3-1&2 LKJ2000型监控装置系统组成及工作原理

2014-9-8
主讲：李小民
本讲主要内容
技术背景
基本功能
系统构成
技术特点
可靠性及安全性 主要技术参数
2014-9-8
发展前景
主讲：李小民
技 术 背 景
在铁路运输的发展过程中，运输安全始终是人们最关 注的问题。自 95 年以来，全国所有的内、电机车上均安装 了JK－2H和LKJ－93型速度监控装置。
双套CAN总线
双套VME总线
模块级冗余
主备机故障自动切换
数据记录的同步性
主讲：李小民
2014-9-8
CANA
CANB
Ⅰ 端 显 示 器 地面 信息 处理 通 讯 A 监控 主机 A 同步 通信 监控 主机 B 通 讯 B VME 地面 信息 处理 Ⅱ 端 显 示 事故 状态 记录 器
A
B
VME
器
5V ±12V +15V
5V ±12V +15V
+24V
电源
A
110V
数字量 输入/出 A
数字量 输入 A
模拟量 输入/出
模拟量 输入/出
数字量 输入
A
B
B
数字量 输入/出 B
电源
B
+24V
模拟信号
110V
机车信号
机车工况 输出控制
2014-9-8
双机冗余结构示意图 主讲：李小民
三、系统通讯结构
系统通讯分为三级：第一级为CPU级；第二级为系 统级；第三级为外部级。 第一级为主机的工作机与热备机之间通讯。 第二级为主机与显示器、地面信息处理模块及通信 模块之间数据通信。
多路电源输出
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主讲：李小民
显示器
——屏幕显示器
实际速度、限制速度 曲线

线路状态信息显示线路
隧道、桥梁、坡度、弯道等
以图形方式显示，更加 直观

（10英寸高亮度彩色液晶屏）
2014-9-8
主讲：李小民
事故状态记录器
事故前30分钟状态记录
高密度记录数据：1次/5米
抗冲击、防水、耐高温
对 比
速度8-10倍
32倍 8倍 8倍 8倍 ＞30倍 4倍 2倍
发展前景
监控彩屏与机车微机彩屏互换， 建设标准司机操纵室 与列车总线控制接口，实现列车 智能控制、自动驾驶
2014-9-8
主讲：李小民
LKJ2000型监控记录装置是在LKJ-93型 监控装置广泛应用的基础上借鉴国内外ATP及 ATC先进技术而研究开发的新一代列车超速防 护设备，它是现有列车行车安全设备的升级 换代产品。
5、其他运行参数显示。
2014-9-8 主讲：李小民
地面分析处理功能
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
析提供强有力的工具。
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主讲：李小民
系 统 构 成
车载部分系统构成 地面部分系统构成
2014-9-8 主讲：李小民
主机箱之插件 通信插件
提供对外的多路串行通信接口
模拟量输入/出插件
所有模拟量信号输入 双针表驱动信号输出
数字量输入插件
16路50V电压开关信号输入
2014-9-8 主讲：李小民
主机箱之插件
数字量输入/出插件
8路110V电压信号输入 8路对外继电器输出接口
电源插件
110V电源输入
2014-9-8 主讲：李小民
基 本 功 能
监控功能
1．防止列车线路超速。 2．防止列车冒进关闭的进站信号机。 3．防止列车冒进关闭的出站信号机。 4．防止列车溜逸。 5．防止列车以高于规定的限制速度调车作业。 6．按列车运行揭示要求控制列车不超过临时 限速。
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记录功能
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主讲：李小民
速度传感器 压力传感器
Hale Waihona Puke Baidu双针速度表
速度传感器
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压力传感器
主讲：李小民
双针速度表
系统构成（地面部分）
2000型测试台 2000型转储器 地面开发系统 地面处理系统 微机网络 打印机
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主讲：李小民
便携式测试仪
LKJ2000型监控装置便携式测试仪可以通过模拟机车速
换，仍不一致时按自检正确的主机状态控制
2014-9-8 主讲：李小民
2.5 所有数字量输入通道具备自检回路，所有数字
量输出通道反馈输入
2.6 采用定时监视器
2.7 数据传输采用CRC检验方式
2.8 软件具备故障检测功能，并且在检测到故障后，
导向不使系统产生错误输出的安全状态
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主讲：李小民
压力传感器2 速度信号（2路） 压力传感器3
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主讲：李小民
主机箱
电源 数字量 输入/出 通信 地面信息处理 监控记录
数字量输入 备用 模拟量输入/出
2014-9-8 主讲：李小民
主机箱之插件 监控记录插件
系统管理 制动计算 数据记录
地面信息处理插件
轨道电路绝缘节检测 轨道电路叠加信息处理
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、运行参数记录。 4、事故状态记录。
2014-9-8 主讲：李小民
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、显示运行线路状态。
4、显示机车优化操作曲线。
通用性
大容量（8M） 高速率 数据校验
2014-9-8
主讲：李小民
地面开发系统（地面数据文件）
2014-9-8
主讲：李小民
地面处理系统结构框图
网络服务器
转储器
出退勤
运用分析
设备分析
转储点
打印机
2014-9-8
主讲：李小民
地面处理系统（文件查询）
2014-9-8
主讲：李小民
地面处理系统（全程记录）
2014-9-8
主讲：李小民
2014-9-8
主讲：李小民
2014-9-8
主讲：李小民
速度表根据量程分为：120km/h、140km/h、160km/h、
200km/h、250km/h、等。
2014-9-8
主讲：李小民
2014-9-8
主讲：李小民
谢谢
2014-9-8 主讲：李小民
1．采用32位微处理器技术

