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        高速動車組廁所有無人顯示器故障檢測與診斷技術(shù)研究

        2017-12-22 07:35:44作者岳剛劉俠楊盼奎中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司
        電子制作 2017年21期
        關(guān)鍵詞:故障檢測

        作者/岳剛、劉俠、楊盼奎,中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司

        高速動車組廁所有無人顯示器故障檢測與診斷技術(shù)研究

        作者/岳剛、劉俠、楊盼奎,中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司

        目前動車組上廁所有顯示器故障頻發(fā),嚴(yán)重影響了旅客的行車感受。廁所顯示器內(nèi)部電路的短接和斷點(diǎn)是導(dǎo)致廁所顯示器發(fā)生故障的主要原因。本文針對廁所顯示器故障檢測與診斷技術(shù)進(jìn)行了研究:對廁所顯示器進(jìn)行了原理分析,并分析了廁所顯示器的故障類型及故障成因。在此基礎(chǔ)上,對廁所顯示器進(jìn)行了故障檢測實(shí)驗(yàn),根據(jù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,提出了廁所顯示器故障檢測與診斷技術(shù)。

        高速動車組;廁所顯示器;故障檢測與診斷

        引言

        近年來隨著高速鐵路的飛速發(fā)展,高速動車組對設(shè)備可靠性的要求也隨之提高,同時乘客對乘車體驗(yàn)也越來越重視。高速動車組的顯示系統(tǒng)是旅客獲取動車車次、列車運(yùn)行速度、起點(diǎn)站、終點(diǎn)站、廁所使用狀態(tài)等信息的唯一途徑,旅客可以根據(jù)廁所顯示器燈的顏色來判斷廁所的使用狀態(tài)。但是由于高速動車組的廁所顯示器處于長年累月的工作狀態(tài)下,其內(nèi)部電路由于老化等原因出現(xiàn)短路、斷路等情況,導(dǎo)致廁所顯示器故障頻發(fā),給旅客帶來了極大的不便,同時也增加了動車維修人員的工作量,因此開展廁所顯示器的故障檢測與診斷技術(shù)研究是十分必要的。

        目前,國內(nèi)外學(xué)者對LED顯示器故障檢測與診斷進(jìn)行了相關(guān)研究,馬飛[1]設(shè)計(jì)了一種高鐵LED陣列顯示系統(tǒng),該系統(tǒng)由驅(qū)動電路、顯示模塊、電源模塊以及下載模塊等組成,可以有效解決高端顯示器的實(shí)時、應(yīng)急顯示效果不足等問題,并且,該系統(tǒng)包含獨(dú)立的電源模塊和USB下載模塊,具有廣泛的使用價值;宋成中和康瑞珂[2]介紹了TKCZ型客車廁所有無人顯示裝置的工作原理、安裝使用及維護(hù)保養(yǎng),其中重點(diǎn)介紹了廁所有無人顯示裝置的電路工作原理,同時對其安裝使用和維護(hù)保養(yǎng)的注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳盡說明;羅中華[3]設(shè)計(jì)了一種使用增強(qiáng)型單片機(jī)+CPLD+大容量存儲方案作為主控制模塊,由點(diǎn)陣顯示控制板計(jì)算出顯示圖形的點(diǎn)陣碼,通過控制data和pulse引腳,輸入某行的數(shù)據(jù),然后選通該行,利用簡單的數(shù)字電路外圍來驅(qū)動128×32的點(diǎn)陣LED顯示屏,LED顯示屏將得到該行的點(diǎn)陣顯示;張邦成和王奕龍等[4]針對軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)故障類型多、故障原因復(fù)雜等問題,并為了及時、準(zhǔn)確的確定軌道車輛LED照明系統(tǒng)的故障部位和故障原因,把軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)劃分為四個模塊單元,分析了軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)中常見故障單元的故障機(jī)理,為軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)的故障診斷與預(yù)報提供理論依據(jù)。但上述提到的相關(guān)技術(shù)并不能滿足高速動車組廁所顯示器故障檢測與診斷的需要,因此急需研究一種專門用于廁所顯示器故障檢測與診斷的方法,以此來保證高速動車組廁所顯示器的安全可靠運(yùn)行。

        本文針對動車組廁所顯示器進(jìn)行了故障檢測實(shí)驗(yàn),通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,提出一種故障診斷方法,可以快速判斷廁所顯示器出現(xiàn)故障的位置,從而提高檢測、處理故障的效率。

        1.工作原理

        廁所有無人顯示器用于控制顯示當(dāng)前廁所的使用狀態(tài),含有電源模塊、控制模塊和顯示模塊,該系統(tǒng)無需存儲器、微處理器等進(jìn)行邏輯處理,主要包括電源控制板和顯示板。電源控制板如圖1,功能模塊如圖2所示。

        圖1 廁所有無人顯示器電路板

        圖2 廁所有無人顯示器功能模塊圖

        DC100V電源經(jīng)過EFD–15變壓器進(jìn)行調(diào)壓,為整個電路的各個模塊供電,控制線控制顯示屏顯示的內(nèi)容,顯示器每個點(diǎn)使用一個紅燈和一個綠燈,當(dāng)廁所無人時,控制線未連接電源,電源開關(guān)直接控制光電耦合器,使顯示屏顯示的LED燈全部顯示綠燈;當(dāng)廁所有人時,控制線連接電源,驅(qū)動電源開關(guān),VD2二極管反向短路,綠燈無法驅(qū)動,只有紅燈支路導(dǎo)通,顯示屏LED燈全部顯示紅燈。實(shí)際中通過關(guān)門反鎖達(dá)到控制線通斷的目的。顯示板上共有13列燈,每列燈由11個紅燈或綠燈串聯(lián)。

