NL2016669A

NL2016669A - Video complete picture of the track geometry.

Info

Publication number: NL2016669A
Application number: NL2016669A
Authority: NL
Inventors: Jagtenberg Hans
Original assignee: Volkerrail Nederland Bv
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2016-10-24
Also published as: NL2016669B1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een meettrein met een optisch systeem met middelen voor het maken van video totaalbeelden van een gebied van de bovenbouw van een spoorweg dat zich recht onder de meettrein bevindt. In het gebied van een lens bevindt zich een enkele lichtbalk, ter weerszijden daarvan bevinden zich twee lichtbalken. Van een extra lichtbalk schijnt de lichtbundel door een lichtdoorlatend venster in de lichtdichte behuizing.The invention relates to a measuring train with an optical system with means for making video total images of an area of the superstructure of a railway that is located directly below the measuring train. A single light bar is located in the area of a lens, two light bars on either side thereof. From an additional light beam, the light beam shines through a light-transmitting window in the light-tight housing.

Description

Video totaalbeeld van de spoorgeometrie.Video overall picture of the track geometry.

De kwaliteit van de spoorgeometrie van de bovenbouw van het, bijvoorbeeld Nederlandse, spoorwegnet voor vervoer van 3 personen en/of goederen wordt periodiek gemeten. De geassocieerde informatie wordt verkregen uit meetdata, welke wordt geproduceerd behulp van meettreinen en wisselinspectievoertuigen voor het geautomatiseerd meten van de spoorgeometrie van de bovenbouw van de spoorbaan. Door ) voortgaande technische ontwikkelingen wordt het populaire schouwen op afstand, waarbij de schouwende persoon (de zgn. analist) op kantoor vanaf een beeldscherm, in tijd ontkoppeld, de schouw doet, steeds verder verbeterd en uitgebreid.The quality of the rail geometry of the superstructure of the, for example Dutch, rail network for transporting 3 people and / or goods is measured periodically. The associated information is obtained from measurement data, which is produced using measurement trains and switch inspection vehicles for the automated measurement of the track geometry of the superstructure of the railway track. Due to ongoing technical developments, the popular remote viewing, whereby the viewing person (the so-called analyst) at the office from a screen, disconnected in time, does the inspection, is constantly improved and expanded.

De met de meettrein en wisselinspectievoertuig verkregen 3 data moet de spoorwegbeheerder in staat stellen de volgende defecten en spoorstaafonderbrekingen te vinden via schouwen op afstand: 1. Ontbrekende bevestigingsmiddelen met vaststelling van type; 2. plaats van een elektrische scheidingslas; ) 3. uitbrokkelingen; 4. scheuren; 5. indrukkingen (zoals kogelgaatjes); 6. slip / brandplekken.The data obtained with the measurement train and points inspection vehicle must enable the railway manager to find the following defects and rail interruptions via remote inspection: 1. Missing fasteners with determination of type; 2. location of an electric separation weld; 3. crumbles; 4. cracks; 5. impressions (such as bullet holes); 6. slip / burn marks.

De meettrein moet de correcte meetdata onafhankelijk van 3 verschillende weersomstandigheden kunnen verkrijgen. Deze weersomstandigheden zijn: buitentemperaturen tussen -20 en +40 °C; regen tot een intensiteit van 27 mm/uur; mist of sneeuwval met een zicht van minimaal 100 m; zo lang de spoorweg niet in een dichte sneeuwlaag ligt; zowel bij nacht als bij dag, vrij ) van invloed van licht uit de omgeving (dus een opname gemaakt in de nacht of op een zonnige dag of zwaarbewolkte dag levert dezelfde resultaten).The measurement train must be able to obtain the correct measurement data independently of 3 different weather conditions. These weather conditions are: outside temperatures between -20 and +40 ° C; rain up to an intensity of 27 mm / hour; fog or snowfall with a visibility of at least 100 m; as long as the railroad is not in a thick layer of snow; both by night and by day, free) from the influence of light from the environment (so a shot made at night or on a sunny day or overcast day produces the same results).

