DE102006031487B4 - Method for contact wire lifting measurement - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Fahrdrahtanhubmessung, bei dem
a) eine optische Messeinrichtung (1) außerhalb des Gefahrenbereichs und des Oberleitungsbereichs eines Gleises (7) installiert und kalibriert wird,
b) die Ruhelage des Fahrdrahtes (5) in einer Bildebene der optischen Messeinrichtung (1) aufgenommen wird, wobei der Mittelpunkt des Fahrdrahtes (5) in Ruhelage der Schnittpunkt von Objektebene (3) und einer Parallelbildebene (2) in einer Draufsicht ist,
c) die maximale Fahrdrahtanhubposition (5') als Bild in der Bildebene der optischen Messeinrichtung (1) aufgenommen wird,
d) mittels einer Auswerteeinrichtung aus den Bildern der Ruhelage des Fahrdrahtes (5) und der maximalen Fahrdrahtanhubposition (5') in der Bildebene der optischen Messeinrichtung (1) eine Differenz als maximalen Fahrdrahtanhub (LA') in der Parallelbildebene (2) bestimmt wird und
e) ein maximaler Fahrdrahtanhub (A) in der Objektebene (3) ermittelt und mittels einer Ausgabeeinrichtung angezeigt und dargestellt wird, wobei die Kalibrierung der optischen Messeinrichtung (1) durch Fremdkalibrierung erfolgt, indem
A) der Abstand...Method for contact wire lifting measurement, in which
a) an optical measuring device (1) is installed and calibrated outside the danger zone and the overhead line area of a track (7),
b) the rest position of the contact wire (5) in an image plane of the optical measuring device (1) is received, wherein the center of the contact wire (5) in the rest position, the intersection of the object plane (3) and a parallel image plane (2) in a plan view,
c) the maximum contact wire lifting position (5 ') is recorded as an image in the image plane of the optical measuring device (1),
d) by means of an evaluation from the pictures of the rest position of the contact wire (5) and the maximum Fahrdrahtanhubposition (5 ') in the image plane of the optical measuring device (1) a difference as maximum Fahrdrahtanhub (LA') in the parallel image plane (2) is determined and
e) a maximum Fahrdrahtanhub (A) in the object plane (3) determined and displayed and displayed by means of an output device, wherein the calibration of the optical measuring device (1) by external calibration is carried out by
A) the distance ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stationären Fahrdrahtanhubmessung. Als Fahrdrähte werden Oberleitungen oder Fahrleitungen bezeichnet, die bei Bahnen zur Fahrstromversorgung von elektrischen Triebfahrzeugen dienen. Unter Fahrdrahtanhub versteht man die Lageänderung von Fahrdrähten infolge der Passage eines Stromabnehmers von elektrischen Triebfahrzeugen.The invention relates to a method for stationary Fahrdrahtanhubmessung. As contact wires overhead lines or catenaries are called, which serve in trajectories for traction power supply of electric traction vehicles. Under Fahrdrahtanhub means the change in position of contact wires due to the passage of a pantograph of electric traction vehicles.
Bei der Beurteilung des Zusammenspiels zwischen Stromabnehmer und Oberleitung ist eine Bewertung bezüglich Fahrdrahtlage, Kontaktkraft der Elastizität des Kettenwerkes und des Anhubes entlang der Strecke notwendig. Es ist erforderlich den Anhub von Fahrdrähten an unterschiedlichen Punkten im Kettenwerk zu messen.When assessing the interaction between the pantograph and the overhead contact line, an evaluation of the contact wire position, the contact force of the elasticity of the catenary and the lift along the track is necessary. It is necessary to measure the lift of contact wires at different points in the catenary.
Um einen effizienten Betrieb von elektrisch betriebenen Schienenfahrzeugen zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Stromabnehmer mit einer definierten Anpresskraft gegen den Fahrdraht zu drücken. Die Anpresskraft führt zu einer Lageänderung des Fahrdrahtes, sofern der Fahrdraht eine geringere entgegengesetzte Kraft aufbringt.To ensure efficient operation of electrically operated rail vehicles, it is necessary to press the current collector with a defined contact force against the contact wire. The contact force leads to a change in position of the contact wire, if the contact wire applies a lower opposite force.
