運記裝置運用及故障處理

姚新建

(中國石化股份有限公司洛陽分公司，河南 洛陽 471012)

一、2K監控裝置簡介

2K監控裝置由車載設備、數據轉儲器(或大容量IC卡)、CJK2000通用測試儀和地面微機系統組成。

車載設備包括1個主機箱(雙機冗余)、2個顯示器、事故狀態記錄器、雙針速度表、速度傳感器、壓力傳感器組成(圖1)。

圖1 系統結構圖

2K監控裝置基本組成單元是1個主機箱和2個顯示器。壓力檢測除了檢測列車管壓力外，還檢測機車制動缸的壓力及均衡風缸壓力，壓力傳感器可采用TQG14型機車壓力變送器。

二、2K監控裝置特點

1.系統實現了雙機熱備，運行中當A組故障后，自動切換到B組；當B組故障后自動切換成A組。

2.防止機車以高于規定的最高限速進行調車作業，當機車速度接近系統的速度時，系統自動卸載，當超過規定的速度時，實現自動停車。

3.在停車信號狀態動車，當速度大于1km/h時，實現自動停車和卸載，從而保證了調車人員人身安全。

4.顯示功能。

(1)顯示列車運行的實際速度及限速。

(2)顯示平面調車信號。

(3)顯示走行距離、列車管壓力、制動缸壓力、均衡風缸壓力、柴油機轉速、主手柄位置等數據。

5.數據記錄齊全，采樣頻率高，能夠真實反映出現場乘務員操作。

6.地面分析功能。將車載記錄的列車運行數據經過翻譯、整理，以直觀的全程記錄、運行曲線、各種報表等形式再現列車運行全過程。

7.2K監控裝置對機車控制手段主要分五個等級。

(1)報警。當列車運行速度達到報警速度時，顯示器發出語音報警。

(2)卸載。當列車運行速度超過允許值時，裝置切除機車牽引電流，將牽引力減為零，但電制動工況時不切除。

(3)緊急制動。在使用常用制動時不能使列車減速至允許的限速值時，監控裝置將發出指令實施緊急制動，使列車立即停車。緊急制動不允許司機緩解，當列車速度為0時，自動緩解。

(4)系統故障。當系統中A、B機同時故障時，顯示器發出故障報警。要求司機在3min內關斷主機電源，否則實施緊急制動。

三、2K監控裝置程序設計

為了使2K監控裝置在洛陽石化發揮調車安全功能，和思維公司合作，開發洛陽石化調車作業程序。2K監控裝置接收平面調車信號裝置指令，并能實現現場控制。

(1)收到“推進信號”后，19km/h卸載，20km/h自動停車。

(2)收到“啟動信號”后，29km/h卸載，30km/h自動停車。

(3)收到“十車信號”后，12km/h卸載，13km/h自動停車。

(4)收到“五車信號”后，7km/h卸載，8km/h自動停車。

(5)收到“三車信號”后，5km/h卸載，6km/h自動停車。

(6)收到“緊急停車信號”后，立即停車。

四、使用中存在的問題

從2006年1月對2K監控裝置故障進行了統計，統計結果列入表1。

表1 監控故障分類統計

從表1可以看出，24個月發生故障達80次之多，其中主機與平調或顯示器不能通信故障可直接造成機車故障換車。分析以上故障，一些故障為偶發故障，一些故障是安裝不當或維修不及時造成的，另一些故障屬于廠家設計參數不合適造成的。

五、故障處理

1.收不到機車信號。

分析：機車信號為一個50V直流信號，由插件48芯輸入經電阻、穩壓管降壓后到VP1光耦的1腳，使其1、2腳導通，致使VP1光耦16、15腳導通，15腳輸出一個高電平，經D1(74HC14)反相2腳輸出一個低電平(此時，1A點亮)送到三態輸出八總線緩沖器D4(HC240)的2腳。并經其送到數據總線上。

處理方法：收不到綠燈機車信號時，先觀察其相應面板指示燈是否點亮。如點亮說明問題出在D4(HC240)；如果沒點亮說明前面信號電路有問題，可以用萬用表依次測量VP1的1腳是否有1V左右的電壓，15腳是否輸出5V高電平。D1(HC14)1腳接收到VP1的15腳送來的5V高電平經反相后2腳是否有低電平輸出。這樣就不難查除故障了。

總結：在其他機車信號或機車工況發生故障時也可以用同樣的測試方法去排除，根據經驗電路中的光耦和HC240是發生故障較多的兩個器件。

2.主機與顯示器通信不上。

分析：主機與顯示器通信不良，說明問題出在主機板通信電路部分。其通信電路由單片機8397、差分總線收發器SN75176(或MAX487)及反向器74HC04構成(圖2)。

圖2

主機板與顯示器的通訊過程如下：當主機送數據給顯示器時，8397的P1.2口有一個低電平，經D2(74HC04)反向置高電平，使得SMAX487第三腳(EN2)發送數據使能端有效，將8397的P2.0口上的串行數據轉換成差分信號。由MAX487的6、7腳輸出到顯示器；當主機需讀取顯示器送來的數據時(如輸入的司機號等)，8397的P1.2口有一個高電平，經D2(74HC04)反向置低電平，使得MAX487第二腳(EN1)接收數據使能端有效，將MAX487的6、7腳上的差分信號轉換成串行數據，經第一腳輸出，由8397的P2.1口讀取。

