NL2016670B1 - Video oppervlaktebeelden van een spoorstaaf. - Google Patents

Abstract

Een meettrein met een optisch systeem met middelen voor het maken van beeldopnamen van het bovenvlak van de kop van de spoorstaaf (r) van de bovenbouw van een spoorweg dat zich recht onder de meettrein bevindt. In de lichtdichte behuizing zijn gemonteerd per spoorstaaf twee LED line lights (l) met gecentreerd op afstand daartussen de bijbehorende camera (c). De line lights (l) verlichten van de rail (r) het bovenvlak over de gehele breedte en de camera (c) ziet de gehele breedte van dit bovenvlak. De camera (c) bezit een lens met een brandpuntsafstand van 50 mm.

Description

De kwaliteit van de spoorgeometrie van de bovenbouw van het, bijvoorbeeld Nederlandse, spoorwegnet voor vervoer van 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.

De met de meettrein en wisselinspectievoertuig verkregen 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.

De meettrein moet de correcte meetdata onafhankelijk van 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).

Er wordt mede gebruik gemaakt van met een camera gemaakte videobeeldopnamen die op een beeldscherm kunnen worden 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.

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.

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.

Van het bovenvlak van de rail dient voor visuele inspectie op een beeldscherm een zwart-wit of kleurenbeeld getoond te kunnen worden zodat vroegtijdig squats kunnen worden ontdekt, zodat met een zekerheid van minimaal 95% een defect van 4,0 mm wordt ontdekt waarvan de locatie met een onnauwkeurigheid van 1 mm wordt bepaald.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een beeldopname van het bovenvlak van de railkop waarmee aan de bovenstaande eisen wordt voldaan op betrouwbare, duurzame, betaalbare, milieuvriendelijke en reproduceerbare wijze.

Het effect van de uitvinding is dat in de beeldopname het rijvlak helder en duidelijk zichtbaar is tegen een donkere achtergrond en alle overige bestanddelen van de bovenbouw van de spoorbaan tot de donkere achtergrond behoren. Dit effect is ongevoelig voor treinbeweging. Dit effect is bereikt door de optimale combinatie van belichting, camera instelling en onderlinge plaatsing van de onderdelen.

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 het rijvlak ofwel bovenvlak van de spoorstaaf geprojecteerde lichtlijn; de lichtlijn wordt verschaft door twee lichtelementen; een lichtelement maakt een lichtlijn in hoofdzaak van gelijke lengte als het lichtelement; de camera is, bij voorkeur centraal, geplaatst tussen twee lichtelementen; een lichtelement is een lichtbalk of balk; een lichtbalk bevat 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; het vrije uiteinde van de lens (bijvoorbeeld groothoeklens) van de camera hangt op een niveau boven het niveau van de lange lichtbalk, bij voorkeur minimaal 10 of 20 centimeter hoger; de lengterichting van de lichtbalken staat 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; een lichtlijn is 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, 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 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; een lichtbalk is een zgn. LED line light; een lichtbalk is een lineaire lichtbron; een lichtbalk heeft zijn lichtbundel in ongeveer 30 graden op de verticaal gericht; twee lichtbalken lopen parallel naast elkaar en/of hun lichtbundels zijn op hetzelfde gebied gericht.

De bijgaande tekening toont één van de vele tot de uitvinding behorende uitvoeringen.

Fig. 1 toont in zijaanzicht en Fig. 2 in vooraanzicht de spoorweg met op afstand daarboven de lichtdichte behuizing (niet zichtbaar) met daarin gemonteerd per spoorstaaf r twee LED line lights 1 met gecentreerd op afstand daartussen de bijbehorende camera c. Van de rail r zijn het bovenvlak en de railvoet weergegeven door twee parallelle horizontale lijnen. De meettrein beweegt voorwaarts volgens pijl v. De line lights 1 verlichten het bovenvlak over de gehele breedte en de camera ziet de gehele breedte van dit bovenvlak.

De camera bezit een lens met een brandpuntsafstand van 50 mm. De lens van de camera bevindt zich 550 mm, de lens van de LED line lights 340 mm boven het bovenvlak van de rail. De lichtsensor (één lijn van 1024 pixels) van de camera heeft een pixelmaat 10 of 14 mu meter. Belichtingstijd tussen 2 en 30 mu s. Diafragma camera F2.8 . De line lights maken een hoek van 30 graden met de verticaal. De camera kijkt verticaal naar beneden en staat gecentreerd recht boven de spoorstaaf.