Somit besteht im Stand der Technik seit längerem das Problem, die Anpresskraft zu dimensionieren. Eine zu geringe Anpresskraft führt zu hohen Widerständen und einer Erwärmung des Stromabnehmers und des Fahrdrahtes, und eine zu hohe Anpresskraft führt zu verstärkter Abrasion sowie zu einem ungewollten Aufschwingen des an mehreren Stellen gehalterten Fahrdrahtes, welcher auch als Kettenfahrleitung bezeichnet wird.Thus, there has long been a problem in the prior art to dimension the contact pressure. Too low a contact force leads to high resistance and heating of the pantograph and the contact wire, and too high contact force leads to increased abrasion and to an unwanted swinging of the content Erten in several places contact wire, which is also referred to as chain drive line.
Ansätze zur Lösung dieses Problems werden beispielsweise in der
Die Konzeption der Erzeugung einer definierten Kontaktkraft verfolgt auch die
Eine Vorrichtung zur Erfassung der Anpresskraft zwischen einem Fahrdraht und einem Stromabnehmer wird in der
Das Ausgangssignal des Beschleunigungssensors wird mit dem Ausgangssignal der Messeinrichtung verknüpft, um die Anpresskraft zu berechnen. Der Beschleunigungssensor ist so ausgebildet, dass er eine federnd am Stromabnehmer angebrachte seismische Masse aufweist, deren jeweilige Position in Bezug auf den Stromabnehmer optisch erfasst und ein entsprechendes Lichtsignal zu einem vom Stromabnehmer potenzialmäßig getrennten optoelektrischen Wandler übermittelt wird.The output signal of the acceleration sensor is linked to the output signal of the measuring device in order to calculate the contact pressure. The acceleration sensor is designed so that it has a resiliently attached to the pantograph seismic mass, the respective position detected with respect to the pantograph optically and a corresponding light signal is transmitted to a potential-separated from the pantograph opto-electrical converter.
Aus dem vorgenannten Stand der Technik geht die Erforderlichkeit der Erfassung der Anpresskraft – und damit indirekt verbunden – auch die Bedeutung der Bestimmung des Fahrdrahtanhubs hervor.From the aforementioned prior art, the necessity of detecting the contact pressure - and thus indirectly connected - also the importance of the determination of the Fahrdrahtanhubs out.
In der
Die Inspektion der Fahrstrecke mit der Untersuchung des Fahrdrahtes dient dem Zweck, festzustellen, ob sich Fremdkörper im Fahrweg und in der Oberleitung befinden, welche zu einer Störung des Fahrbetriebs führen könnten. Das Verfahren dient somit der Erfassung von Veränderungen an sich und nicht der gezielten Feststellung der Quantität der Veränderung , welche für eine Fahrdrahtanhubmessung jedoch gerade erforderlich ist.Inspection of the route with the investigation of the contact wire serves the purpose of determining whether there are foreign objects in the route and in the overhead line, which could lead to a disruption of the driving operation. The method thus serves to detect changes per se and not the specific determination of the quantity of change which is required for a contact wire lifting measurement.
Nach der
In dem Lehrbuch Luhmann, T.: Nahbereichsphotogrammetrie 2. Auflage, 2003, werden verschiedene Anwendungsbeispiele für dieses Fachgebiet dargestellt. Insbesondere beziehen sich diese Beispiele auf die Erfassung von Objektbewegungen, die neben der Aufnahme der Zeit von einem Objektraum mit stationären Referenzpunktfeld ausgehen.In the textbook Luhmann, T .: Nahbereichsphotogrammetrie 2nd edition, 2003, various application examples for this field are presented. In particular, these examples relate to the detection of object movements, which emanate from the recording of the time of an object space with stationary reference point field.
Die
Erschwerend für die Fahrdrahtanhubmessung ist, dass die Oberleitungen spannungsführend sind, wobei die Netzspannung zwischen 0,6 kV und 25 kV liegt.An aggravating factor for the contact wire lifting measurement is that the overhead lines are live, the mains voltage being between 0.6 kV and 25 kV.
Der Stand der Technik zur stationären Messung des Anhubs von Oberleitungen beim Durchgang von Stromabnehmern elektrischer Triebfahrzeuge wird dadurch repräsentiert, dass am spannungsführenden Messpunkt ein Seil befestigt ist, das durch eine geeignete Führung, über Rollen oder Ähnliches, eine Auslenkung auf einen Messsensor auf Erdpotenzial überträgt. Das Wegsignal wird im Sensor in ein elektrisches Signal gewandelt, welches der Messeinrichtung bzw. dem Aufzeichnungsgerät zugeführt wird.The state of the art for stationary measurement of the lift of overhead lines in the passage of pantographs of electric traction units is represented by the fact that at the live measuring point a rope is attached, which transmits a deflection to a measuring sensor to earth potential by a suitable guide, on rollers or the like. The path signal is converted in the sensor into an electrical signal which is fed to the measuring device or to the recording device.
