CN105392659A - 用于对集电器进行状态检测的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测电驱动的车辆的集电器(1)的状态的系统。所述系统包括用于对集电器(1)进行数字图像拍摄的摄像机装置和用于对图像照片进行数据方面的评估的图像评估装置。根据本发明，集电器(1)具有可光学检测的标记(MP，MF，MS，MC，MB)，所述标记的位置和/或形状和/或面积和/或颜色可通过图像评估装置自动地检测。由此提供一种系统，借助所述系统，自动化的状态识别变得更加快速和可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于检测电驱动的车辆的集电器的状态的系统。
背景技术
电驱动的车辆配设有集电器，以便在车辆的电驱动器和架空导线设备之间传输电能。这种车辆作为轨道车辆是已知的，例如电力动车或电力机车，或者也作为无轨车辆是已知的，例如公共短途客运中的电力公共汽车或者露天开采作业中的柴油电力载货车。集电器具有呈杆、剪刀或半剪刀形状的铰接式的支架，所述支架可借助于升降装置在下降的静止位置和升高的运行位置之间调节。在运行位置中，在集电器的集电靴和架空导线设备的架空伸展的触线之间的建立电摩擦接触。用于轨道车辆的架空导线设备通常是单极的，因此具有仅一个构成为输出导体的触线，其中铁轨的接地的轨道用作为回流导体。无轨车辆具有带有两个彼此绝缘的集电靴的集电器，所述集电靴接触双极的架空导线设备的构成为向前导体和回流导体的两个触线。当接触件在杆式集电器中设置在强制引导的极靴中时，所述接触件在弓形集电器中构成为长形的集电条，所述集电条保持在由支架承载的平衡杆中并且平行于车辆横向轴线定向。
因为集电条由于与触线的摩擦而经受因运行引起的磨损，所以这些集电条必须定期更换。集电器由于其对于车辆的能量供给重要的意义经受维护人员的目视检查，以便监控集电器的状态。集电条的状态通过在集电条的整个工作宽度之上的摩擦面的损耗程度，通过可能的缺陷、如碎片或裂纹，并且通过集电条在平衡杆上的位置和定向确定。但是，平衡杆在支架上的位置和定向或支架本身的位置和定向也确定集电器的状态，所述位置和定向由于变形偏离其原始形状进而会引起故障。
为了将集电器的摩擦体处的磨损状态以信号发出，从公开文献DE102004001799A1中已知一种传感器装置，所述传感器装置由监控单元和引入到摩擦体中的盲孔构成，所述盲孔和监控单元经由传输通道彼此连接。在盲孔中存在在特定的磨损状态下产生信号的介质并且在传输通道中存在将所述信号传输至监控单元的介质。产生和传输信号的介质能够是压缩空气、电导体或光导体。
专利文献DE102005042087B3公开一阵用于对集电器进行状态检测的方法，所述集电器在纵向方向上具有两个边缘区域以及一个中间位置，所述边缘区域和中间位置分别设有应变测量部位。在应变测量部位处检测集电器的机械应变，所述机械应变因集电器和电线之间的接触力引起。集电器的摩擦元件的当前的损耗根据当前的接触力和在中间位置处检测到的应变确定，所述当前的接触力根据边缘区域中的应变确定。应变测量部位能够通过光纤布拉格光栅传感器形成。
公开文献DE102009006392A1示出一阵用于监控电驱动的有轨车辆的摩擦接触设备的运行状态和磨损状态的装置。摩擦接触设备设置在相应地可上升和可下降的受电弓设备上。供电网具有设置在车辆上方的电线，所述电线以悬挂的方式设置在多个间隔开设置的电塔上。在至少一个电塔上或在电线上设置有用于自动地检测行驶经过的车辆的摩擦接触设备的成像的图像检测系统。图像检测系统具有多个电子照相机，所述电子照相机相对于摩擦接触设备分别以不同的视角定向。将图像照片作为连续的图像数据集传输给计算机以进行图像处理和/或评估。现在，操作人员视觉地在监视器上评定所拍摄的摩擦接触设备的图片，其中所述操作人员能够通过程序应用借助于基于软件的图像识别减轻负担或进行辅助。
通常，所拍摄的视频图像的质量不足以使得自动化的状态识别可靠可行。更确切地说，视频图像必须由有经验的维护人员进行检查，这使得对集电器的状态检测是耗时的和成本耗费的。
