ES2378843B1

ES2378843B1 - PROCEDURE AND SENSOR DEVICE FOR MEASURING THE HEIGHT AND SIDE DECENTRATION OF THE CONTACT CABLES IN RAILWAY LINES.

Info

Publication number: ES2378843B1
Application number: ES200901302A
Authority: ES
Inventors: Carlos LUNA VÁZQUEZ; Manuel Mazo Quintas
Original assignee: Universidad de Alcala de Henares UAH
Current assignee: Universidad de Alcala de Henares UAH
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2012-11-27
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: ES2378843A1

Abstract

Procedimiento y dispositivo sensor para medir la altura y el descentramiento lateral de los cables de contacto (5) que alimentan los trenes de tracción eléctrica. El dispositivo está constituido por dos cámaras de línea (1), un foco de iluminación infrarroja (2), una tarjeta de sincronización (3) y una tarjeta de captura de imágenes (4) conectada a un ordenador que se utiliza como unidad procesamiento y visualización (9). El foco de iluminación infrarroja se utiliza para iluminar la zona (6) donde se ubican los cables de contacto. Las medidas se realizan a partir de las líneas-imágenes capturadas con las cámaras (1) utilizando técnicas de triangulación. El uso de cámaras de línea (1) posibilita realizar medidas con alta precisión a alta velocidad. La tarjeta de sincronización (3) es la encargada de sincronizar el tiempo de captura de las cámaras (1) y el tiempo de encendido del foco de iluminación (2).Procedure and sensor device to measure the height and lateral offset of the contact cables (5) that feed the electric traction trains. The device consists of two line cameras (1), an infrared light source (2), a synchronization card (3) and an image capture card (4) connected to a computer that is used as a processing unit and display (9). The infrared spotlight is used to illuminate the area (6) where the contact wires are located. The measurements are made from the lines-images captured with the cameras (1) using triangulation techniques. The use of line cameras (1) makes it possible to perform measurements with high precision at high speed. The synchronization card (3) is responsible for synchronizing the capture time of the cameras (1) and the lighting time of the light bulb (2).

Description

Procedimiento y dispositivo sensor para medir la altura y el descentramiento lateral de los cables de contacto en líneas férreas. Procedure and sensor device to measure the height and lateral offset of the contact cables on rail lines.

En las infraestructuras de transporte ferroviario de tracción eléctrica, un aspecto importante es garantizar una conexión estable entre la máquina de tracción y el cable de contacto, y conseguir que el contacto entre el cable y el pantógrafo sea uniforme en toda la superficie de éste último. Este aspecto es importante, ya que no deben existir variaciones pronunciadas de la altura del cable de contacto, debido a que éstas provocan falsos contactos y por consiguiente arcos eléctricos, que a su vez generan fisuras tanto en el pantógrafo, como en los cables de contacto. Una altura demasiado baja del cable de contacto puede producir un desgaste excesivo y una disminución en la sección de dicho cable, que al estar sometido a grandes corrientes eléctricas puede producir su rotura. Además, es necesaria la correcta ubicación horizontal del cable de contacto a lo largo del trazado de la vía y con ello lograr que el desgaste de la lámina de contacto del pantógrafo sea uniforme en toda su longitud. Por estas razones, se hace imprescindible detectar las posibles anomalías que se pueden presentar tanto en la altura, como en el descentramiento lateral de dicho cable de contacto con respecto a los raíles a lo largo del trazado de la vía. In rail transport infrastructure for electric traction, an important aspect is to ensure a stable connection between the traction machine and the contact cable, and ensure that the contact between the cable and the pantograph is uniform over the entire surface of the latter. This aspect is important, since there should not be pronounced variations in the height of the contact cable, because they cause false contacts and consequently electric arcs, which in turn generate cracks in both the pantograph, and in the contact cables . A too low height of the contact cable can cause excessive wear and a decrease in the section of said cable, which when subjected to large electrical currents can cause its breakage. In addition, the correct horizontal location of the contact cable along the path of the track is necessary and thereby ensure that the wear of the contact sheet of the pantograph is uniform throughout its length. For these reasons, it is essential to detect possible anomalies that may occur both in height, and in the lateral offset of said contact cable with respect to the rails along the path of the track.