Die genannte konventionelle Methode zur Messung des Fahrdrahtanhubs ist mit gravierenden Nachteilen verbunden.The mentioned conventional method for measuring the contact wire lifting has serious disadvantages.
Besonders nachteilig ist, dass die Messtechnik im spannungsführenden Oberleitungsbereich montiert werden muss. Dies führt durch das Herstellen und Sichern des spannungsfreien Zustandes der Oberleitung zu Sperrpausen im Eisenbahnbetrieb während der Installation und Deinstallation der Messtechnik.A particular disadvantage is that the measurement technology must be mounted in the live overhead line area. By establishing and securing the voltage-free state of the overhead line, this leads to blocking pauses in railway operation during the installation and uninstallation of the measuring technology.
Weiterhin von Nachteil ist, dass keine freie Wahl des Messpunktes im Feld des Kettenwerks des Fahrdrahtes möglich ist, da die Montage an einem Mast im Oberleitungsbereich notwendig ist. Somit können nur Oberleitungsstützpunkte erfasst werden.Another disadvantage is that no free choice of the measuring point in the field of the catenary of the contact wire is possible because the mounting on a mast in the catenary area is necessary. Thus, only overhead lines can be detected.
Der Methode der Messung über die Lageänderung eines Seiles haftet immanent weiterhin eine Ungenauigkeit an, welche durch Längenänderungen des Seiles, den Seildurchhang und die Seilträgheit bei der Übertragung des Messsignals bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, wie verschiedene Temperaturen und Niederschlag, bedingt ist.The method of measuring the change in position of a rope immanent adheres to an inaccuracy, which is due to changes in length of the rope, the rope sag and rope inertia in the transmission of the measurement signal under different environmental conditions, such as different temperatures and precipitation.
Durch die thermische Ausdehnung und die Längung durch Schnee- und Eislasten sowie Regen oder Wind werden Messungenauigkeiten verursacht.The thermal expansion and elongation caused by snow and ice loads as well as rain or wind cause measurement inaccuracies.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung und ein Verfahren zur Messung des Fahrdrahtanhubs zu schaffen, mit deren Hilfe der Fahrdrahtanhub ohne Eingriff in den Eisenbahnbetrieb an jeder Stelle des Kettenwerkes messbar ist. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Messmethode zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Genauigkeit bei vertretbarem Aufwand beziehungsweise minimalem Aufwand realisiert.The object of the invention is to provide an arrangement and a method for measuring the Fahrdrahtanhubs, with the help of the Fahrdrahtanhub can be measured at any point of the catenary without interference in the railway operation. It is a further object of the invention to provide a measuring method which realizes a high accuracy with reasonable effort and minimal effort.
Die Fahrdrahtanhubmessung wird durch eine Anordnung zur Fahrdrahtanhubmessung mit einer optischen Messeinrichtung zur Bildaufnahme mindestens der Ruhelage des Fahrdrahtes und des maximalen Fahrdrahtanhubs realisiert, wobei eine Auswerteeinrichtung für die aufgenommenen Bilder und eine Ausgabeeinrichtung zur Anzeige und Darstellung der Ergebnisse vorgesehen ist, wobei die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet ist, dass die aufgenommenen Bilder verglichen werden und nach Kalibrierung der Anordnung der maximale Fahrdrahtanhub (A) aus den Bilddaten ermittelbar ist.The Fahrdrahtanhubmessung is realized by an arrangement for Fahrdrahtanhubmessung with an optical measuring device for image recording at least the rest position of the contact wire and the maximum Fahrdrahtanhubs, wherein an evaluation device for the recorded images and an output device for displaying and displaying the results is provided, wherein the evaluation device is designed in that the recorded images are compared and, after calibration of the arrangement, the maximum contact wire lift (A) can be determined from the image data.
Nach einer Ausgestaltung enthält die Anordnung zusätzlich Mittel zur berührungslosen Entfernungsmessung zwischen Fahrdraht und Messeinrichtung und Mittel zur Bestimmung des Messwinkels α.According to one embodiment, the arrangement additionally contains means for non-contact distance measurement between contact wire and measuring device and means for determining the measuring angle α.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung wird als Messeinrichtung ein Fotoapparat mit einer automatischen Auslösung verwendet. In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird als Messeinrichtung eine Videokamera verwendet, die den gesamten Durchgang des Stromabnehmers durch den Messpunkt aufnimmt.In a particularly simple embodiment, a camera with an automatic triggering is used as a measuring device. In a particularly preferred embodiment, a video camera is used as the measuring device, which receives the entire passage of the current collector through the measuring point.