发明内容
因此，本发明基于如下目的：提供一种常规的系统，借助所述系统能够更快速且更可靠地自动检测集电器的当前状态。
所述目的通过一种开始所提出类型的、用于检测集电器的状态的系统来实现，所述系统具有在权利要求1的特征部分中所提出的特征。基于用于对集电器进行数字图像拍摄的摄像机装置和用于对所述图像照片进行数据方面的评估的图像评估装置，电驱动的车辆的集电器根据本发明具有可光学检测的标记，所述标记的位置和/或形状和/或面积和/或颜色可通过所述图像评估装置自动检测。本发明的核心是：给待检查的集电器配设标记，所述标记因磨损或变形引起的变化可快速且可靠地在所拍摄的集电器的视频图像上识别。通过将图像评估限制于标记能够在第一粗略步骤中确定感兴趣的存在标记的图像区域，并且在第二精细步骤中仅评估感兴趣的图像区域的图像数据以确定标记的精确的特征，如位置、形状、面积或颜色。这显著地节约了图像评估中的计算时间。此外，这简化了评估，使得可更可靠地检测集电器的状态。
在根据本发明的系统的一个有利的实施方式中，集电条具有在磨损方向上延伸的标记，所述标记的位置和/或形状和/或面积和/或颜色随着磨损增加而改变。因此，以对比色或以层叠的对比色层的方式设置遍布集电条的或从外部安置到所述集电条上的标记，所述对比颜色或对比颜色层因磨损而剥离并且在此改变其几何形状或其面积或其露出的颜色表面。
优选地，根据本发明的系统的集电条在其工作宽度上具有连续的标记或多个彼此间隔开的标记。通过标记的间距能够以简单的方式确定在工作宽度上的磨损状态检测的位置精度。
在根据本发明的系统的一个有利的设计方案中，集电条在其工作宽度之外具有作为基准的标记。由此能够将经受磨损的标记直接在视频图像上与集电条的工作区域之外的对比标记进行比较。
在根据本发明的系统的一个有利的设计方案中，集电器具有多个分布式设置的标记，所述标记在集电器的运行状态中具有限定的相互方位。在此，作为位置标记，不仅考虑所施加的颜色标记而且考虑成形构件，所述颜色标记和成形构件在视频图像上允许快速地确定在集电器上标记的位置。图像评估在此通过比较所拍摄的实际相对方位和在图像评估装置中存储的理论相对方位来进行，所述理论相对方位对应于集电器的根据结构的运行状态。偏差能够表示集电器的构件的扭曲或变形。
在根据本发明的系统的一个优选的实施方式中，在集电器上安置有对比面板，所述对比面板在摄像机的观察方向上形成相对于集电器的至少一部分对比强烈的背景标记。由此，除了集电条部件的碎片之外也能够更好地检测集电条的本体中的裂纹，所述碎片可通过视频图像上集电条的改变的轮廓来识别。
附图说明
本发明的其他的特征和优点根据附图从对实施例的下述描述中得出，其中
图1在立体图中示意地图解说明根据本发明的状态检测系统的集电条上的标记的第一实施例，
图2在立体图中示意地图解说明根据本发明的状态检测系统的集电条上的标记的第二实施例，
图3在立体图中示意地图解说明根据本发明的状态检测系统的集电条上的标记的第三实施例，
图4在立体图中示意地图解说明根据本发明的状态检测系统的集电条和平衡杠上的标记的第四实施例，
图5在立体图中示意地图解说明根据本发明的状态检测系统的集电条上的标记的第五实施例，
图6在立体图中示意地图解说明根据本发明的状态检测系统的集电器上的标记的第六实施例，以及
图7在立体图中示意地图解说明根据本发明的状态检测系统的集电条上的标记的第七实施例。
具体实施方式
用于检测集电器1的状态的、整体在图6中示出的根据本发明的系统包括未示出的用于对处于行驶中的车辆上的集电器1进行数字图像拍摄的摄像机装置。摄像机装置能够具有一个或多个设置在行驶路线侧的检测部位处的摄像机，所述摄像机能够从不同的拍摄方向拍摄集电器1。摄像机例如能够安装在用于将行驶路线、例如铁轨或高速公路电气化的架空导线设备的悬臂上。图像照片被输送给同样未示出的图像评估装置以进行数据方面的评估，所述图像评估装置能够设置在检测部位处或设置在评估中心中。图像评估装置包括用于处理电子图像数据的机构，所述机构具有带有用于图像处理的可执行的程序的计算和存储机构。为了更好地在集电器状态方面进行图像评估，集电器1具有标记M，所述标记在所拍摄的数据图像上的位置和/或形状和/或面积和/或颜色可通过图像评估装置可靠地自动识别。