SECTOR OF THE TECHNIQUE

Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la fabricación de instrumentos de medidas, específicamente en los sistemas de supervisión y seguridad del sistema de transporte ferroviario de tracción eléctrica This invention has its application within the industry dedicated to the manufacture of measuring instruments, specifically in the supervision and safety systems of the electric traction rail transport system

STATE OF THE TECHNIQUE

El sistema ferroviario está cobrando una gran importancia a nivel mundial, debido en gran medida a la incorporación de nuevas tecnologías, que permiten cada día aumentar la capacidad y velocidad de transporte de pasajeros y mercancías, utilizando la energía eléctrica como medio para conseguir la tracción. The railway system is gaining great importance worldwide, due in large part to the incorporation of new technologies, which allow increasing the capacity and speed of transport of passengers and goods, using electrical energy as a means to achieve traction.

Por razones de disponibilidad y fiabilidad en este medio de transporte, las empresas operadoras de los servicios ferroviarios están obligadas a desarrollar tecnologías que permitan el incremento de la seguridad y confiabilidad en los transportes ferroviarios. Un aspecto importante, dentro de este objetivo general, es supervisar y controlar los elementos de la infraestructura y los trenes, que puedan afectar las condiciones de seguridad y confiabilidad de las circulaciones. For reasons of availability and reliability in this means of transport, the companies operating the rail services are obliged to develop technologies that allow the increase of safety and reliability in rail transport. An important aspect, within this general objective, is to supervise and control the elements of the infrastructure and trains, which may affect the safety and reliability conditions of the traffic.

Actualmente existe una amplia variedad de sistemas encaminados a detectar posibles anomalías en la disposición geométrica de los cables de contacto, tanto en tareas de instalación y mantenimiento, como en labores rutinarias de supervisión del estado de dichos cables en una determinada vía o tramo de ésta. Currently there is a wide variety of systems aimed at detecting possible anomalies in the geometric arrangement of the contact cables, both in installation and maintenance tasks, as well as in routine tasks of monitoring the state of said cables in a certain route or section thereof.

Dentro de los sistemas encargados de supervisar la infraestructura ferroviaria, se encuentran los utilizados para medir la altura y el descentramiento lateral de los cables de contacto que alimentan los trenes de tracción eléctricas. Para realizar dichas medidas existen sistemas basados en diferentes tecnologías, entre las que se encuentran: ultrasonidos, infrarrojos, sensores magnéticos, sensores mecánicos y visión por ordenador. Las principales limitaciones que presentan los sistemas de sensado actuales son, la baja velocidad de auscultación, el elevado coste, y la medida imprecisa. Además, para el caso de los sistemas en que los sensores están en contacto físico con los cables, se suman los problemas relacionados con el desgaste de los sensores y los errores que se introducen en las medidas debidos a la tensión mecánica que ejercen los sensores sobre el cable de contacto. Within the systems in charge of supervising the railway infrastructure, there are those used to measure the height and lateral offset of the contact cables that feed the electric traction trains. To perform these measurements, there are systems based on different technologies, among which are: ultrasound, infrared, magnetic sensors, mechanical sensors and computer vision. The main limitations of current sensing systems are the low auscultation rate, the high cost, and the inaccurate measurement. In addition, in the case of systems in which the sensors are in physical contact with the cables, the problems related to the wear of the sensors and the errors that are introduced in the measures due to the mechanical tension that the sensors exert on the sensors are added the contact wire

En la red nacional de ferrocarriles de España es utilizado un sistema desarrollado por la empresa española Logytel S.L.: el Auscultador Logytel AC 01. En el mismo el sistema sensor va acoplado a un pantógrafo especial que va instalado en el techo de un coche auscultador. Para realizar las medidas de altura se utilizan sensores potenciométricos y para medir el descentramiento lateral se utilizan sensores inductivos de proximidad. Este sistema, destinado a efectuar labores de supervisión del cable de contacto, presenta el inconveniente de que al encontrarse ubicado en un pantógrafo y en contacto físico con el cable, los sensores sufren desgastes y la tensión mecánica que ejerce éste sobre el cable provoca errores en las medidas realizadas. Además, la velocidad de auscultación del sistema es baja (máxima de 100 Km/h), debido fundamentalmente a problemas inerciales. In the national rail network of Spain, a system developed by the Spanish company Logytel S.L .: the Auscultador Logytel AC 01 is used. In the same, the sensor system is coupled to a special pantograph that is installed on the roof of an auscultator car. Potentiometric sensors are used to measure the height, and inductive proximity sensors are used to measure the lateral offset. This system, destined to carry out supervision tasks of the contact cable, has the disadvantage that when it is located in a pantograph and in physical contact with the cable, the sensors suffer wear and the mechanical tension that it exerts on the cable causes errors in The measurements taken. In addition, the auscultation speed of the system is low (maximum 100 km / h), mainly due to inertial problems.