Er wordt mede gebruik gemaakt van met een camera gemaakte videobeeldopnamen die op een beeldscherm kunnen worden 3 gepresenteerd als een foto of film van de spoorweg of deel ervan, zodat op het beeldscherm een zo goed mogelijk met de werkelijkheid overeenstemmende indruk wordt gegeven aan de analist. Dit stelt eisen aan de door het beeldscherm geboden beeldkwaliteit zowel bij het afspelen als film, als bij het ) bekijken van individuele, stilstaande beelden.Use is also made of video image recordings made with a camera that can be presented on a screen as a photograph or film of the railway or part thereof, so that the screen is given the analyst as closely as possible to reality. This places demands on the image quality offered by the screen, both during playback and film, and when viewing individual still images.

De videobeeldopname moet zodanig kunnen worden getoond op het beeldscherm dat een goede visuele inspectie mogelijk is. De beelden dienen scherp te zijn. Wanneer een beeldopname wordt samengesteld uit de opnamen van twee of meer camera's, dienen de beelden van deze camera's uitgelijnd te worden, zodat dezelfde plek wordt getoond. De videobeeldopname moet goed zijn bij elke rijsnelheid tot ongeveer 100 km/u voor de vrije baan en tot ongeveer 50 km/u op een wissel en dient zich te lenen voor geautomatiseerde beeldherkenning (visual edging technology), zoals onderdelen herkenning, schade herkenning, degradatie herkenning.The video image recording must be able to be displayed on the screen in such a way that a good visual inspection is possible. The images must be sharp. When an image recording is made from the recordings of two or more cameras, the images from these cameras must be aligned so that the same location is displayed. The video image recording must be good at any driving speed up to approximately 100 km / h for the free lane and up to approximately 50 km / h on a switch and must be suitable for automated image recognition (visual edging technology), such as component recognition, damage recognition, degradation recognition.

Een complicerende factor is de meettrein die tijdens het rijden slingerende, stampende en rollende bewegingen maakt doordat de rijwielen verend zijn opgehangen. Montage van het meetsysteem aan het onafgeveerde deel van de meettrein, zoals de wielassen sluit deze bewegingen uit, echter is niet altijd mogelijk of wenselijk, bijvoorbeeld doordat trillingsproblemen worden geïntroduceerd. Bij montage van het meetsysteem aan het afgeveerde gedeelte van de meettrein, zoals de wagenbodem, dient rekening te worden gehouden met bijvoorbeeld in- en uitveren van de wielophanging, waardoor bijvoorbeeld de afstand en kijkhoek tussen het meetsysteem (zoals camera's en lampen) en het te fotograferen spoor en ballastbed continu varieert.A complicating factor is the measurement train that makes swinging, pounding and rolling movements while driving because the bicycles are suspended in a suspension manner. Mounting the measuring system on the non-sprung part of the measuring train, such as the wheel axles, excludes these movements, but it is not always possible or desirable, for example because vibration problems are introduced. When mounting the measuring system on the sprung part of the measuring train, such as the floor of the vehicle, allowance must be made, for example, for the wheel suspension to spring in and out, so that, for example, the distance and viewing angle between the measuring system (such as cameras and lamps) and the photographing track and roadbed varies continuously.