根据图1至图3，集电器1的集电条11固定在构成为空心型材的集电条支架12上。集电条11具有长形的形状并且具有基本上矩形的横截面，所述形状平行于车辆横向轴线Q延伸。集电条11能够由碳或铜制成并且在运行时以其向上指向的摩擦面S摩擦架空导线设备的未示出的触线。在由触线相对于行驶路径的伸展、车辆的可能的轨迹偏差和集电器横向于车辆纵轴线L的调节运动构成的相互作用中尝试将与触线的摩擦接触保持在一定的工作宽度B之内，所述工作宽度未用尽集电条11的全部宽度。在运行时，集电条11在工作宽度B上刮擦，使得摩擦面S沿平行于车辆竖直轴线H伸展的磨损方向V或多或少均匀地下降。
根据图1和图4，在集电条11的相对置的纵向侧上，形状标记MF以对比色的形式、例如以红色施加在碳集电条上，所述碳集电条由堆叠排列的三角形面构成。三角形面以其底侧邻接于集电条支架12并且向上渐缩直至其与底侧相对置的、在纵向侧到摩擦面S的棱边处的尖部。随着磨损增加，三角形面的尖部被剥离，使得形状标记MF呈现梯形或四边形的形状。所拍摄的形状标记MF的形状和尺寸可简单且可靠地在图像处理方面被确定，使得能够从颜色标记MF的相应的高度中推导出磨损裕量或推导出在集电条11的该部位处所经受的磨损。当在所拍摄的视频图像上与在工作宽度B之外的未磨损的形状标记MF进行比较是可行的时，磨损可尤其简单地被检测。集电条11的该边缘区域因此通过条形的参考标记MR在集电条支架12上标识。
根据图2，一排柱形的颜色标记MC遍布集电条11的宽度，所述颜色标记沿磨损方向V延伸并且由不同颜色的彼此堆叠的区段组成。因此，在摩擦面S上，颜色标记MC显现为对应于相应的磨损的颜色，所述颜色可分别简单且可靠地从所拍摄的视频图像中识别。因此，颜色标记MC的精细度能够经由各个颜色区段的相应的高度来预设。
根据图3，面积标记MS遍布集电条11。面积标记MS具有三角形的横截面，并且构成为在集电条11的宽度之上连续或逐段延伸的颜色条纹。三角形的横截面以其底侧邻接于集电条支架12并且向上渐缩直至其与底侧相对置的、在摩擦面S处的尖部。随着磨损增加，在摩擦面上，面积标记MS作为连贯的或中断的、具有增加的面积的条带可见进而可通过图像评估识别。条带的与磨损相关的扩宽通过面积标记MS的三角形的横截面的锐角来预设。为了改进视频图像上的磨损的可识别性，能够将面积标记MS与根据图2的构成为色层结构的颜色标记MC组合。
在根据图1至图3的可光学检测的标记M的全部(彼此也可组合的)实施方案中，能够可靠地识别在集电条11的工作宽度B之上的磨损的变化。
根据图4，集电器1的平衡杆10具有两个彼此平行的且平行于车辆横向轴线Q伸展的集电条11，所述集电条关于车辆纵向轴线L依次设置。集电条支架12在其侧向端部上具有向下弯曲的终止角13，所述终止角简化触线侧向地触碰到集电条11上，并且经由两个平行四边形引导装置14彼此连接并且与集电器1的顶部管9连接。在预设的位置处，将位置标记MP安置到平衡杆10上，所述位置标记彼此间具有因结构而限定的相对方位。位置标记MP能够通过具有在颜色上不同的圆区段的圆形的记号形成，使得待标记的位置通过圆心点限定并且在所拍摄的视频图像上简单且可靠地识别。位置标记MP例如设置在终止角13的外部的端部上以及设置在到集电条支架12的过渡部上。现在，在图像评估时能够从所检测到的位置标记MP的实际相对方位与所存储的理论相对方位的比较中推导出：是否集电条11或集电条支架12和终止角13中的每一个都具有变形、例如弯曲或扭曲。此外，位置标记MP能够在中间方位中安置在平行四边形引导装置14上。由此也可行的是，在图像处理方面测量集电条11彼此间的和在平衡杠10之内的实际位置和方位并且与理论位置和方位进行比较。偏差表示这些构件的损坏或变形。
根据图5，对比面板20面状地设置在集电条支架12的下侧上，所述对比面板设有相对于集电条11的材料对比强烈的色彩组。通过相对于摄像机的拍摄方向的适当的设置和定向，对比面板20形成背景标记MB，所述背景标记使得图像评估能够更好地识别集电条11在视频照片上的轮廓还有实体，以便自动化地确定集电条11中的碎片或甚至裂纹。