Dentro del grupo de sistemas que para su funcionamiento no requieren tener contacto físico con el cable, se encuentran sistemas desarrollados para dar servicios de mantenimiento y reparación en la vía, los cuales se pueden considerar “portátiles”, ya que no van embarcados a bordo de coches auscultadores. Uno de estos sistemas es el Railway Overhead Measurement (ROM), fabricado por SupaRule Systems LTD, que basa su funcionamiento en técnicas de ultrasonidos. El sistema está compuesto por cuatro sensores de ultrasonidos colocados en los extremos de un soporte fijo de acero inoxidable, los cuales emiten a la vez unas secuencias de ondas ultrasónicas, que son reflejadas por los cables donde impactan. A partir de la onda emitida y la reflejada se calculan los tiempos de vuelo de las ondas, se realiza una compensación térmica y un circuito de procesamiento electrónico realiza los cálculos de la altura y el descentramiento de los cables. Este sistema sólo permite almacenar 200 muestras, que pueden ser transferidas a posteriori a un ordenador a través del puerto RS232. La precisión en las medidas tanto de altura como de descentramiento es de ± 1 cm. Un aspecto importante a tener en cuenta son los errores que provocan las Within the group of systems that do not require physical contact with the cable for its operation, there are systems developed to provide maintenance and repair services on the road, which can be considered “portable”, since they are not shipped on board Auscultating cars One of these systems is the Railway Overhead Measurement (ROM), manufactured by SupaRule Systems LTD, which bases its operation on ultrasound techniques. The system is composed of four ultrasonic sensors placed at the ends of a fixed stainless steel support, which emit at the same time ultrasonic wave sequences, which are reflected by the cables where they impact. From the emitted and the reflected wave, the flight times of the waves are calculated, a thermal compensation is performed and an electronic processing circuit performs the calculations of the height and the offset of the cables. This system only allows 200 samples to be stored, which can be subsequently transferred to a computer through the RS232 port. The precision in both height and offset measures is ± 1 cm. An important aspect to keep in mind are the errors that cause

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turbulencias en los sistemas de medidas basados en ultrasonidos, aunque el fabricante no hace referencia a dichos errores. turbulence in ultrasonic-based measurement systems, although the manufacturer makes no reference to such errors.

Otra alternativa implementada para medir la posición de los cables, es el sistema mecánico-óptico Railway overhead measurement FM3, fabricado por la empresa alemana Feinmess Dresden GMBH. En este sistema la base es una barra que sirve como regla para medir el descentramiento lateral, una vez que el sistema óptico tiene enfocado el cable de contacto. El sistema óptico, formado por un láser de 1 mW de longitud de onda 660 nm y un sensor PSD (Position Sensitive Device), se encarga de realizar las medidas de la altura. Las medidas del descentramiento pueden ser de ± 50 cm, con una precisión de ± 1 cm y la altura se puede medir en un rango de 3.80 m a 6.50 m, con una precisión de ± 3 cm. Another alternative implemented to measure the position of the cables is the mechanical-optical system Railway overhead measurement FM3, manufactured by the German company Feinmess Dresden GMBH. In this system the base is a bar that serves as a rule to measure lateral runout, once the optical system has focused the contact cable. The optical system, consisting of a 1 mW laser of 660 nm wavelength and a PSD (Position Sensitive Device) sensor, is responsible for measuring the height. Decentration measurements can be ± 50 cm, with an accuracy of ± 1 cm and the height can be measured in a range of 3.80 m to 6.50 m, with an accuracy of ± 3 cm.

Los dos sistemas presentados anteriormente, para realizar las medidas son ubicados en la posición adecuada en la vía y trabajan en estático, por lo que la velocidad de muestreo es un parámetro poco importante y es baja en ambos casos. Todo esto hace que sean equipos de bajo coste de fabricación. The two systems presented above, to perform the measurements are located in the proper position on the track and work in static, so the sampling rate is an unimportant parameter and is low in both cases. All this makes them low cost manufacturing equipment.

