一起LKJ里程计短路故障的分析和处理

晁甲相

2009年8月3日，西安铁路局韶山7C073机车牵引T125次列车在襄渝线运行到74．012km处，LKJ显示的列车管、均衡风缸与机车风压表显示不符，异常下降到200kPa；继续运行到六里坪出站约2min后，LKJ显示器黑屏，于是维持运行到白浪车站。期间多次电话指导司机进行开、关机操作，显示器仍然黑屏。

次日机车安康入库后上车检查，测量接线排主机电源接线端子140、149有直流电压99V （标准电压110V）。检查接线排到主机间电源电缆正常，测量主机X38到X9显示器通信线缆及X7插头均紧固，无串电现象。打开LKJ电源开关，显示器恢复正常。进一步发现管压显示990kPa，且一直无变化。查询A机模拟量入出板及其自检电压均显示红灯。结合文件分析，判断A机模拟量入出板故障，更换后设备自检状态恢复正常。再检查更换下的模拟量入出板，发现其12V电源隔离模块过热变形，里程计驱动三极管Q1烧损。

1 显示器及模拟量入出板电源供电回路

主机电源板将机车110V电源转换输出为12，15，5V等各路电压，而屏显电源取自机车110V电压，同时受主机12V电压的控制。只要2路电压中的一路不通，屏显电源电路就不能工作。监控主机通电时，主机12V使显示器电源模块控制继电器常开接点闭合，接通110V向显示器供电。

模拟量入出板上的电源模块将主机的12V电源转换为±12V电源，作为管压等模拟量通道及里程计驱动三极管Q1的工作电源。显示器及模拟量入出板电源回路如图1所示，虚线的左、右侧分别为显示器、模拟量入出板电源回路，可以看出，两者共用了主机的12V电源。

图1 显示器及模拟量入出板电源供电回路

2 里程计电路原理

里程计由模拟量输入／出驱动。该插件是列车管压力传感器、双针速度表 （含里程计）与监控记录插件之间的接口。把压力传感器 （三路）信号进行调整处理及模数转换后，送到监控记录插件，同时根据监控记录插件指令，分别送出电流信号驱动双针速度表，送出脉冲信号驱动里程计。模拟量入出板里程计驱动电路图如图2所示，其中LCO＋、LCO－是送往双针表里程计的脉冲信号。

如图2所示，平时U5的5Q输出高电平，每当机车运行经过一个整公里标，主机送出里程驱动信号。先送数据D12＝0，译码电路输出 U5OC／（U5－11）有效→U5锁存，输出5Q＝0→光耦OP1导通→三极管Q1导通，则A＋12V→三极管Q1的e、c极 （压降0．4V）→里程计 “＋”→里程计 “－”→A－12V，即里程计两端加上了24V电压。200ms后，送数据D12＝1，译码电路输出U5OC／（U5－11）有效→U5锁存，输出5Q＝1→光耦OP1截止→三极管Q1截止，里程计中没有电流流过，完成了里程计的一次计数。

图2 模拟量入出板里程计驱动电路

这样，就在里程计输入端产生一个宽度200ms，电压24V，电流15mA （24V×1000／1600Ω，里程计内阻约1600Ω）的脉冲信号，驱动里程计进行里程记数。

3 故障原因分析

3．1 电路测量分析

1．上车检查测量X34插头的18、19芯 （为里程计输出线）只有1．5Ω，正常情况下应不低于1600Ω。从接线排甩掉监控J720接线，测量X34插头的18、19芯电阻，阻值正常，证明接线排到监控主机间接线无短路现象。

2．测量J721与J720接线柱间电阻阻值为1．4Ω，判断为接线排与里程计间存在短路点，进一步对拆下的双针表里程计输入端口进行阻值测量，约为1．4Ω。

3．经查三极管Q1（2N5401），集电极电流标称持续电流为600mA，正常设计数值为24V／1600Ω＝15mA；而发生故障时其短路电流为24V／1．5Ω＝16A，远远大于正常数值，足以在短时间内将其烧损，并且使模拟量入出板12V电源隔离模块过载，使主机电源板提供给显示器的12V电压接近短路状态，显示器12V继电器失压而释放，110V电源被切断而黑屏，但监控主机此时工作正常。