Zum Zwecke der Signalverarbeitung ist es vorteilhaft, die Messeinrichtung als digitale Messeinrichtung auszubilden, da somit Zwischenschritte der Analog-, Digital- und Digital-Analog-Wandlung mit damit verbundenen Fehlern ausgeschaltet werden können.For the purpose of signal processing, it is advantageous to design the measuring device as a digital measuring device, as thus intermediate steps of the analog, digital and digital-to-analog conversion can be switched off with associated errors.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Fahrdrahtanhubmessung gelöst, bei dem
- a) eine optische Messeinrichtung außerhalb des Gefahrenbereichs und des Oberleitungsbereichs eines Gleises (
7 ) installiert und kalibriert wird, - b) die Ruhelage des Fahrdrahtes in einer Bildebene einer optischen Messeinrichtung aufgenommen wird, wobei der Mittelpunkt des Fahrdrahtes in Ruhelage der Schnittpunkt von Objektebene und einer Parallelbildebene in einer Draufsicht ist,
- c) die maximale Fahrdrahtanhubposition als Bild in der Bildebene der optischen Messeinrichtung aufgenommen wird,
- d) mittels einer Auswerteeinrichtung aus den Bildern der Ruhelage des Fahrdrahtes und der maximalen Fahrdrahtanhubposition in der Bildebene der optischen Messeinrichtung eine Differenz als maximalen Fahrdrahtanhub in der Parallelbildebene bestimmt wird und
- e) ein maximaler Fahrdrahtanhub in der Objektebene ermittelt und mittels einer Ausgabeeinrichtung angezeigt und dargestellt wird.
- a) an optical measuring device outside the danger zone and overhead area of a track (
7 ) is installed and calibrated, - b) the rest position of the contact wire is received in an image plane of an optical measuring device, wherein the center of the contact wire in rest position is the intersection of the object plane and a parallel image plane in a plan view,
- c) the maximum contact wire lifting position is recorded as an image in the image plane of the optical measuring device,
- d) by means of an evaluation device from the images of the rest position of the contact wire and the maximum Fahrdrahtanhubposition in the image plane of the optical measuring device a difference is determined as the maximum contact wire lift in the parallel image plane, and
- e) a maximum Fahrdrahtanhub determined in the object plane and displayed and displayed by means of an output device.
Gemäß der Konzeption der Erfindung erfolgt die Messaufnahme visuell beziehungsweise optisch durch die Aufnahme der Messpunktbewegung mittels eines Fotoapparates oder einer Videokamera.According to the concept of the invention, the measurement exposure takes place visually or optically by recording the measurement point movement by means of a camera or a video camera.
Das Verfahren zur Fahrdrahtanhubmessung wird durch verschiedene Kalibriervorgänge mit unterschiedlichen Genauigkeiten ausgestaltet, welche je nach Erfordernissen eingesetzt werden können.The method for Fahrdrahtanhubmessung is designed by different calibration operations with different accuracies, which can be used as required.
Die Kalibrierung der optischen Messeinrichtung erfolgt einmal durch Selbstkalibrierung, wobei ein am Messpunkt befindliches Bauteil bekannter Größe LN in der Bildebene LN' bestimmt wird. Der Fahrdrahtanhub A in der Objektebene wird nach der Messung des Fahrdrahtanhubs in der Bildebene LA' in der Auswerteeinrichtung näherungsweise nach der Beziehung berechnet und dargestellt.The calibration of the optical measuring device takes place once by self-calibration, wherein a component located at the measuring point of known size LN in the image plane LN 'is determined. The Fahrdrahtanhub A in the object plane is after the measurement of the Fahrdrahtanhubs in the image plane LA 'in the evaluation approximately the relationship calculated and displayed.
Bei der selbstkalibrierenden Messung werden am Messpunkt im Kettenwerk befindliche Bauteile als Messnormal genutzt. Der Vorteil besteht hierbei darin, dass keine Einmessung der Anordnung notwendig ist.In self-calibrating measurement, components located at the measuring point in the catenary are used as the measurement standard. The advantage here is that no measurement of the arrangement is necessary.