Voor het video totaalbeeld dient ook te worden voldaan aan de volgende eisen: in een enkelvoudige beeldopname de beide spoorstaven van het wissel inclusief de dwarsliggers; de beeldopname moet een breedte vastleggen minimaal gelijk de breedte van een standaard dwarsligger (met andere woorden minimaal 2,6 meter); de beeldopname mag zijn samengesteld uit beeldopnamen van verscheidene camera's; de beeldopname moet worden gemaakt vanuit de camerapositie recht boven de spoorstaven en de dwarsligger; kleuren- of zwart/wit beelden; een resolutie van minimaal 1,0x1,0 mm van het object, bijvoorbeeld een pixelmaat maximaal 0,7 mm.For the video total image, the following requirements must also be met: in a single image recording, the two rails of the switch including the sleepers; the image capture must record a width at least equal to the width of a standard sleepers (in other words at least 2.6 meters); the image recording may be composed of image recordings from various cameras; the image must be taken from the camera position directly above the rails and the sleeper; color or black / white images; a resolution of a minimum of 1.0 x 1.0 mm of the object, for example a pixel size of a maximum of 0.7 mm.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een video totaalbeeld waarmee aan de bovenstaande eisen wordt voldaan op betrouwbare, duurzame, betaalbare, milieuvriendelijke en reproduceerbare wijze 3 Daartoe wordt één of meer van het volgende voorgesteld: een digitale matrix camera (zgn. area camera) of line scan camera; een camera van CMOS of CCD type; minimaal of precies één of twee camera's, bij voorkeur van lijnscan type en/of kleuren type; camera pixelmaat minimaal 10 of 14mu m (mu = micro ) = 1 miljoenste); de camera hangt verticaal recht boven een spoorstaaf en/of is verticaal neerwaarts gericht; de camera is gericht op een door een lichtelement op de bovenbouw van de spoorweg geprojecteerde lichtlijn; de lichtlijn is continu vanaf het ene naar het andere uiteinde van een dwarsligger; 3 het op een deel van de bovenbouw, bijvoorbeeld railkop en eventueel railvoet, geprojecteerde deel van de lichtlijn is verschaft door een enkel lichtelement en het deel van de lichtlijn aan de ene of beide zijden ervan door een dubbel lichtelement; een lichtelement maakt een lichtlijn in hoofdzaak ) van gelijke lengte als het lichtelement; het gebied van, bijvoorbeeld recht onder of boven, of in bovenaanzicht gezien naast of rondom, een cameralens bevat minder lichtelementen dan het gebied ernaast; een lange lichtbalk, bijvoorkeur minimaal 2 meter lang, bijvoorbeeld ongeveer 2,30 meter lang 3 en/of ongeveer even lang als een dwarsligger; een korte lichtbalk in hoofdzaak gecentreerd op de lange lichtbalk, bij voorkeur minimaal 0,75 meter en/of maximaal 1,50 meter lang, bijvoorbeeld ongeveer 1 meter lang; de lange en korte lichtbalk op gelijk niveau; opzij van de lange lichtbalk een extra ) lichtbalk, bij voorkeur op lager of hoger niveau, bij voorkeur minimaal 10 cm en/of maximaal 70 cm hoger of lager, bijvoorbeeld hoger dan de bovenkant van de lange lichtbalk; de extra lichtbalk heeft een lengte minimaal 25% of 50% korter dan die van de korte lichtbalk en/of minimaal 10% of 25% van de lengte 3 van de korte lichtbalk, bijvoorbeeld een lengte tussen 10 en 30 of 50 centimeter; de lange en korte lichtbalk staan op een gemeenschappelijke, op de spoorweg geprojecteerde, lichtlijn op de spoorweg gericht; de extra lichtbalk verbreedt het door de lange lichtbalk verlichte gebied van de spoorweg met minimaal 15 centimeter; de op de spoorweg geprojecteerde lichtlijn van de extra lichtbalk ligt in lijn met en/of overlapt gedeeltelijk 3 met de lichtlijn van de lange lichtbalk; de extra lichtbalk is dubbel uitgevoerd, bij voorkeur met een wederzijdse tussenruimte van minimaal 5 cm en/of maximaal 15 of 25 cm, bijvoorbeeld gelijk aan die tussen de lange en korte lichtbalk, bij voorkeur met de lichtbundels op een gemeenschappelijk ) gebied gericht; de lichtbundel van de extra lichtbalk valt voor ten minste een deel, bij voorkeur minimaal 25% of 50%, door een lichtdoorlatend venster in de naar boven en/of naar opzij rondom lichtdichte behuizing waarin de camera' s en lichtbalken zijn opgenomen; het venster staat onder een hoek tussen 20 en 3 75 graden ten opzichte van de horizontaal; de lichtbalken bevatten LED's; een balk bevat LED's in een ééndimensionaal patroon; een balk bevat minimaal 20 (bijvoorbeeld 26) LED's per 200 millimeter balklengte; de LED's zijn van SMD-type en/of power type (bijvoorbeeld minimaal 300 of 500 mA, zoals ongeveer ) 700 mA) en/of parabolisch type; iedere LED geeft wit- of witblauw licht; een balk is uitgerust met een zich op afstand van de LED's bevindende lens, bij voorkeur Fresnellens; de camera kijkt verticaal of recht (of onder een hoek van maximaal 10 of 20 graden met de verticaal) naar beneden en/of tussen 3 de lange en korte lichtbalk door (de spleetbreedte ertussen bedraagt minimaal 5 centimeter en maximaal 15 of 25 centimeter; het vrije uiteinde van de lens (bijvoorbeeld groothoeklens) van de camera hangt ongeveer (bijvoorbeeld maximaal 5 of 10 centimeter hoger of lager) op gelijk niveau met de lens van ) de extra lichtbalk en/of op een niveau boven het niveau van de lange lichtbalk, bij voorkeur minimaal 10 of 20 centimeter hoger; de camera's hebben maximaal 30% en minimaal 5% beeldoverlap; het overlapgebied van de camera's is wederzijds uitgelijnd; de lengterichting van de lichtbalken staat 3 loodrecht op die van de spoorstaaf; de lichtbalken strekken zich horizontaal uit; een, bij voorkeur iedere, lichtbalk levert een niet-divergerende en/of niet-convergerende lichtbundel, bijvoorbeeld in hoofdzaak parallelle lichtbundel, bijvoorbeeld minimaal 10 en/of maximaal 50 millimeter breed, zoals ongeveer 30 millimeter; de gemeenschappelijke lichtlijn heeft een breedte minimaal 10 en/of maximaal 50 millimeter, 3 bijvoorbeeld ongeveer 30 millimeter (bijvoorbeeld in rusttoestand van de trein); de op een gemeenschappelijke lichtlijn gerichte stralenbundels zijn zodanig wederzijds gericht dat bij verticale afstandvariatie tussen railkop en lichtbalk, bijvoorbeeld door in- en uitveren van de ) veerophanging van de treinwielen, over een slag van bijvoorbeeld minimaal 10 en/of maximaal 40 centimeter, bijvoorbeeld ongeveer 20 centimeter, de gemeenschappelijke lichtlijn beperkt in breedte varieert, bijvoorbeeld over maximaal 10 of 20 millimeter, bij voorkeur waarbij de breedte 3 van de lichtlijn maximaal is in de rusttoestand van de trein; de lichtbalken en camera's zijn in een wederzijds vaste stand gemonteerd, bij voorkeur vast aan de trein, bijvoorbeeld onder de wagenbodem; in het gebied recht onder de camera ontbreken de extra lichtbalken en de korte lichtbalk; een lichtbalk is ) een zgn. LED line light; een lichtbalk is een lineaire lichtbron; een lichtbalk heeft zijn lichtbundel in hoofdzaak verticaal gericht; twee lichtbalken lopen parallel naast elkaar en/of hun lichtbundels zijn op hetzelfde gebied gericht. 