3．2 记录文件分析

在机车运行时，监控记录板对其他插件进行周期检测，当某一时段主机检测到某一插件异常时，记录 “模块检测”；检测到该板件正常时，记录 “模块恢复”。通过地面分析软件查看，当机车运行文件记录瞬间的 “模块检测”、“模块恢复”，可认为相对应的板件或显示器瞬间检测异常；当机车运行文件中记录多次的 “模块检测”、“模块恢复”，可认为该相对应的板件或显示器处于检测异常状态；当机车运行文件中只记录一次 “模块检测”，但是一直无 “模块恢复”的记录，可认为该相对应的板件或显示器存在故障，需要进行更换或进一步检测。

从文件分析发现，在74．012km处记录自检电压故障，此时刚好过了74整公里标，里程计得电，完成一次计数。经过了78s后 （从19：36：49到19：38：07），在75．928km处记录自检电压恢复；此后又分别在76．012、77．044、79．043、83．030km等处记录自检电压故障，在76．953、78．954、82．920、87．943km 等处记录自检电压恢复；在88．038km处记录自检电压故障，同时记录管压、闸缸异常；在91．255km处记录均缸、闸缸、列车管、原边电流故障、原边电压故障等，再未恢复。

依据机车文件记录表分析认为，在机车运行到74．012km前后，里程计发生短路故障。当监控装置发送里程脉冲时，因模拟量入出板12V电源隔离模块过载，12V输出降低，开始记录自检电压故障；75．928km处 （19：38：07）与最近一次里程脉冲 （19：36：49）相差时间78s，12V电源隔离模块经过冷却恢复。以后的运行不断地重复了上述过程，最终导致12V电源隔离模块过载及里程计供电三极管Q 1彻底烧损。当1 2V电源隔离模块过载并最终烧损时，使主机12V电压下降，直至不足以维持显示器电源控制继电器闭合，显示器失电黑屏。

这是一起典型的由LKJ外围设备造成的机破故障，途中表现为显示器黑屏，处理时容易被误认为仅仅只是模拟量入出板故障，若不彻底解决里程计问题，将可能再次引发机破。

4 解决措施及改进建议

在2008年车载设备车间与机务分离后，LKJ部分附属设备划归机务管理，由于其对设备的管理制度和检修标准不完善，造成设备长期处于失修状态，所以提出了以下措施及改进建议。

1．要求机务部门将双针表 （里程计）纳入修程管理，在机车辅修中作业必须测量J721与J720接线柱间 （里程计输入端）电阻阻值不小于1600Ω；小修作业中要做里程计数测试。

2．反馈厂家改造显示器供电回路，甩掉12V继电器，由监控主电源开关直接供电；改进模拟入出板电源模块过流保护电路；或改由其他电源供电，避免因里程计短路使故障扩大。

3．修改LKJ故障应急处理办法，在途中遇黑屏同时伴有管压异常时，可暂将里程计接线J720甩掉维持运行。

4．修改LKJ检测、库修和数据分析作业标准。在检测和库修作业中必须按以下办法检测里程计：按压 【查询】→ 【7．库内试验】→ 【8．里程计试验】→ 【试验】进入试验界面，再按压 【确认】键5次以上，确认里程计计数动作正常。在数据分析中对出现5次及以上的 “模块检测”、“模块恢复”，或者只出现一次 “模块检测”，并且一直无“模块恢复”的记录时，必须对相应的板件进行更换。

根据对目前LKJ运行情况的统计，再未发生机务设备引起的机破事故。

［1］ 杨志刚．LKJ2000型列车运行监控记录装置［M］．北京：中国铁道出版社，2003