主处理器采用MC68332芯片
32位数据处理能力 16M寻址范围 高处理速度 高速输入/出接口 故障检测功能





2014-9-8
主讲：李小民
2．采用双机热备冗余工作方式

双套插件

6．电磁兼容设计原则
满足EN50121-3-2电磁兼容标准要求。
7．控制模式
可实现车载存储数据与地面传输信息 相结合。
2014-9-8 主讲：李小民
8．压力的采集和记录
增加对机车均衡风缸压力和制动缸压力的采 集和记录功能
9．采用屏幕显示技术
极大的改善了人－机界面，利于规范乘务 员操作，减轻劳动强度，适应列车安全、正点的 需要。 10英寸高亮度彩色屏幕显示器 能以图形、符号、文字、曲线显示，增加 直观度 能预示前方信号机位置（种类）、桥梁、 隧道、坡度、曲线及道口等信息，有效提示乘务 员的操作
主要技术参数
参 数 主处理器 监控程序存储容量 地面数据存储容量 记录数据存储容量 转储器容量 系统通信速率 压力信号输入通道 控制输出
2014-9-8
93型 16位 32KB 128KB 256KB 1MB 9.6Kbit/S 1路 4路
主讲：李小民
2000型 32位 1MB 1MB 2MB 8MB 300Kbit/S 4路 8路
2014-9-8 主讲：李小民
可靠性及安全性
1.1 系统采用双机主从热备冗余方式
1.2 可靠的电磁兼容设计
1.3 采用高可靠的CAN串行总线
1.4 元器件采用工业级以上产品 1.5 采用模块化程序设计，软件设计时考虑便于检 查、验证。程序设计语言采用C/C＋＋语言。 1.6 采用动态扫描方式进行输出控制
2014-9-8 主讲：李小民
2.1 当工作机与热备机同时故障时，产生报警输出，
若在规定时间内未得到切除装置操作，即产生紧
急制动输出
2.2 采用故障继电器控制制动输出 2.3 主CPU在检测到各类故障后进行相应故障处理
2.4 工作主机与热备主机进行双向数据交换，当输出
控制状态不一致时，重复进行自检和双向数据交
3.2 LKJ2000型监控装置系统组 成及工作原理
主讲：李小民 通号教研室
2014-9-8 主讲：李小民
本讲主要内容



第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
列车运行控制系统概述 机车信号车载设备 列车运行监控记录装置 CTCS-2级列控系统 CTCS-3级列控系统 站内轨道电路电码化
度、柴油机转速、机车管压力、16路DC50V输出、8路
DC110V输出、轨道信号等来完成对LKJ2000型、LKJ-93A型
和JK-2H型三种类型监控装置的性能检测。
测试仪可由交流220V 电源供电，也可由直流 110V电源供电。（严禁两 种电源同时供电）
2014-9-8 主讲：李小民
转储器
将车载记录数据进行转录，并传送到地 面微机处理系统。
2014-9-8
主讲：李小民
地面处理系统（运行曲线）
2014-9-8
主讲：李小民
主 要 技 术 特 点
1．采用32位微处理器技术 2．双机热备冗余工作方式 3．多级通讯结构 4．地面信息交换接口
2014-9-8
主讲：李小民
5．采用CAN通信网络
多主通信方式 CRC校验方式 高通信速率 短帧数据结构
第三级采用通信模块扩充通信接口。
2014-9-8
主讲：李小民
4．地面信息交换接口

车载数据与地面信息结合
轨道电路叠加

点式应答器
减少乘务员操作
提高控制安全性
2014-9-8
主讲：李小民
6．满足电磁兼容设计原则

输入/出信号全部电气隔离 高压信号经过压抑制电路处理 低压信号线采用屏蔽电缆 多层印制板及SMT工艺
2014-9-8
主讲：李小民
系统构成（车载部分）

主机箱 显示器


事故状态记录器
压力传感器 速度传感器 双针速度表
2014-9-8
主讲：李小民
系统结构框图（车载部分）
列车总线 控制输出 通用式 机车信号 Ⅱ端显示器 LKJ2000主机箱 Ⅰ端双针表
机车工况输入
Ⅰ端显示器
Ⅱ端双针表
压力传感器1 事故状态记录器
国际上，各铁路强国也研制了各种类型的ATC、ATP装
置，如日本最新的数字化ATP 、法国的TVM300、TVM430 等，目前它们都在国外高速铁路上推广使用。 与国外装置相比，我国监控装置采用车载微机内存运 行线路参数的方式，设备简单、投资少，并有较强记录功 能，但在多机冗余配置及与地面信息功能方面比国外弱。