3 De bijgaande tekening toont één van de vele tot de uitvinding behorende uitvoeringen.The object of the invention is to provide a video total image with which the above requirements are met in a reliable, durable, affordable, environmentally-friendly and reproducible manner 3 To this end, one or more of the following is proposed: a digital matrix camera (so-called area camera) ) or line scan camera; a camera of CMOS or CCD type; at least or precisely one or two cameras, preferably of line scan type and / or color type; camera pixel size at least 10 or 14 mu m (mu = micro) = 1 millionth); the camera hangs vertically straight above a rail and / or is oriented vertically downwards; the camera is aimed at a light line projected on the superstructure of the railroad by a light element; the light line is continuous from one end of the cross member to the other; 3 the part of the light line projected onto a part of the superstructure, for example rail head and possibly rail foot, is provided by a single light element and the part of the light line on one or both sides thereof by a double light element; a light element makes a light line substantially of the same length as the light element; the area of, for example, right below or above, or viewed in top view next to or around, a camera lens contains fewer light elements than the adjacent area; a long light beam, preferably at least 2 meters long, for example about 2.30 meters long 3 and / or about the same length as a sleeper; a short light beam substantially centered on the long light beam, preferably a minimum of 0.75 meters and / or a maximum of 1.50 meters long, for example approximately 1 meter long; the long and short lightbar at the same level; an extra light beam on the side of the long light beam, preferably at a lower or higher level, preferably at least 10 cm and / or at most 70 cm higher or lower, for example higher than the top of the long light beam; the additional light beam has a length at least 25% or 50% shorter than that of the short light beam and / or at least 10% or 25% of the length 3 of the short light beam, for example a length between 10 and 30 or 50 centimeters; the long and short light bars are on a common light line projected onto the railroad; the additional light beam widens the area of the railway illuminated by the long light beam by at least 15 centimeters; the light line of the additional light beam projected on the railroad is in line with and / or partially overlaps with the light line of the long light beam; the additional light beam is of double design, preferably with a mutual space of at least 5 cm and / or at most 15 or 25 cm, for example equal to that between the long and short light beam, preferably with the light beams directed at a common area; the light beam from the additional light beam falls at least in part, preferably at least 25% or 50%, through a light-transmitting window in the upward and / or laterally surrounding light-tight housing in which the cameras and light bars are accommodated; the window is at an angle between 20 and 3 75 degrees to the horizontal; the light bars contain LEDs; a beam contains LEDs in a one-dimensional pattern; a beam contains at least 20 (for example 26) LEDs per 200 millimeter beam length; the LEDs are of SMD type and / or power type (for example at least 300 or 500 mA, such as approximately) 700 mA) and / or parabolic type; each LED gives white or white blue light; a beam is equipped with a lens remote from the LEDs, preferably Fresnel lens; the camera looks down vertically or straight (or at an angle of no more than 10 or 20 degrees with the vertical) and / or between 3 long and short light bars (the gap width between them is a minimum of 5 centimeters and a maximum of 15 or 25 centimeters; free end of the lens (for example, wide angle lens) of the camera hangs approximately (for example, a maximum of 5 or 10 centimeters higher or lower) at the same level as the lens of the extra light bar and / or at a level above the level of the long light bar, preferably at least 10 or 20 centimeters higher; the cameras have a maximum of 30% and a minimum of 5% image overlap; the overlap area of the cameras is mutually aligned; the longitudinal direction of the light bars is perpendicular to that of the rail; the light bars extend horizontally; a, preferably each, light beam provides a non-diverging and / or non-converging light beam, for example substantially parallel light beam, for example a minimum of 10 and / or a maximum of 50 millimeters wide, such as approximately 30 millimeters; the common light line has a width of at least 10 and / or at most 50 millimeters, 3 for example about 30 millimeters (for example in the train's idle state); the beam beams directed at a common light line are mutually oriented such that with vertical distance variation between rail head and light beam, for example by springing in and out the spring suspension of the train wheels, over a stroke of, for example, a minimum of 10 and / or a maximum of 40 centimeters, for example approximately 20 centimeters, the common light line varies in width, for example by a maximum of 10 or 20 millimeters, preferably wherein the width 3 of the light line is maximum in the train's resting state; the light bars and cameras are mounted in a mutually fixed position, preferably fixed to the train, for example under the car floor; in the area directly below the camera the extra light bars and the short light bar are missing; is a light bar) a so-called LED line light; a light bar is a linear light source; a light beam has its light beam directed substantially vertically; two light bars run parallel to each other and / or their light beams are aimed at the same area. 3 The accompanying drawing shows one of the many embodiments of the invention.