Das Messobjekt wird durch die Projektion von der Objektebene auf die Bildebene verkürzt dargestellt. Um diesen Abbildungsfehler bei der Höhenmessung zu kompensieren, müsste folglich der Winkel α bekannt sein, sofern man trigonometrisch exakt die Verhältnisse in der Objektebene bestimmen will. Wird aber nun ein Bauteil in der Objektebene als Normal benutzt, so ist der Darstellungsfehler automatisch kompensiert. Die automatische Kompensation entsteht durch die Anwendung der gleichen trigonometrischen Funktion auf die Mess- und Normalgröße, die bei der Anhubermittlung jeweils im Zähler und Nenner der Verhältnisgleichung stehen. Somit muss die Geometrie der Messanordnung nicht erfasst werden. Wichtig und zu beachten ist, dass das Normal in der Objektebene liegen muss. Andere Normale bedürfen der Winkelkorrektur, da sonst eine Abweichung von Objekt zu Bild zu groß ist.The measurement object is shortened by the projection from the object plane to the image plane. In order to compensate for this aberration in the height measurement, therefore, the angle α would have to be known, if one wants to determine exactly the conditions in the object plane trigonometrically. However, if a component in the object plane is used as normal, the display error is automatically compensated. The automatic compensation arises from the application of the same trigonometric function to the measured and normal size, which are each in the numerator and denominator of the ratio equation in the Anhubermittlung. Thus, the geometry of the measuring arrangement does not have to be detected. It is important to note that the normal must lie in the object plane. Other standards require the angle correction, otherwise a deviation from object to image is too large.
Das erfindungsgemäße Verfahren der Kalibrierung der optischen Messeinrichtung durch Fremdkalibrierung ist durch folgende Vorgehensweise charakterisiert:
- A) der Abstand X der Messeinrichtung zum Fahrdraht wird mit den Mitteln zur berührungslosen Entfernungsmessung bestimmt,
- B) der Messwinkels α als Winkel zwischen der Horizontalen und der den Abstand X bildenden Gerade zwischen Messeinrichtung und Fahrdraht wird weiterhin bestimmt,
- C) das Verhältnis eines Fremd-Normals bekannter Objektgröße O im Abstand X in der Bildebene wird zur Bildobjektgröße O' bestimmt und
- D) anschließend erfolgt die Bestimmung und Ausgabe des maximalen Fahrdrahtanhubs A in der Objektebene näherungsweise durch die Beziehung
- A) the distance X of the measuring device to the contact wire is determined by the means for contactless distance measurement,
- B) of the measuring angle α as an angle between the horizontal and the straight line forming the distance X between the measuring device and the contact wire is further determined,
- C) the ratio of a foreign standard known object size O at a distance X in the image plane is determined to the image object size O 'and
- D) Subsequently, the determination and output of the maximum contact wire lift A in the object plane takes place approximately through the relationship
Als Fremdkalibrierung bezeichnet man das Verfahren, bei dem das Bildmaß, beispielsweise als Pixelmaß, durch Messung eines Fremd-Normals und unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung des Messaufbaus errechnet wird. Das Verfahren lässt sich durch folgende Schritte beschreiben:
- • Aufbau des Stativs und Fokussierung des Messobjektes mit der Kamera des Messpunktes auf dem Stativ; dabei ist zu beachten, dass der Standort und die Einstellungen des Stativs nicht mehr geändert werden dürfen, ausgenommen Bewegungen des Stativkopfes,
- • Messung der Entfernung Stativ-Messobjekt,
- • Messung des Winkels α,
- • Schwenken des Stativkopfes parallel zur Eisenbahntrasse,
- • Einrichten des Fremd-Normals in gleicher Entfernung vom Stativ wie die Strecke Stativ-Messobjekt nur bei waagerechter Ausrichtung des Stativkopfes,
- • Aufnahme des Fremd-Normals durch die Kamera auf dem Stativ, wobei die Objektebene gleich der Bildebene ist,
- • Bestimmung des Bildmaßes der orthogonalen Bildebene für die Länge des Fremd-Normals LN und Umrechnung auf die Bildebene des Messobjektes unter Beachtung des Winkels α zu LN' und
- • Fokussierung des Messobjektes mit der Kamera.
- • Construction of the tripod and focusing of the object to be measured with the camera of the measuring point on the tripod; It should be noted that the location and the settings of the tripod must not be changed, except movements of the tripod head,
- • measuring the distance tripod-measuring object,
- Measuring the angle α,
- • pivoting the tripod head parallel to the railway line,
- • Setting up the foreign standard at the same distance from the tripod as the distance Tripod measuring object only with horizontal alignment of the tripod head,
- • Taking the foreign standard by the camera on the tripod, where the object plane is the same as the image plane,
- • Determination of the image size of the orthogonal image plane for the length of the foreign standard LN and conversion to the image plane of the measurement object, taking into account the angle α to LN 'and
- • Focusing the measurement object with the camera.
