房立琪

太原局鐵路集團(tuán)有限公司侯馬電務(wù)段 山西 太原 030000

前言

故障處理LKJ-2000型列車運(yùn)行監(jiān)控裝置（以下簡(jiǎn)稱LKJ）是中國(guó)鐵路列車運(yùn)行控制系統(tǒng)體系的組成部分，是用于防止列車冒進(jìn)信號(hào)、運(yùn)行超速和輔助機(jī)車司機(jī)提高操縱能力的重要行車設(shè)備。LKJ車載設(shè)備經(jīng)歷第一代LKJ-2H型列車監(jiān)控記錄裝置，第二代LKJ-93型列車運(yùn)行監(jiān)控裝置，目前LKJ-2000型列車運(yùn)行監(jiān)控裝置為第三代產(chǎn)品，其性能和設(shè)備的可靠性均有大幅的提升。LKJ-2000型采用MOT0ROLA生產(chǎn)的32位處理器MC68322，運(yùn)算速度快，尋址能力強(qiáng)。采用雙機(jī)主從熱備冗余方式，并通過(guò)雙CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。列車運(yùn)行監(jiān)控裝置自投入應(yīng)用以來(lái)，為鐵路的安全運(yùn)輸提供了重要安全保障。

1 LKJ人機(jī)界面單元工作原理

LKJ（屏幕顯示器）是進(jìn)行人機(jī)交互的重要界面和裝置，它通過(guò)雙路CAN總線和監(jiān)控主機(jī)通信交換數(shù)據(jù)，人機(jī)界面單元以PC104結(jié)構(gòu)的486主板為核心，由主板、底板、IC卡語(yǔ)音板、電源板 、高壓板 、通信子板及PC104總線CPU 486主板組成，外部接口通過(guò)雙路CAN總線和監(jiān)控主機(jī)通信交換數(shù)據(jù)，在l0吋彩色液晶顯示屏上顯示線路、速度曲線、信號(hào)等數(shù)據(jù)信息，并有IC卡轉(zhuǎn)儲(chǔ)、語(yǔ)音提示、蜂鳴器報(bào)警等功能。

LKJ人機(jī)界面單元各電路板的功能分別是：

（1）底板：提供PC104總線接口，與主機(jī)通信的CAN接口，與LKJ主機(jī)或TAX裝置通信的485接口，4×8矩陣鍵盤(pán)接口，8路開(kāi)關(guān)量輸入接口。

（2）IC卡語(yǔ)音板：提供IC卡讀卡器接口，語(yǔ)音提示接口。

（3）電源板：將機(jī)車110V電源轉(zhuǎn)換為5V、12V電源供顯示器其他各板用。

（4）高壓板：提供故障報(bào)警電路、液晶屏1000V背光電源電路及面膜背光高壓產(chǎn)生電路。

（5）通信子板：通過(guò)RS485/422接口與微機(jī)柜進(jìn)行通信，并通過(guò)雙口RAM與上位機(jī)80486主板CPU進(jìn)行信息交換。

（6）PC104總線CPU 486主板：80486處理器系統(tǒng)；同時(shí)集成LCD顯卡，可將CPU傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)變成圖形點(diǎn)陣并送屏幕顯示器顯示。

2 人機(jī)界面單元常見(jiàn)故障判斷和處理

2.1 人機(jī)界面單元面膜按鍵無(wú)效

（1）電路原理：人機(jī)界面單元面膜按鍵是由面膜以及矩陣鍵盤(pán)電路組成。矩陣鍵盤(pán)電路CPU對(duì)鍵盤(pán)的查詢采用逐列掃描、逐行檢查的方式，由行信號(hào)與列信號(hào)的組合確認(rèn)鍵值。其具體方法為：用“0”作為列選通信號(hào)，用“1”作為列關(guān)閉信號(hào)。即選通某列時(shí)將此列設(shè)為“0”而其余列關(guān)閉置“1”。逐列掃描，首先置D0=0選通第0列，若此列中有按鍵閉合，則相應(yīng)的行碼輸出為“0”，反之為“1”；若此列無(wú)按鍵閉合，將選通下一列檢查行的輸出。這樣一列一列地掃描，由列碼的值與行碼的輸出值配合，可確定是哪一個(gè)鍵閉合。因此，導(dǎo)致面膜按鍵失效的原因多為U14(74HC245)無(wú)輸出或按鍵機(jī)械性彈性減弱或面膜按鍵粘連問(wèn)題[1]。