Fig. 1 toont in vooraanzicht de spoorweg met op afstand daarboven de lichtdichte behuizing met daarin gemonteerd de lange lichtbalk met gecentreerd op afstand daarachter (dus niet ) zichtbaar en daarom gestippeld weergegeven) de korte lichtbalk, daarboven de twee camera's en verder naar opzij op gelijk niveau met de camera's de extra lichtbalken en ook zijn gestippeld getekend de lichtbundels van de lichtbalken en de zichthoeken van de camera's 3 Fig. 2 toont het bovenaanzicht van fig. 1 voor de lichtbalken en camera's c. In het gebied van een lens bevindt zich een enkele lichtbalk, ter weerszijden daarvan bevinden zich twee lichtbalken.FIG. 1 shows in front view the railroad with at a distance above it the light-tight housing mounted therein the long light beam with centered at a distance behind (therefore not) visible and therefore shown in dotted lines) the short light beam, above the two cameras and further to the side at the same level with the cameras have the extra light bars and the light beams of the light bars and the viewing angles of the cameras are also shown in dotted lines 3 Fig. 2 shows the plan view of FIG. 1 for the light bars and cameras c. A single light bar is located in the area of a lens, two light bars on either side thereof.

Fig. 3 toont de lichtdichte behuizing met gestippeld weergegeven een extra lichtbalk L waarvan de lichtbundel door een lichtdoorlatend venster v schijnt. De rijrichting is met 3 pijl P aangegeven.FIG. 3, the light-tight housing with a dotted line shows an additional light bar L whose light beam shines through a light-transmitting window v. The direction of travel is indicated by 3 arrow P.