Gemäß der Konzeption der optischen und berührungslosen Ermittlung des maximalen Fahrdrahtanhubs ist eine der Randbedingungen die Sichtbarkeit des Stromabnehmers. Die Sichtbarkeit des Stromabnehmers ist gegeben, wenn die Bildbreite des Messbildes größer ist als der in der Zeit zwischen den Halbbildaufnahmen der Kamera zurückgelegte Weg des Fahrzeugs. Dies ist bei 25 Vollbildern pro Sekunde gegeben, wenn der vom Fahrzeug innerhalb einer fünfzigstel Sekunde zurückgelegte Weg der Abbildungsbreite der Messaufnahme entspricht.According to the design of the optical and non-contact determination of the maximum trolley lift, one of the boundary conditions is the visibility of the pantograph. The visibility of the pantograph is given if the image width of the measurement image is greater than the distance traveled in the time between the field shots of the camera path of the vehicle. This is given at 25 frames per second when the distance covered by the vehicle within fifty-seconds of the image corresponds to the imaging width of the measurement.
Die Zuordenbarkeit von Ruhelage und Anhub einer Messung ist gegeben, wenn die Messaufnahme mit der Aufnahme der Ruhelage beginnt, bevor der Stromabnehmer in die Nachspannlänge der zu messenden Oberleitung eingefahren ist. Unter Nachspannlänge versteht man den Abstand eines Abspannpunktes einer Oberleitung zum nächsten, wohingegen mit Feldlänge der Abstand zwischen zwei Masten benannt wird. The assignability of rest position and rise of a measurement is given when the measurement recording begins with the recording of the rest position before the pantograph is retracted in the Nachspannlänge the measured catenary. Post-tension length is the distance between a guying point of an overhead line and the next, whereas the distance between two masts is named as the field length.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Bildmaß in der Bildebene digital in Form der Pixelzahl erfasst wird, was durch herkömmliche Programme ohne weiteres realisierbar ist. Damit ist eine Genauigkeit letztlich von der Pixelzahl und der Auflösung abhängig, wobei bereits sehr kostengünstig eine sehr hohe Auflösung und damit eine hohe Genauigkeit der Anlage erreicht werden kann.It is particularly advantageous if the image size in the image plane is detected digitally in the form of the number of pixels, which can easily be achieved by conventional programs. This accuracy is ultimately dependent on the number of pixels and the resolution, which is very cost effective, a very high resolution and thus high accuracy of the system can be achieved.
Besonders bevorzugt ist, wenn das Bild für den maximalen Fahrdrahtanhub aus einer Sequenz von Bildern beim Stromabnehmerdurchgang ausgewählt wird. Dabei wird der Vorgang von der Ruhelage des Fahrdrahtes über den Stromabnehmerdurchgang durchgängig gefilmt, und die Bilder werden nachfolgend manuell oder aber auch programmgesteuert ausgewählt.It is particularly preferable if the image for the maximum contact wire lift is selected from a sequence of images at the current collector passage. In this case, the process is continuously filmed from the rest position of the contact wire via the current collector passage, and the images are subsequently selected manually or else programmatically.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass durch die Aufnahme eines feststehenden Referenzobjektes in den aufgenommenen Bildern, wie ein Gebäude, ein Mast oder ein Bauwerk, Fehler korrigiert werden können. Im Bildausschnitt wird das Referenzobjekt mit erfasst, und durch die Bestimmung des relativen vertikalen Abstandes von Mess- zu Referenzobjekt ist eine Korrektur von Fehlern durch Erschütterung der Messeinrichtung durch Wind oder Wettereinflüsse oder auch sonstige Schwingungseinflüsse möglich.An advantageous embodiment of the invention is that errors can be corrected by the inclusion of a fixed reference object in the recorded images, such as a building, a mast or a building. In the image section, the reference object is also detected, and the determination of the relative vertical distance from the measurement object to the reference object makes it possible to correct errors caused by the wind or weathering of the measuring device or other vibration influences.
