傅友亮 上海铁路局电务处

LKJ系统综合检测装置研制

傅友亮 上海铁路局电务处

LKJ系统及附属设备的检查维护缺少便携有效的检测设备。为提高检修效率，采用内置WIFI模块，通过WIFI网络与手持终端进行通讯，方便作业人员在机车上就能快速、准确地完成LKJ系统设备各通道的性能测试。

LKJ系统；速度、压力、调车信号；TAX装置；适配器；检测

1 概述

机车内LKJ系统及附属设备经过长时间运行,某些输入、输出通道可能由于一些原因造成损伤损坏，为了快速查找问题根源，需要在机车停车状态下，对相关通道进行测试，对附属设备进行查验。

LKJ系统综合检测装置完全能够满足要求，能够方便、准确的进行故障诊断。该装置包括一系列适配器，可对压力、速度、调车信号等通道进行准确测试，可完成对TAX装置的检测。装置小巧便携，外观设计人性化，与LKJ系统连接简单易行。装置通过操作手持终端，与适配器通过无线方式连接，手持终端界面清晰易懂，信息全面。

2 系统构成

LKJ系统综合检测装置由手持终端和适配器组成，其中适配器包括调车适配器、速度适配器、压力适配器、TAX适配器等。当需要检测时，适配器安装在需要测试的位置，操作人员在有效范围内通过操作手持终端，向适配器发送一些指令。适配器接收到指令后，执行相应动作，并返回一些数据信息。装置的系统组成及电缆连线关系如图1。

图1 装置的系统组成及连接关系

3 装置硬件原理

LKJ系统综合检测装置包括手持终端和一系列检测适配器。其中检测适配器包括调车适配器、速度适配器、压力适配器、TAX适配器。手持终端与适配器之间通过无线方式进行通讯，适配器接收到手持终端发送的指令后，输出对应动作，完成对LKJ2000系统的速度、压力及调车信号输入通道检测，监测对应通道电源电压，并将测试值发送给手持终端进行显示，侦听TAX广播的485信息，检测TAX各通道电压值。

3.1 调车适配器硬件原理

调车适配器主要功能为：根据接收的无线指令，适配器输出模拟调车信号，来检测调车信号通道是否正常。

调车适配器输出信号为6路5 V电平信号，调车信号通道根据输入的信号的高低电平来判断出信号类型。适配器主控芯片采用M0的STM32F051。直接控制6路I/O口模拟输出6路3.3 V高低电平信号。因为后端电平为5 V，这里采用SN74LVC8T245DB进行电平转换，并增加驱动能力。电路原理框图如图2。

图2 信号输出电路原理框图

调车适配器与手持设备之间通过WIFI无线通信，无线模块选用RS9110-11-22-04，自带板载天线,支持2.4 GHz,通过硬件SPI接口进行控制。电路原理框图如图3。

图3 无线通信电路原理框图

3.2 速度适配器、压力适配器硬件原理

速度适配器主控芯片采用M0的STM32F051。直接输出4路PWM控制三极管MMBT2222A。通过三极管来调节15 V电源信号，输出4路频率分别可调的15 V脉冲信号。为保证前后信号隔离，采用LM7321作为电压跟随器。速度适配器根据接收的无线指令，适配器输出模拟速度信号，来检测速度信号通道是否正常。除此之外速度适配器监测速度通道的4路供电电压，根据采集电压值可判断四路电压是否供电、是否接线良好等。

压力适配器主控芯片采用M0的STM32F051。通过SPI口控制片外DA芯片TLV5617输出0 V-5 V的电压信号。为保证前后信号隔离，采用LM7321作为电压跟随器。压力适配器根据接收的无线指令，适配器输出模拟压力信号，来检测压力信号通道是否正常。

速度适配器与手持设备之间通过WIFI无线通信，无线模块选用RS9110-11-22-04，自带板载天线,支持2.4 GHz,通过硬件SPI接口进行控制。电路原理框图如图4。

图4 无线通信电路原理框图

3.3 TAX适配器硬件原理

TAX适配器主要功能为：根据无线接收的指令，进行电源电压检测、插件状态检测、监控信息侦听等。

TAX适配器硬件电路大致包括四大部分：CPU主控部分、电源部分、通信部分、采样部分。

CPU主控部分采用NXP的LPC2294单片机，外部晶振为11.0592 MHz。由于需要保存一些参数数据，外部电路添加2块dataflash芯片。电路原理框图如图5。

图5 存储电路原理框图

电源部分为外部DC110 V供电，然后通过DC-DC模块得到需要的电压值。

TAX通信部分包括2路CAN通信，1路485通信，1路无线通信。CAN总线电路采用CPU自带CAN控制器，为防止外部干扰，通过ADUM5241双通道隔离器进行隔离，CAN收发器采用PCA82C250。CAN总线电路框图如图6。

图6 CAN电路原理框图

TAX适配器与手持设备之间通过WIFI无线通信，无线模块选用RS9110-11-22-04，自带板载天线,支持2.4GHZ,通过硬件SPI接口进行控制。

4 软件结构

调车适配器、速度适配器和压力适配器因CPU一样，无线WIFI一样，所以它们共用一个软件，在软件内判断适配器类型，分别实现其功能。软件结构如图7、图8所示。

图7 软件结构图

图8 软件结构图

TAX适配器软件结构如下：

速度、压力和调车适配器软件功能包括两部分：无线收发功能，模拟输出功能。TAX适配器软件功能主要分为四块：无线收发功能，监控电源电压功能，检测插件状态功能，侦听监控信息功能。

5 结束语

LKJ系统综合检查装置能够满足LKJ系统设备I级修检测、检修作业需求，使作业者判断设备通道性能和查找故障点更加方便、快捷、准确，有效地提高了检修效率。装置性能稳定，操作简单，能够满足LKJ系统设备各通道功能调试和故障判断，确保LKJ系统设备出所质量，适合基层站段的使用。

责任编辑：宋飞 窦国栋

来稿时间：2016-11-10