（2）故障處理：先檢查人機(jī)界面單元面膜按鍵本身是否有損壞不良，將按鍵面膜更換，發(fā)現(xiàn)按鍵仍然不能正常作用，再行檢查面膜鍵盤(pán)掃描電路，用示波器測(cè)量U14(74HC245)是否有輸出，如無(wú)輸出則是U14故障。

（2）故障總結(jié)：人機(jī)界面單元面膜按鍵設(shè)計(jì)壽命為室溫環(huán)境下以固定力度按壓最多次數(shù)設(shè)定，高低溫環(huán)境及粉塵、油污、酸堿腐蝕均會(huì)降低面膜使用壽命。由于人機(jī)界面單元面膜按鍵是司機(jī)與LKJ的人機(jī)交互界面，也是唯一可操作途徑，按照LKJ列車監(jiān)控裝置檢修規(guī)程規(guī)定使用2年須進(jìn)行更換。實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于頻繁使用按鍵的顯示器的機(jī)車（調(diào)車機(jī)等），建議1年更換一次。

2.2 人機(jī)界面單元開(kāi)機(jī)無(wú)顯示“黑屏”

（1）電路原理：機(jī)車運(yùn)行途中人機(jī)界面單元“黑屏”，原因多為CPU溫度過(guò)高保護(hù)或顯示器電源、高壓板或CPU硬件故障。

（2）故障處理：機(jī)車在運(yùn)行途中人機(jī)界面單元出現(xiàn) “黑屏”時(shí)，乘務(wù)員進(jìn)行關(guān)機(jī)間隔30秒以上重新開(kāi)機(jī)啟動(dòng)一次，如果顯示器可恢復(fù)正常顯示，大多為顯示器CPU過(guò)熱保護(hù)所致；加入依舊黑屏，則需用萬(wàn)用表測(cè)量CPU卡電壓，如果電壓在4.95～5.05V范圍內(nèi)，則判斷為CPU硬件故障，需更換CPU卡；如果電壓不在4.95～5.05V范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)顯示器電源板的R26電阻值，該阻值應(yīng)在18～30KΩ范圍，如果電壓偏高，則將R26阻值調(diào)小，如果電壓偏低，則將R26阻值調(diào)大，調(diào)節(jié)完后，顯示器上電，故障現(xiàn)象可消失。

故障總結(jié)：屏幕顯示器“黑屏”故障多為CPU不能正常工作故障所致，通過(guò)開(kāi)關(guān)機(jī)能夠恢復(fù)正常顯示的，通常為CPU瞬間卡滯導(dǎo)致。如仍不能恢復(fù)時(shí)，通?？紤]CPU電源和CPU卡本身故障。另外也存在顯示器液晶背光燈壞，更換液晶背光燈燈管。高壓板異常不能輸出高電壓點(diǎn)亮背光燈。通信電纜和電源電纜插頭是否接觸良好以及機(jī)車110V電源等原因。

2.3 人機(jī)界面單元無(wú)圖像顯示，顯示 “白屏”

（1）電路原理：人機(jī)界面單元（顯示器）是通過(guò)CAN總線和485總線與LKJ主機(jī)進(jìn)行通信的，從電子盤(pán)調(diào)出地面數(shù)據(jù)，依據(jù)LKJ主機(jī)發(fā)出的命令，在人機(jī)界面單元上顯示監(jiān)控的各種信息數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線。如果出現(xiàn)白屏的現(xiàn)象，表明從人機(jī)界面單元CPU開(kāi)始到液晶屏這些環(huán)節(jié)有可能出現(xiàn)問(wèn)題，需逐步依次進(jìn)行檢查。首先按壓人機(jī)界面單元顯示器面膜按鍵，聽(tīng)是否有聲響，如有語(yǔ)音或者有按鍵音，則說(shuō)明顯示器CPU卡正常工作，如果沒(méi)有聲響則表明CPU卡可能出現(xiàn)故障。

（2）故障處理：首先檢查顯示器電源，測(cè)量顯示器顯示屏和電子盤(pán)的工作電源電壓是否正常，如果按壓人機(jī)界面單元面膜按鍵沒(méi)有任何聲響，則更換CPU卡后進(jìn)行測(cè)試，按壓面膜鍵有了聲響，表明人機(jī)界面單元CPU卡故障。