En el mercado existen otros sistemas que están dedicados básicamente a tareas de supervisión. Éstos deben ir instalados en vehículos (carros auscultadores, coches de pasajeros, locomotoras, etc.) que circulen a la velocidad de los trenes comerciales, para no dificultar el tráfico y poder auscultar tramos grandes en poco tiempo. In the market there are other systems that are basically dedicated to supervisory tasks. These must be installed in vehicles (auscultating cars, passenger cars, locomotives, etc.) that circulate at the speed of commercial trains, so as not to hinder traffic and be able to auscultate large sections in a short time.

Entre los sistemas dedicados a labores de supervisión se encuentra el OPTIscan, desarrollado por Korean High Speed Railway Cooperation (KHRC) y British OLE Alliance. Su funcionamiento se basa en un escáner láser instalado en el techo de un coche auscultador, que es el encargado de medir la altura y la posición horizontal del cable de contacto; para ello usan técnicas de triangulación. Las medidas de la posición del cable de contacto las realiza a una altura máxima sobre el techo del tren de 80 cm, lo cual puede provocar que se dejen de supervisar zonas en los pasos a nivel, donde la altura del cable sobre el techo del tren supera los 1, 5 m. El descentramiento lateral máximo es de ± 40 cm. Aunque éste es el valor especificado por norma, existen muchas líneas ferroviarias donde en zonas específicas puede ser de ± 50 cm. La velocidad máxima del vehículo auscultador es de 40 km/h, por lo que no puede ser utilizado en vías con alta densidad de tráfico. La resolución en las medidas tanto de altura como de descentramiento es de ± 1 cm. Among the systems dedicated to supervisory work is OPTIscan, developed by the Korean High Speed Railway Cooperation (KHRC) and British OLE Alliance. Its operation is based on a laser scanner installed on the roof of an auscultant car, which is responsible for measuring the height and horizontal position of the contact cable; for this they use triangulation techniques. The measurements of the position of the contact cable are carried out at a maximum height on the roof of the train of 80 cm, which can cause to stop monitoring areas in the level crossings, where the height of the cable on the roof of the train exceeds 1.5 m. The maximum lateral offset is ± 40 cm. Although this is the value specified by standard, there are many railway lines where in specific areas it can be ± 50 cm. The maximum speed of the auscultant vehicle is 40 km / h, so it cannot be used on roads with high traffic density. The resolution in both height and offset measures is ± 1 cm.

El centro de desarrollo tecnológico de Asia-Pacífico (APCTT) en la India ha implementado un sistema que está formado por dos emisores láser y una cámara CCD. La cámara está ubicada con cierto ángulo de inclinación respecto a los emisores, para mediante técnicas de triangulación determinar la altura y el descentramiento lateral del cable de contacto. El sistema se ubica dentro del coche auscultador y realiza las medidas a través de una ventana ubicada en el techo del mismo. El uso de dos emisores láser posibilita reducir la velocidad de captura de la cámara a la mitad, pues por cada imagen se realizan dos medidas de posición. La velocidad máxima de trabajo del sistema es de 80 km/h, el descentramiento lateral máximo es de ± 35 cm, con una precisión de ± 1 cm, y la altura se puede medir en un rango de 4.0 m a 6.0 m, con una precisión de ± 2 cm. The Asia-Pacific Technology Development Center (APCTT) in India has implemented a system consisting of two laser emitters and a CCD camera. The camera is located with a certain angle of inclination with respect to the emitters, to determine the height and lateral offset of the contact cable by triangulation techniques. The system is located inside the auscultant car and performs the measurements through a window located on the roof of the car. The use of two laser emitters makes it possible to reduce the camera's capture speed by half, since for each image two position measurements are made. The maximum working speed of the system is 80 km / h, the maximum lateral runout is ± 35 cm, with an accuracy of ± 1 cm, and the height can be measured in a range of 4.0 m to 6.0 m, with an accuracy ± 2 cm

Otro sistema que no utiliza contacto físico para realizar las medidas es el ROGER OLGEO desarrollado por la empresa italiana MER MEC. La tecnología utilizada es la óptica. La velocidad máxima de auscultación es de 350 km/h. Las muestras las toma cada 5 m, por lo que no realiza una supervisión detallada de la geometría del cable, pudiendo dejar de detectar anomalías fundamentalmente en las medidas de altura. Another system that does not use physical contact to perform the measurements is the ROGER OLGEO developed by the Italian company MER MEC. The technology used is optics. The maximum auscultation speed is 350 km / h. The samples are taken every 5 m, so it does not perform a detailed monitoring of the geometry of the cable, being able to stop detecting anomalies mainly in height measurements.