Eine Ausgestaltung dieser Komponente besteht darin, dass im Tunnel als Referenzobjekt zur Fehlerkorrektur ein Muster an der Tunnelwand oder Tunneldecke verwendet wird.An embodiment of this component is that a pattern on the tunnel wall or tunnel ceiling is used in the tunnel as reference object for error correction.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass die Installation der Messtechnik außerhalb des Gefahrenbereichs und des Oberleitungsbereichs möglich ist. Die Selbstkalibrierung und Fremdkalibrierung sind weiterhin auch außerhalb des Oberleitungsbereichs durchführbar und auch zwischen den Messungen überprüfbar. Dadurch wird in hervorragender Weise gewährleistet, dass keine Beeinträchtigung des Eisenbahnverkehrs bei der Messung und insbesondere bei der Installation der Messtechnik erfolgt.The advantages of the invention are in particular that the installation of the measurement technology outside the danger zone and the overhead line area is possible. The self-calibration and external calibration can still be carried out outside the overhead line area and can also be checked between the measurements. This ensures in an excellent way that there is no impairment of railway traffic during the measurement and in particular during the installation of the measurement technology.
Die Verwendung von Standardkomponenten für die Messeinrichtung, wie digitale Videokameras oder Fotoapparate, führt zu kostengünstigen Realisierungen. Durch lichtstarke Teleobjektive ist die Fahrdrahtanhubmessung von unterschiedlicher Höhe möglich. Dabei ist es unerheblich, ob sich die Messeinrichtung oberhalb oder unterhalb der Schienenoberkante (SOK) befindet.The use of standard components for the measuring device, such as digital video cameras or cameras, leads to cost-effective implementations. Through strong telephoto lenses the Fahrdrahtanhubmessung of different height is possible. It is irrelevant whether the measuring device is above or below the top of the rail (SOK).
Die Auswerte- und Anzeigeeinrichtung kann gleichfalls kostengünstig mittels eines herkömmlichen Computers realisiert werden, so dass ausschließlich Standardkomponenten mit ausreichender Genauigkeit einsetzbar sind.The evaluation and display device can also be realized inexpensively by means of a conventional computer, so that only standard components can be used with sufficient accuracy.
Insgesamt wird die Genauigkeit des Verfahrens nach der EN 50317 eingehalten, da die verwendeten Näherungen keine signifikanten Auswirkungen auf das Ergebnis haben.Overall, the accuracy of the method according to EN 50317 is complied with since the approximations used have no significant effect on the result.
Mit der Methode können stationär optische Anhubmessungen für Fahrdraht, Tragseil und alle beweglichen Armaturen vorgenommen werden. Besonders vorteilhaft ist, dass die Messung sowohl am Stützpunkt als auch an jeder beliebigen Stelle im Längsfeld möglich ist.The method allows stationary optical lifting measurements for contact wire, suspension cable and all moving fittings. It is particularly advantageous that the measurement is possible both at the base and at any point in the longitudinal field.
Gleichfalls sind mehrere unabhängige Messstellen einrichtbar.Likewise, several independent measuring points can be set up.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist darüber hinaus eine Fahrgeschwindigkeitsmessung bis 350 km/h möglich.According to one embodiment of the invention, a driving speed measurement up to 350 km / h is also possible.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
In
Der Winkel α der Geraden von Messeinrichtung
Das Verfahren geht von der Näherung aus, dass der Winkel α gleich dem Winkel α' ist, wodurch sich das Dreieck, welches sich zwischen der Parallelbildebene
In
- – Selbstkalibrierende Messung des Fahrdrahtanhubs am Stützpunkt:
• Aufbau der
Kamera 1 , so dass das Messobjekt fokussiert werden kann, • Start der Aufnahme vor Einfahrt des elektrischen Triebfahrzeugs in die Nachspannlänge, in der der Messpunkt sich befindet, • Beenden der Aufnahme, nachdem alle zu messenden Stromabnehmer den Messpunkt passiert haben, • Überspielen der Daten auf den Auswerterechner zur digitalen Auswertung, • Kalibrierung des Messprogramms durch Zuordnung der Pixelzahl der Länge LN' zur Länge des Normals, beispielsweise einer Stützpunktklemme in mm, • Markierung der Ruhelage, • Anzeige des Bildes des Stromabnehmerdurchgangs: Der Stromabnehmer muss auf mindestens einem Halbbild (jede zweite Bildzeile) erkennbar sein, • Markierung der Lage und Bestimmung der Pixelzahl für LA', • Berechnung des Anhubs aus LN/LN'·LA', • Messung weiterer folgender Stromabnehmer oder Ende der Auswertung und • Protokollierung der Messwerte.