（3）故障總結(jié)：人機(jī)界面單元“白屏”故障，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐中主要是由CPU或液晶屏故障導(dǎo)致。通常按壓顯示器面膜按鍵，聽(tīng)是否有聲響，來(lái)確定是否和CPU卡有關(guān)系。再用萬(wàn)用表測(cè)量電子盤(pán)的工作電壓，工作電壓應(yīng)在5±0.05V之間，如果超出正常范圍值，則需先更換CPU卡，更換后觀察能否正常工作；如果正?？膳袛酁镃PU卡故障，如果仍不正常再檢查與CPU卡連接的扁平電纜和彩色液晶屏是否故障。

2.4 人機(jī)界面單元無(wú)語(yǔ)音輸出

（1）電路原理：與語(yǔ)音有關(guān)系的語(yǔ)音電路板P1∶2 腳控制語(yǔ)音電路的電源開(kāi)關(guān)，當(dāng)有語(yǔ)音輸出時(shí)候，2腳信號(hào)為低電平，經(jīng)過(guò)U1整形后Q2導(dǎo)通，語(yǔ)音電路開(kāi)始工作。U3低壓差穩(wěn)壓器，+5V 電壓送入U(xiǎn)3-3 腳，穩(wěn)壓后在U3-1 腳輸出穩(wěn)定的3V 電壓，供給U5使用。當(dāng)發(fā)音時(shí)，由系統(tǒng)軟件將U5-2 腳置1—Q2 導(dǎo)通—U4 得電且U3 得電—軟件給并口的第13 腳清0—U5 得電—W1 有信號(hào)—R16—C16—U4—C7、C8、C9—喇叭播音。

（2）故障處理：先用萬(wàn)用表測(cè)量電阻擋判斷揚(yáng)聲器是否損壞；其次再測(cè)量IC卡語(yǔ)音板U5語(yǔ)音芯片l、l5腳有無(wú)電壓，如沒(méi)有3V電壓，測(cè)量U3，如果有輸入，卻沒(méi)有5V電壓輸出，說(shuō)明U3已損壞，則需更換U3。如U3測(cè)量正常，那么就是PC104CPU卡故障。

（3）故障總結(jié)：碰到顯示器無(wú)語(yǔ)音的情況，我們一般從三個(gè)地方著手，首先是喇叭，我們可以用表迅速測(cè)量喇叭是否故障；其次就是IC 卡語(yǔ)音板，可以用示波器按電路原理進(jìn)行一步步測(cè)量；然后是，因?yàn)檎Z(yǔ)音板中由80486并口的數(shù)據(jù)線來(lái)控制語(yǔ)音芯片U5 的串行數(shù)據(jù)輸入、讀寫(xiě)時(shí)鐘、地線；并口21腳接收語(yǔ)音芯片的數(shù)據(jù)，因此與PC104CPU卡有一定關(guān)系。

2.5 LKJ主機(jī)關(guān)機(jī)后人機(jī)界面上仍有顯示

（1）電路原理：人機(jī)界面單元電源電路是由機(jī)車提供ll0 V電壓， 110 V電壓經(jīng)過(guò)濾波電路后送到開(kāi)關(guān)電源功率振蕩電路，屏顯電源輸入時(shí)先經(jīng)過(guò)一個(gè)繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)LKJ主機(jī)提供的15V電壓給到繼電器，使繼電器動(dòng)作，110V才可以送到屏顯電源板。現(xiàn)LKJ主機(jī)關(guān)機(jī)后彩屏上仍有顯示，說(shuō)明繼電器觸點(diǎn)仍處于閉合，懷疑繼電器故障。

（2）故障處理：用萬(wàn)用表測(cè)量繼電器3、4腳如電阻為零，則說(shuō)明仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，更換該繼電器，進(jìn)行通電測(cè)試應(yīng)正常工作。

2.6 人機(jī)界面單元右上角顯示紅色CANA或CANB字符圖標(biāo)

（1）電路原理：人機(jī)界面單元與LKJ主機(jī)的通信采用RS485通信和CAN 通信。人機(jī)界面單元與LKJ主機(jī)主要是通過(guò)CAN通信，當(dāng)CANA工作時(shí)，CANA信號(hào)經(jīng)過(guò)U3總線收發(fā)器輸入，途徑U2光電隔離，到CAN 控制器U1-19腳進(jìn)行輸入信號(hào)的處理，后又從U1-13腳發(fā)出信號(hào)經(jīng)U4隔離送入U(xiǎn)3驅(qū)動(dòng)總線。

