.5 同屏顯示

VGA采集卡直接采集兩套監控設備VGA輸出信號，把輸入的VGA視頻信號實時采集壓縮,并經過計算機的處理，立即在一臺顯示器上同屏顯示另外一臺設備的VGA數據,實現同屏顯示。

5 運用效果

通過實際運用認為，“雙套LKJ數據同屏對比顯示”克服了現有LKJ數據驗證單一，需要逐條核對，耗時耗力且不能自動對比的缺點，采用集成化結構設計，自動化程度高，能夠杜絕人為核對LKJ數據存在的漏洞，并能實現運行考核實驗的地面仿真檢驗。能在兩套不同版本LKJ數據條件下的LKJ運行記錄數據中自動分析統計出不同之處，生成報表，便于技術人員據此與路局公布的數據進行核對，確定修改項是否符合要求，保證LKJ數據中存在的問題在裝車使用之前解決，實現了研制目標，達到確保LKJ基礎數據準確的要求。

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