RENFE, en conjunto con investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid, ha desarrollado un sistema para medir el desgaste de los cables de contacto, en el cual se mide el descentramiento lateral y la altura de los mismos. Este sistema se caracteriza porque la iluminación de los cables se realiza con cinco emisores láser, las imágenes de los cables se capturan con un conjunto de cámaras enfocadas hacia un sistema de espejos y un sistema de enfoque basado en servomotores. Todo esto hace que sea un sistema complejo y con un alto coste computacional. RENFE, together with researchers from the Polytechnic University of Madrid, has developed a system to measure the wear of the contact cables, in which the lateral runout and the height of them are measured. This system is characterized in that the lighting of the cables is done with five laser emitters, the images of the cables are captured with a set of cameras focused on a mirror system and a focus system based on servomotors. All this makes it a complex system with a high computational cost.

De los sistemas de auscultación vistos anteriormente los que mejores prestaciones tienen son los basados en visión artificial, aunque presentan algunas limitaciones, entre las que se encuentran la baja velocidad de auscultación, el elevado coste y la baja precisión en las medidas. Estas limitaciones quedan solventadas al usar cámaras de línea, mucho más rápidas y con mayor resolución espacial que las cámaras matriciales. Of the auscultation systems seen above, the ones with the best performance are those based on artificial vision, although they have some limitations, among which are the low auscultation rate, the high cost and the low precision in the measurements. These limitations are solved when using line cameras, much faster and with greater spatial resolution than the matrix cameras.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente memoria descriptiva se refiere a un procedimiento y un dispositivo sensor desarrollados para medir, sin contacto físico, el descentramiento lateral y la altura del cable de contacto en líneas férreas. Este procedimiento y dispositivo sensor se caracterizan por conseguir una alta velocidad de auscultación y la realización de las medidas sin necesidad de contacto físico con los cables de contacto. The present specification refers to a method and a sensor device developed to measure, without physical contact, the lateral runout and the height of the contact cable in railway lines. This procedure and sensor device are characterized by achieving a high auscultation rate and carrying out the measurements without the need for physical contact with the contact cables.

La esencia de la invención que aquí se propone está basada en determinar con una exactitud milimétrica la altura y el descentramiento lateral de los cables de contacto, mediante dos cámaras de línea (1), donde la escena o zona (6) en la cual se encuentran dichos cables es iluminada con un foco de iluminación infrarroja (2) situado entre ambas cámaras y enfocado hacia los cables de contacto (5), ver figura 1. The essence of the invention proposed here is based on determining the height and lateral offset of the contact cables with a millimeter accuracy, by means of two line chambers (1), where the scene or zone (6) in which They find said cables are illuminated with an infrared light bulb (2) located between both cameras and focused towards the contact cables (5), see figure 1.

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El uso de un foco de iluminación infrarroja, garantiza el funcionamiento diurno y nocturno del sistema, incluso en condiciones extremas de iluminación ambiental. También hay que tener en cuenta que por normativas de seguridad europeas en la estructura ferroviaria no se puede iluminar en el espectro visible, ya que puede tender a confusión con el sistema de señalización vial. The use of an infrared light source guarantees the day and night operation of the system, even in extreme ambient lighting conditions. It should also be borne in mind that due to European safety regulations in the railway structure it cannot be illuminated in the visible spectrum, as it may tend to be confusing with the road marking system.

A partir de las líneas-imágenes capturadas con las cámaras de línea (1) y la posición relativa entre ellas, se calcula, mediante triangulación, la altura y el descentramiento del cable de contacto (5). From the lines-images captured with the line cameras (1) and the relative position between them, the height and offset of the contact cable (5) is calculated by triangulation.