（2）故障處理：LKJ主機(jī)電路主要由U1、 U2、U3、U4 等組成，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)不到CAN信號(hào)時(shí)，人機(jī)界面單元右上角就會(huì)顯示紅色CANA或CANB字符圖標(biāo)，提醒顯示器與監(jiān)控主機(jī)CAN通信故障，應(yīng)先檢查晶振是否正常工作，選片信號(hào)是否輸入，地址線是否有數(shù)據(jù)，如果不行再用示波器從U3 開(kāi)始測(cè)量電平，如果測(cè)量到某一個(gè)元件無(wú)輸出、輸入信號(hào)，則就地查找故障元器件。如當(dāng)晶振故障時(shí)就輸不出16M頻率，此時(shí)U1 就不能正常工作，在U1-13 腳就不會(huì)發(fā)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。

（3）故障總結(jié)：CAN 故障，常見(jiàn)的主要原因有晶振故障，光耦U2、U3損壞，U1、U3損壞的基本上不多，有時(shí)還有其他的原因也會(huì)造成故障。出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，先測(cè)量各元件的工作條件，滿足工作條件后，再?gòu)妮敵龌蜉斎腴_(kāi)始逐步檢查，故障點(diǎn)、故障原因就能依次逐步地檢查測(cè)量出來(lái)。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上介紹了人機(jī)界面單元的常見(jiàn)故障和日常檢修維護(hù)管理過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)，論述了屏幕顯示器的一些維修方法和維護(hù)措施。在日常檢修過(guò)程中，諸如面膜故障、蜂鳴器故障、I C卡座等故障檢修起來(lái)也相對(duì)簡(jiǎn)單。故障頻率比較高的還是顯示器黑屏、白屏、花屏以及自檢異常等現(xiàn)象，檢修起來(lái)相對(duì)要復(fù)雜一些，需要檢修人員不斷學(xué)習(xí)，不斷摸索規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

在日常維護(hù)保養(yǎng)中應(yīng)加強(qiáng)預(yù)防性的檢修和整治措施，減少故障的發(fā)生，日常檢修顯示器，首先對(duì)于顯示器面膜、IC卡座組件等按規(guī)定定期更換，對(duì)于易損部件可以適當(dāng)減少更換周期；對(duì)于電源模塊、面膜、IC卡座組件、液晶屏、PC104主板、排線等在顯示器使用4年時(shí)必須更換。對(duì)于原有的DOS盤(pán)及早進(jìn)行ARM系統(tǒng)改造；對(duì)于老式顯示器進(jìn)行電源改造，全部改為模塊式電源，電源線由插接式全部改為焊接方式，以減少壓降；加裝防電磁干擾磁環(huán)，提高顯示器抗干擾能力。磁環(huán)可以加在顯示器內(nèi)部或顯示器外部連接在電纜上，只要達(dá)到效果即可。要嚴(yán)格進(jìn)行整機(jī)測(cè)試，故障落修的顯示器，經(jīng)檢修人員檢修處理后，必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的通電測(cè)試，用以檢驗(yàn)檢修效果。通電檢測(cè)一般應(yīng)不少于72 h。還有就是 LKJ運(yùn)行記錄文件分析，分析人員及時(shí)對(duì)LKJ運(yùn)行記錄文件進(jìn)行檢索分析，發(fā)現(xiàn)屏幕顯示器A／B模塊故障，應(yīng)立即更換顯示器，由檢修人員進(jìn)行檢修和整機(jī)測(cè)試。

通過(guò)上述經(jīng)驗(yàn)的實(shí)踐，車載作業(yè)人員在檢修LKJ-2000型列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置故障時(shí)有很大的借鑒性，對(duì)提高檢修水平及對(duì)故障的判斷能力、處理速度和解決問(wèn)題的徹底性有很大幫助，可極大地提高行車效率，為保障行車設(shè)備安全發(fā)揮重要作用，在新一代監(jiān)控裝置維護(hù)方面提供了一條適用性很強(qiáng)的方法。同時(shí)也鍛煉了隊(duì)伍，提高了檢修能力，最大程度保障了車載設(shè)備質(zhì)量，發(fā)揮車載設(shè)備對(duì)行車安全的重要性。監(jiān)控記錄裝置人機(jī)界面單元是監(jiān)控裝置重要的組成部分，也是設(shè)備故障易發(fā)部件，隨著技術(shù)的發(fā)展和其在安全行車中的重要意義，目前新一代LKJ監(jiān)控記錄裝置已開(kāi)發(fā)應(yīng)用帶有冗余的主副屏人機(jī)界面單元顯示器，極大地保障了設(shè)備的安全性。