- - Self-calibrating measurement of the contact wire lift at the base: •
Camera setup 1 so that the object to be measured can be focused, • start the recording before entering the electric traction unit in the Nachspannlänge in which the measuring point is located, • termination of the recording, after all to be measured pantograph have passed the measuring point, • dubbing the data on the Evaluation computer for digital evaluation, • Calibration of the measuring program by assigning the pixel number of length LN 'to the length of the normal, for example, a support point clamp in mm, • Marking the rest position, • Display of the image of the pantograph passage: The pantograph must on at least one field (every second • marking of the position and determination of the number of pixels for LA ', • calculation of the lift from LN / LN' · LA ', • measurement of further following current collectors or end of the evaluation and • logging of the measured values.
In
In der Ausgestaltung nach
- – Fremdkalibrierte Messung an zwei aufeinander folgenden Stützpunkten: • Aufbau der Kameras mit Stativen, • Durchführung der fremdkalibrierten Messung für jede Kamera, • Start der Aufnahme vor Einfahrt des elektrischen Triebfahrzeugs in die Nachspannlänge, in der der Messpunkt sich befindet, • Beenden der Aufnahme, nachdem alle zu messenden Stromabnehmer den Messpunkt passiert haben, • Überspielen der Daten auf den Auswerterechner, • Start des Auswerteprogramms; je Messpunkt die gleiche Prozedur, • Markierung der Ruhelage, • Anzeige des Bildes des Stromabnehmerdurchgangs: Der Stromabnehmer muss auf mindestens einem Halbbild (jede zweite Bildzeile) erkennbar sein, • Markierung der Lage und Bestimmung der Pixelzahl für LA', • Berechnung des Anhubs, • Messung weiter folgender Stromabnehmer, • Auswertung des nächsten Messpunktes oder Ende der Auswertung und • Protokollierung der Messwerte.
- - Externally calibrated measurement at two consecutive interpolation points: • Setup of the cameras with tripods, • Execution of the externally calibrated measurement for each camera, • Start of the recording before entering the electric traction unit in the Nachspannlänge in which the measuring point is located, • Stop recording, after all the pantographs to be measured have passed the measuring point, • transfer the data to the evaluation computer, • start the evaluation program; the same procedure for each measuring point, • mark the position of rest, • display of the image of the pantograph passage: the pantograph must be recognizable on at least one field (every other picture line), • mark the position and determine the number of pixels for LA ', • calculate the lift, • Measurement of the following pantographs, • Evaluation of the next measuring point or end of the evaluation and • Logging of the measured values.
Die Vorteile dieser Anordnung bestehen insbesondere in der höheren Genauigkeit durch Verwendung größerer Normale sowie in der größeren Universalität der Anwendbarkeit, da auch alle Messpunkte ohne Messnormal im oder am Messpunkt gemessen werden können.The advantages of this arrangement are in particular in the higher accuracy by using larger standards and in the greater universality of applicability, since all measurement points without measurement standard can be measured in or at the measuring point.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird im Vorfeld von Messungen eine Kennlinie der jeweiligen Messeinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Messeinrichtungmeasuring device
- 22
- Parallelbildebene/Orthogonale zur BilderfassungsrichtungParallel image plane / orthogonal to the image acquisition direction
- 2'2 '
- Parallelbildebene in der Senkrechten zur FremdkalibrierungParallel image plane in the vertical for external calibration
- 33
- Objektebene/SenkrechteObject Level / Vertical
- 44
- BilderfassungsrichtungImage capture direction
- 55
- Fahrdraht in RuhelageContact wire in rest position
- 5'5 '
- Fahrdraht in maximaler Fahrdrahtanhubposition in der BildebeneContact wire in maximum contact wire lifting position in the image plane
- 66
- Horizontalehorizontal
- 77
- Gleistrack
- 88th
- Fremd-NormalThird-Normal
- XX
- Abstand Messeinrichung-FahrdrahtDistance measuring device contact wire
- O'O'
-
Fremd-Normal für Kalibrierung in der senkrechten Bildebene
2' Foreign Normal for calibration in the vertical image plane2 ' - LNLN
- Bekannte Größe eines BauteilsKnown size of a component
- LN'LN '
-
Größe des bekannten Bauteils in der Bildebene
2 Size of the known component in theimage plane 2 - AA
-
Maximaler Fahrdrahtanhub in der Objektebene
3 Maximum contact wire lift in theobject plane 3 - LA'LA '
-
Maximaler Fahrdrahtanhub in der Bildebene
2 Maximum contact wire lift in theimage plane 2 - OO
-
Objektgröße Fremd-Normal
8 Object size foreign normal8th
Claims (7)
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