Fig. 4 toont de lichtbalken en camera's gemonteerd in de behuizing, van bovenaf in de behuizing kijkend. Goed is te zien dat de extra lichtbalken dubbel uitgevoerd zijn.FIG. 4 shows the light bars and cameras mounted in the housing, looking into the housing from above. It is clear to see that the extra light bars have a double design.

Fig. 5 toont de van twee parallel naast elkaar lopende ) lichtbalken afkomstige lichtbundels die een gemeenschappelijke lichtlijn vormen die wordt geprojecteerd op de spoorweg en in breedte varieert over de slaghoogte s wegens in- en uitveren tijdens rijden van de meettrein. In rusttoestand van de trein is de op de spoorweg geprojecteerde lijnbreedte maximaal 3 (niveau r op de halve slaghoogte s, welke positie r bijvoorbeeld de bovenkant van het ballastbed voorstelt) , bij in- en uitveren beweegt de wagenbodem w dichter naar respectievelijk verder van niveau r. De horizontale pijl geeft de rijrichting aan.FIG. 5 shows the light beams coming from two light beams running parallel to each other and forming a common light line that is projected on the railroad and varies in width across the stroke height due to springing in and out while driving the measurement train. In the train's idle state, the line width projected onto the railroad is a maximum of 3 (level r at half stroke height s, which position r represents, for example, the top of the ballast bed), when springing in and out, the carriage floor w moves closer to or further from level. r. The horizontal arrow indicates the driving direction.

Fig. 6 toont het lichtspectrum van de voorkeurs LED. ) Tot de uitvinding behoren vele uitvoeringen. Een maatregel vormt, individueel of in de combinatie met andere maatregelen zoals hier geopenbaard, de uitvinding, eventueel in combinatie met één of meer van de andere hier geopenbaarde maatregelen, individueel of in de combinatie met andere maatregelen,. 3 Zodoende is het bedoeld dat hierin een basis is voor iedere maatregel individueel, separaat van de combinatie waarin deze hier is geopenbaard, om zelfstandig of willekeurig in combinatie met één of meer andere hier geopenbaarde maatregelen, de basis te vormen voor een octrooiconclusie.FIG. 6 shows the light spectrum of the preferred LED. Many embodiments belong to the invention. A measure forms, individually or in combination with other measures as disclosed herein, the invention, optionally in combination with one or more of the other measures disclosed here, individually or in combination with other measures. Thus, it is intended that herein be a basis for each measure individually, separately from the combination in which it is disclosed here, to independently or randomly in combination with one or more other measures disclosed herein, form the basis for a patent claim.

Claims

Measuring train with an optical system with means for making video total images of an area of the superstructure of a railroad that is located directly below the measuring train.