根据图6，集电器1具有基本框架2，所述基本框架经由电绝缘体3支撑在未示出的车辆上。集电器1具有铰接的支架4，所述支架包括经由下部的铰接件6与基本框架连接的下臂5和经由上部的铰链7与下臂5连接的上臂8。上臂8具有两个V形从上部的铰链7起彼此分离伸展的横臂，所述横臂的端部通过平行于车辆横向轴线Q伸展的顶部管9连接。顶部管9形成平衡杆10的转动铰接件，这两个承载集电条11的平行四边形引导装置14可转动地围绕所述旋转接头安装。在基本框架2上设置有升降装置16，所述升降装置操作经由框架侧的接头18连接的调节杆15。调节杆15经由支架侧的铰接件19与上臂8连接。通过操作升降装置16，半剪刀状的受电弓支架4能够使平衡杆10在下部的静止位置和上部的运行位置之间运动，在所述运行位置中，集电条11被压到未示出的触线上以建立摩擦接触。为了在平衡杆10的上升和下降运动中将集电条11保持在相同的高度上，平行四边形引导装置14中的一个和下臂5通过转向杆17耦联。除了平衡杆10上的已经描述的位置标记MP之外，也将位置标记MP施加在接头7、18和19上以及施加在基本框架上。由于其强制引导，接头7和19上的位置标记MP以及平衡杆10上的位置标记MP仅在限定的轨迹线上运动，所述轨迹线相对于基本框架2上的和接头18上的固定的位置标记MP具有固定的相对方位。借助于图像评估检测的、位置标记MP与其预设的轨迹线的偏差可推导出支架4或平衡杆10中的变形并且能够指出集电器1的受限制的或有缺失的运行适用性。
根据图7，位置标记MP也能够通过成形构件21形成，所述成形构件安置在集电器1的平衡杆10的限定的位置处并且具有构件形状的可通过图像评估简单检测的外部的限界线。在所示出的实施例中，在每个集电条支架12上在集电条11的端部区域中安装有圆形的成形构件21，所述成形构件的中点确定限定的位置并且所述成形构件的面确定限定的平面。在集电器1的运行状态中，四个成形构件21能够限定同一平面。通过检测这些位置标记MP的相互的实际方位以及成形构件21的外部的限界线的通过摄像机的拍摄方向得到的椭圆形的实际形状，能够推导出平衡杆10的构件的变形，如弯曲或扭曲。
Claims (6)
1.一种用于检测电驱动的车辆的集电器(1)的状态的系统，所述系统包括用于对所述集电器(1)进行数字图像拍摄的摄像机装置和用于对图像照片进行数据方面的评估的图像评估装置，其特征在于，所述集电器(1)具有能光学检测的标记(MP，MF，MS，MC，MB)，所述标记的位置和/或形状和/或面积和/或颜色能够通过所述图像评估装置自动地检测。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述集电器(1)的集电条(11)具有在磨损方向(V)上延伸的标记(MP，MF，MS，MC)，所述标记的位置和/或形状和/或面积和/或颜色随着磨损增加而改变。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述集电条(11)在其工作宽度(B)上具有连续的标记(MP，MF，MS，MC)或多个彼此间隔开的标记(MP，MF，MS，MC)。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述集电条(11)在其工作宽度(B)之外具有作为基准的标记(MR)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中所述集电器(1)具有多个分布式设置的标记(MP)，所述标记在所述集电器(1)的运行状态中具有限定的相互方位。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中在所述集电器(1)上安置有对比面板(20)，所述对比面板在摄像机的观察方向上形成相对于所述集电器(1)的至少一部分对比强烈的背景标记(MB)。
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