        2.廁所顯示器主要故障類型

        廁所顯示器作為列車上常用設(shè)備,由于其工作時間長,故障頻率較高,故而對其進(jìn)行故障分析是有必要的。常見的故障主要有壞點(diǎn),無法變色,亮度不足,黑屏等。本節(jié)將對廁所顯示器常出現(xiàn)的故障進(jìn)行簡單的介紹及分析。

        現(xiàn)象一:少數(shù)LED燈壞點(diǎn)。當(dāng)顯示板上有部分LED燈壞點(diǎn),通常是該LED燈本身短路或者斷路,可以通過萬用表二極管檔和電壓檔測試。

        現(xiàn)象二:顯示屏亮度不足。LED燈兩端電壓通常為2V~3V,若顯示板LED燈亮度不足,通常為電源控制板中電源模塊變壓故障,導(dǎo)致LED兩端電壓偏小。

        現(xiàn)象三:顯示屏無法變色。廁所有無人顯示器通過控制線控制顯示屏顏色,當(dāng)控制線斷開時,即廁所門打開時,屏幕顯示為綠色。當(dāng)控制線連接DC100V,即廁所門關(guān)閉反鎖時,屏幕顯示為紅色。若出現(xiàn)顯示屏無法變色,通常為控制線電路相關(guān)電路斷路。

        現(xiàn)象四:某列LED燈不亮。每列LED燈為串聯(lián),若其中任一LED燈斷路,則會造成整列LED燈不亮。

        3.廁所有無人顯示器故障診斷

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理,將DC100V電壓接入正負(fù)兩端,若廁所有無人顯示器無任何故障,接通電源后,點(diǎn)亮顯示器上的所有綠燈,表示廁所無人,將控制線接入DC100V電源,所有綠燈熄滅并點(diǎn)亮所有紅燈,表示廁所有人。

        將廁所有無人顯示器故障種類編號為A1,A2,接入DC100V供電電源,A1顯示如圖3和圖4所示。

        圖3 廁所有無人顯示器A1通電測試一

        圖4 廁所有無人顯示器通電測試二

        在未接入DC100V控制線時,廁所有無人顯示器本應(yīng)全點(diǎn)亮綠燈。如圖3可見,廁所有無人顯示器A1左邊第二列顯示故障,前六個燈同時顯示紅綠兩種顏色,斷電后使用萬用表二極管檔對該列燈進(jìn)行測試,檢測后得知由于該列第七個燈紅燈和綠燈陽極短路,焊點(diǎn)相連,導(dǎo)致前六個燈的紅燈和綠燈一直導(dǎo)通,如圖4,短接6,7兩燈綠燈可實(shí)現(xiàn)前5個燈的正常顯示,證實(shí)了前述故障診斷。

        對A2進(jìn)行通電測試,如圖5和圖6所示。

        圖5 廁所有無人顯示器A2通電測試一

        圖6 廁所有無人顯示器A2通電測試二

        當(dāng)廁所無人時,顯示器第六列前兩個燈無法點(diǎn)亮,通過萬用表電壓檔測試,第六列前兩個綠燈短路。

        對A2輸入控制電壓DC100V,顯示如圖5所示??梢姷诹屑t燈皆不亮。

        使用萬用表對第六列紅燈進(jìn)行測試,前10個燈無任何故障,第11個燈斷路,由于該列發(fā)光二極管為串聯(lián),所以無法把排在前面的無故障燈點(diǎn)亮。實(shí)驗(yàn)中通過短接第11個紅燈可以實(shí)現(xiàn)前10個紅燈的點(diǎn)亮,證實(shí)了前述故障診斷。

        4.廁所有無人顯示器維修方案

        若廁所有無人顯示器出現(xiàn)故障,按以下步驟確認(rèn)最小維修單元并替換維修:

        (1)斷開廁所有無人電源,拆下廁所有無人顯示器并將其打開;

        (2)將萬用表調(diào)到二極管檔,紅黑表筆接在壞點(diǎn)對應(yīng)的兩端,若發(fā)光二極管不亮,則該發(fā)光二極管本身損壞,若顯示板上壞點(diǎn)數(shù)量較多且影響到廁所有無人的正常顯示,則更換顯示板;

        (3)若顏色顯示錯誤,則在錯誤發(fā)光二極管附近用萬用表二極管檔測試,一般為紅黃兩燈焊點(diǎn)短接,若顯示板上壞點(diǎn)數(shù)量較多且影響到廁所有無人的正常顯示,則更換顯示板;

        (4)在確保顯示板正常情況下依然出現(xiàn)故障,則更換電源控制板。

        5.結(jié)論

        高速動車組廁所有無人顯示器系統(tǒng)故障主要是由于其內(nèi)部電路的焊點(diǎn)短路,斷路造成的。本文通過對現(xiàn)有故障廁所有無人顯示器通電實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行故障分析,對廁所有無人顯示器頻發(fā)故障進(jìn)行總結(jié)歸類,并提出最小單元維修方案。通過該維修方案,可以自行對列車廁所有無人顯示器進(jìn)行檢修和更換,降低了成本,提升維修效率。

        * [1]馬飛.一種高鐵LED陣列顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息通道.2017,(02):71-72.

        * [2]宋成中,康瑞珂.TKCZ型客車廁所有無人顯示裝置[J].1996,34(01):32-34.

        * [3]羅中華.LED信息顯示屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].南昌:南昌大學(xué),2008.

        * [4]張邦成,王奕龍,高智.軌道車輛車廂LED照明系統(tǒng)故障機(jī)理分析[J].2014,25(06):53-57.

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