El procedimiento y dispositivo sensor que se proponen patentar también tiene capacidad de realizar una calibración automática de la ganancia de las cámaras, dependiendo de las condiciones atmosféricas (niebla, nieve, lluvia, iluminación solar). The procedure and sensor device that are proposed to be patented also has the ability to perform an automatic calibration of the camera's gain, depending on the atmospheric conditions (fog, snow, rain, solar lighting).

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS.

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, una hoja de planos en la cual, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: In order to complete the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a descriptive sheet is attached as an integral part thereof, with an illustrative character and non-limiting, the following has been represented:

En la figura 1 se muestra un esquema en bloques donde se representa la ubicación de los componentes del dispositivo sensor (dos cámaras de línea y un foco de iluminación infrarroja) respecto a la zona donde se pueden encontrar los cables de contacto Figure 1 shows a block diagram showing the location of the components of the sensor device (two line cameras and an infrared light source) with respect to the area where the contact cables can be found

MODE OF REALIZATION

A la vista de la figura 1, puede observarse que el dispositivo sensor para medir la altura y el descentramiento lateral de los cables de contacto está constituido por un foco de iluminación infrarroja (2) y dos cámaras de línea (1) que se fijan sobre una barra de metal rígida (8). Las cámaras se deben ubicar de tal forma, que la zona (6) donde se pueden encontrar los cables de contacto (5) se encuentre dentro de sus campos de visión. El foco de iluminación infrarroja (2) se ubica en tal sentido, que el campo de iluminación (7) ilumine toda la zona (6) donde se pueden encontrar los cables de contacto (5). La tarjeta de sincronización (3) es la encargada de dar las órdenes de comienzo de captura a las cámaras (1) y mantener encendido el foco de iluminación (2) durante el tiempo de integración de las mismas. Estas órdenes se emiten a partir de la ubicación del tren en la vía y llegan en forma de pulsos generados en cada vuelta que da la rueda del tren. La tarjeta de captura de imágenes (4) se encuentra conectada al bus PCI del ordenador (9) que actúa como unidad de procesamiento y visualización. Esta tarjeta es la encargada de enviar la información de control a las cámaras, recibir los datos correspondientes a las líneasimágenes capturadas por las cámaras (1) y pasar estos datos a la memoria del ordenador (9) para ser procesados. In view of Figure 1, it can be seen that the sensor device for measuring the height and lateral offset of the contact cables is constituted by an infrared illumination spot (2) and two line cameras (1) that are fixed on a rigid metal bar (8). The cameras must be located in such a way that the area (6) where the contact cables (5) can be found is within their fields of vision. The infrared light bulb (2) is located in such a way that the lighting field (7) illuminates the entire area (6) where the contact wires (5) can be found. The synchronization card (3) is in charge of giving the capture start orders to the cameras (1) and keeping the lighting focus (2) on during the time of integration of the cameras. These orders are issued from the location of the train on the track and arrive in the form of pulses generated at each turn of the train wheel. The image capture card (4) is connected to the PCI bus of the computer (9) that acts as a processing and display unit. This card is in charge of sending the control information to the cameras, receiving the data corresponding to the lines images captured by the cameras (1) and passing this data to the computer memory (9) to be processed.

Cada cámara de línea (1) incorpora un filtro interferencial acoplado a su óptica. La banda de paso de dicho filtro corresponde con la longitud de onda de emisión de los diodos LED´s del foco de iluminación infrarroja (2). El uso del filtro interferencial es con el objetivo de atenuar posibles ruidos provenientes de otras fuentes luminosas. Each line camera (1) incorporates an interference filter coupled to its optics. The pass band of said filter corresponds to the emission wavelength of the LEDs of the infrared illumination bulb (2). The use of the interference filter is with the aim of attenuating possible noise from other light sources.

El procedimiento de medidas se basa en buscar en las líneas-imágenes capturadas las zonas con mayor iluminación, que corresponden al reflejo de la luz emitida por el foco de iluminación infrarroja (2) en los cables de contacto (5), determinar el centro (expresado en coordenadas pixélicas) de cada una de estas zonas con mayor iluminación en ambas líneas-imágenes y con las coordenadas pixélicas determinar la altura y el descentramiento lateral del cable de contacto (5). The measurement procedure is based on searching in the lines-images captured the areas with the greatest illumination, which correspond to the reflection of the light emitted by the infrared illumination bulb (2) in the contact wires (5), to determine the center ( expressed in pixel coordinates) of each of these areas with greater illumination in both lines-images and with the pixel coordinates determine the height and lateral offset of the contact cable (5).