處理方法：在詳細了解了主機板通信電路后，用示波器對其相應信號腳進行測量，以確定是哪個元器件壞導致通信故障。經測發現HC04的9腳輸入低電平時，8腳輸出并沒有置高電平，故斷定為HC04壞。更換HC04后主機板與顯示器間通信正常。

總結如下。

(1)通常因差分總線收發器MAX487壞引起的通信故障較多。該芯片帶座，容易更換。

(2)當93顯示器通信電路發生故障時，可以用同樣的方法去分析測量。

3.上電顯示器蜂鳴器報警，自檢過程中面板指示燈顯示數字量輸出板故障。

分析：根據這種現象，很容易便能聯想到400Hz的5V方波信號PWM1、PWM2是否出了故障。

當監控程序運行正常時，該方波信號由單片機8397的高速輸出口HSO.0輸出，經D12(74HC04)反向器分兩路PWM1、PWM2(同為400Hz只是相位相反)。送給輸出板故障交權電路(見圖3)。

圖3

處理方法：用示波器測量HSO.0輸出400Hz波形正常，經D12反向器后恒為低電平。所以故障出在D12 74HC04上，將其更換后系統工作正常。

4.制動時卸載無輸出，關風、保壓輸出正常。

分析：碰到這種問題首先來了解輸出板執行卸載命令的信號流程。主機板發卸載命令將數據線D0位置1給輸出板，輸出板經D1(74HC273)的2腳鎖存輸出至三極管V1(BCY59)基極，此時三極管導通使RL1繼電器(DJ140M)得電吸合將卸載命令輸出。

處理方法：根據卸載輸出的流程,先觀察卸載指示燈1A是否點亮，如果點亮說明D1輸出正常；如果沒點亮我們可以檢測D1的時序腳(11腳)、數據輸入腳(3腳)信號，以確認D1芯片是否壞。其次，在基極有偏置電壓的情況下V1三極管應該導通。具體可以測其基極或集電極電壓，看5V或12V是否被拉低。再次，若V1已導通繼電器還沒吸合，那么問題出在繼電器本身。

總結：遇到類似的故障如緊急、關風、保壓無輸出時可以用同樣的方法分析查出故障。

5.自檢完成后8A燈常亮。

分析：8A燈亮為過節指示，即當主機板收到絕緣節板發來的SINT信號有效時(有效時為一個30ms的負脈沖，平時都為高電平)便會點亮8A燈。

故障處理：SINT信號由48芯插座的B20輸入，經D12 74HC04反向后送到單片機8397的P2.2口。在無過節信號的情況下測得D12.11恒為高電平，經反向后D12.10輸出為低電平直到8397的P2.2口，正常。此時可以將故障歸到8397和指示燈驅動器上。若8397帶座更換后，故障依舊，這時可以斷定指示燈驅動器74HC273壞。更換后故障消除。

總結：當插件指示燈指示某種功能故障時，除了要檢查該功能電路是否工作正常外，還需考慮到指示燈驅動電路是否工作正常。

6.主機死機故障。

分析：當插件發生系統故障時，表明單片機8397最小系統工作不正常。可以按照以下步驟先易后難逐步對其進行查除。

(1)單片機復位電路是否正常。上電時電源電壓監視芯片TL7705的5腳應有一個約286ms的低電平使8397復位。

(2)晶振電路是否工作正常。用示波器可以測出晶振是否起振，其工作頻率為11.059 2MHz。

(3)控制總線及片選信號是否正常。片選信號由兩片可編程邏輯器件GAL20V8(帶IC插座)產生。經一個10k的上拉電阻排給插件各芯片工作；讀信號RD、寫信號WR由8397輸出經八總線緩沖器74HC244整形加強驅動，來對28C17、HY6264(或WS62256)等存儲芯片的讀寫進行控制(均為低電平有效)；地址鎖存允許信號ALE，由8397輸出經74HC244來控制D4(74HC373)對低8位地址總線鎖存輸出。注意：因74HC244壞引起讀、寫信號、地址鎖存允許信號ALE故障的現象較多，可以用示波器測HC244的輸出是否跟隨輸入信號以確定其好壞。

(4)8位數據總線。8397的P3口做為系統數據總線輸入輸出口使用，其與周邊存儲器是通過一個三態雙向總線收發器74HC245來交換數據的，數據線工作正常時應為高低變化的電平。

(5)16位地址總線。8397的P3口做為系統低8位地址總線輸出口使用(P3口既做地址線又做數據線使用)，P4口做為系統高8位地址總線輸出口使用。低8位地址總線由D4(74HC373)對其鎖存輸出。注意：因D4壞引起系統地址總線故障的現象較多。

總結：當地址總線、數據總線上發生故障時，掛在總線上的任何一個芯片都有壞的可能。比如說壞到將某一根地址線或數據線拉低到0V或5V。這類故障出現時可以用手觸摸總線上的芯片是否發燙。可很快找到故障源。同樣，在其他帶單片機的插件如記錄、顯示器等，可以用同樣的方法分析查除故障。

六、結語

2K監控裝置在調車作業特別是調車作業速度控制中發揮著重大作用，它是高科技技術，轉變了過去人盯人的管理方法，管理人員可以依據調車作業記錄分析現場作業情況，有效保證鐵路運輸安全生產。隨著檢修人員檢修水平提高，在運用過程中出現的故障得到了解決，保證了監控的正常運行。