Para aumentar la velocidad de procesamiento del sistema en tiempo real, se realiza un proceso de calibración en el cual se crean dos tablas de calibración una para la altura y otra para el descentramiento lateral. En estas tablas el número de filas se corresponde con el número de píxeles de una de las cámaras de línea y el de columnas se corresponde con el número de píxeles de la otra cámara (generalmente ambas cámaras son iguales). En el contenido de la tabla se almacenan directamente los valores de altura y descentramiento lateral correspondientes a todas las combinaciones posibles entre las coordenadas pixélicas de ambas cámaras. Estas tablas posibilitan obtener directamente los valores de altura y descentramiento lateral, a partir de las coordenadas pixélicas de las cámaras correspondientes a los cables de contacto (5) To increase the processing speed of the system in real time, a calibration process is carried out in which two calibration tables are created one for height and one for lateral offset. In these tables the number of rows corresponds to the number of pixels of one of the line cameras and that of columns corresponds to the number of pixels of the other camera (generally both cameras are equal). The height and lateral offset values corresponding to all possible combinations between the pixel coordinates of both cameras are stored directly in the table. These tables make it possible to obtain the height and lateral offset values directly, from the pixel coordinates of the cameras corresponding to the contact cables (5)

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Claims

1. Sensor device for measuring the height and lateral offset of the contact cables on electric traction rail lines (5), characterized in that the sensor device is composed of two line chambers (1) and an infrared illumination spotlight (2 ).

5 2. Sensor device for measuring the height and lateral offset of the contact cables on electric traction rail lines (5), according to claim 1, characterized in that the lighting of the scene is carried out with an infrared illumination spotlight (2 ) composed of a matrix of LED´s.

3. Sensor device to measure the height and lateral offset of the contact cables in lines

electric traction rail (5) according to claim 1, characterized in that the lighting of the scene 10 is carried out synchronously with the integration time of the line chambers (1).

4. Method for measuring the height and lateral offset of the contact cables on electric traction rail lines (5), using the sensor device of claim 1, characterized by the following steps:

a) Capture the lines-images with the line cameras (1).

15 b) Determine within the lines-images the areas with the greatest illumination, which correspond to the reflection of the light emitted by the infrared illumination bulb (2) in the contact cables (5).

c) Determine the center (expressed in pixel coordinates) of each of the areas with the greatest illumination.

d) Obtain the height and lateral run-off of the contact cables on railway lines of electric traction (5) from the pixel coordinates of the centers of the areas with greater illumination, within the lines-images captured.

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SPANISH OFFICE OF THE PATENTS AND BRAND

Application no .: 200901302

SPAIN

Date of submission of the application: 27.05.2009

Priority Date:

REPORT ON THE STATE OF THE TECHNIQUE

51 Int. Cl.: G01B11 / 04 (2006.01) B60L5 / 24 (2006.01)

RELEVANT DOCUMENTS

Categoría Category: 56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas 56 Documents cited Claims Affected

X X: 14.06.2004, C.A.LUNA et al. "Attenuation of the vibration effects in a 3D coordinates measurement system installed in a railway car". 2004 IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Parma, Italy Junio 14-17, 2004. Recuperado de EPODOC como XP_010727759. 1,3 14.06.2004, C.A.LUNA et al. "Attenuation of the vibration effects in a 3D coordinates measurement system installed in a railway car". 2004 IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Parma, Italy June 14-17, 2004. Recovered from EPODOC as XP_010727759. 1.3

A TO: 2,4 2.4

A TO: 05.11.2002, S. BORROMEO y J L APARICIO. "Automatic systems for wear measurement of contact wire in railways". IECON-2002. Proceedings of the 28th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Sevilla, Spain, NOV. 5-8, 2002; [Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society]. Recuperado de EPODOC como XP_ 010707390. 1-4 05.11.2002, S. BORROMEO and J L APARICIO. "Automatic systems for wear measurement of contact wire in railways". IECON-2002. Proceedings of the 28th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Seville, Spain, NOV. 5-8, 2002; [Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society]. Recovered from EPODOC as XP_ 010707390. 1-4

A TO: ES 2104497 A1 (RED NAC FERROCARRILES ESPAN) 01.10.1997, columna 1, línea 65 – columna 16, línea 56; figuras 1-3. 1-4 EN 2104497 A1 (NAC NETWORK RAILWAY NETWORK) 01.10.1997, column 1, line 65 - column 16, line 56; Figures 1-3. 1-4

A TO: US 2003142297 A1 (CASAGRANDE ETTORE) 31.07.2003, párrafos [0022]-[0046]; figuras 1-3. 1-4 US 2003142297 A1 (CASAGRANDE ETTORE) 31.07.2003, paragraphs [0022] - [0046]; Figures 1-3. 1-4

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:

Fecha de realización del informe 30.03.2012 Date of realization of the report 30.03.2012: Examinador B. Tejedor Miralles Página 1/4 Examiner B. Weaver Miralles Page 1/4

REPORT OF THE STATE OF THE TECHNIQUE

Application number: 200901302

Minimum documentation sought (classification system followed by classification symbols) G01B, B60L Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, terms of

search used) INVENES, EPODOC

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WRITTEN OPINION

Application number: 200901302

Date of Written Opinion: 28.03.2012

Statement

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986): Reivindicaciones Reivindicaciones 2-4 1 SI NO Claims Claims 2-4 1 IF NOT

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986): Reivindicaciones Reivindicaciones 2 y 4 1 y 3 SI NO Claims Claims 2 and 4 1 and 3 IF NOT

The application is considered to comply with the industrial application requirement. This requirement was evaluated during the formal and technical examination phase of the application (Article 31.2 Law 11/1986).

Opinion Base.-

This opinion has been made on the basis of the patent application as published.

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WRITTEN OPINION

Application number: 200901302

1. Documents considered.-

The documents belonging to the state of the art taken into consideration for the realization of this opinion are listed below.

Documento Document: Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date

D01 D01: C. LUNA 14.06.2004 C. MOON 06/14/2004

D02 D02: S. BORROMEO 05.11.2002 S. BORROMEO 05.11.2002

D03 D03: ES 2104497 A1 (RED NAC FERROCARRILES ESPAN) 01.10.1997 ES 2104497 A1 (RED NAC SPANISH RAILWAYS) 01.10.1997

D04 D04: US 2003142297 A1 (CASAGRANDE ETTORE) 31.07.2003 US 2003142297 A1 (CASAGRANDE ETTORE) 07/31/2003

2. Statement motivated according to articles 29.6 and 29.7 of the Regulations for the execution of Law 11/1986, of March 20, on Patents on novelty and inventive activity; quotes and explanations in support of this statement

Claim 1:

Document D01 is considered as the closest state of the art. Said document discloses a sensor for measuring the height and decentralization of the contact cables of electric traction railway lines consisting of two line chambers and an infrared illumination spotlight. Therefore, said claim is not new according to article 6.1 of patent law 11/1986.

Claims 2 and 3:

Claim 2 states that the focus of infrared lighting consists of an array of LEDs. Document D01 differs from the second claim in which it performs the illumination by means of a laser that emits in the infrared spectrum. The technical effect that is achieved with the use of an infra-red spotlight consisting of a matrix of LEDs is to achieve a greater area of illumination and a decrease in the influence of vibrations. The technical problem to solve is how to illuminate the largest possible area of contact cable length. No document has been found in the closest state of the art in which the use of a spotlight with infrared LEDs is disclosed. Therefore, said claim presents novelty and inventive activity according to articles 6.1 and 8.1 of patent law 11/1986.

Claim 3 refers to the illumination of the area being carried out synchronously with the integration time of the line cameras. It is a mere obvious particular execution for a person skilled in the art, since in order for the measurement to be carried out in the most suitable way, such synchronization must occur. Therefore, claim 3 shows lack of inventive activity according to article 8.1 of patent law 11/1986.

Claim 4:

Document D01 is considered as the closest state of the art. Said document discloses a procedure for measuring the height and decentralization of the contact cables of electric traction rail lines, in which the lines-images with the line cameras are captured. It differs from the fourth claim in that the rest of the process steps are not described. A document containing all the steps of the claimed process has not been found in the state of the art. Likewise, it is considered that the differential characteristics do not seem to derive in an evident way from any of the cited documents, either individually or through an evident combination between them. Therefore, said claim presents novelty and inventive activity according to articles 6.1 and 8.1 of patent law 11/1986.