Fig. 3 toont de lichtdichte behuizing. De rijrichting is met pijl P aangegeven.

Fig. 4 toont de van de twee wederzijds parallelle light lines afkomstige lichtbundels die een gemeenschappelijke lichtlijn vormen die wordt geprojecteerd op het rijvlak 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 het spoorstaaf rijvlak geprojecteerde lijnbreedte maximaal (niveau r op de halve slaghoogte s) , bij in- en uitveren beweegt de wagenbodem w dichter naar respectievelijk verder van niveau r. De horizontale pijl geeft de rijrichting aan.

Fig. 5 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,. 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.

Claims (37)

1. Meettrein met een optisch systeem met middelen voor het maken van beeldopnamen van het bovenvlak van de kop van de spoorstaaf van de bovenbouw van een spoorweg dat zich recht onder de meettrein bevindt.

2. Meettrein volgens conclusie 1, het optische systeem omvat een digitale matrix camera (zgn. area camera) of line scan camera.

3. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een camera van CMOS of CCD type.

4. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat minimaal of precies één of twee camera's, bij voorkeur van lijnscan type en/of kleuren type.

5. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een camera met pixelmaat minimaal 10 of 14mu m (mu = micro = 1 miljoenste).

6. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een camera die hangt verticaal recht boven een spoorstaaf en/of is verticaal neerwaarts gericht.

7. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, van het optische systeem is de camera gericht op een door een lichtelement op het rijvlak ofwel bovenvlak van de spoorstaaf geprojecteerde lichtlijn.

8. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem verschaft een lichtlijn die wordt verschaft door twee lichtelementen.

9. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een lichtelement dat een lichtlijn maakt in hoofdzaak van gelijke lengte als het lichtelement.

10. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een camera die, bij voorkeur centraal, geplaatst is tussen twee lichtelementen

11. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een lichtelement dat een lichtbalk of is .

12. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een lichtbalk die LED's bevat.

13. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een lichtbalk die bevat LED's in een ééndimensionaal patroon.

14. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een lichtbalk die bevat minimaal 20 (bijvoorbeeld 26) LED's per 200 millimeter lichtbalklengte.

15. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat LED's en deze LED's zijn van SMD-type en/of power type, bijvoorbeeld minimaal 300 of 500 mA, zoals ongeveer 700 mA en/of parabolisch type.

16. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, iedere LED geeft wit- of witblauw licht.

17. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een lichtbalk die is uitgerust met een zich op afstand van de LED's bevindende lens, bij voorkeur Fresnellens.

18. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat een met een camera geassocieerde lens en het vrije uiteinde van de lens, bijvoorbeeld groothoeklens, van de camera hangt op een niveau boven het niveau van de lange lichtbalk, bij voorkeur minimaal 10 of 20 centimeter hoger.

19. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, het optische systeem omvat lichtbalken en de lengterichting van de lichtbalken staat loodrecht op die van de spoorstaaf.

20. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, de lichtbalken strekken zich horizontaal uit.

21. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, een, bij voorkeur iedere, lichtbalk levert een niet-divergerende en/of niet-convergerende lichtbundel, bijvoorbeeld in hoofdzaak parallelle lichtbundel.

22. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, een lichtlijn is minimaal 10 en/of maximaal 50 millimeter breed, zoals ongeveer 30 millimeter.

23. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, de gemeenschappelijke lichtlijn heeft een breedte minimaal 10 en/of maximaal 50 millimeter, bijvoorbeeld ongeveer 30 millimeter, bijvoorbeeld in rusttoestand van de trein.

24. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, 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 van de lichtlijn maximaal is in de rusttoestand van de trein.

25. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, de lichtbalken en camera's zijn in een wederzijds vaste stand gemonteerd, bij voorkeur vast aan de trein, bijvoorbeeld onder de wagenbodem.

26. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, een lichtbalk is een zgn. LED line light.

27. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, een lichtbalk is een lineaire lichtbron.

28. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, een lichtbalk heeft zijn lichtbundel onder ongeveer 30 graden op de verticaal gericht.

29. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, twee lichtbalken lopen parallel naast elkaar en/of hun lichtbundels zijn op hetzelfde gebied gericht.

30. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het meetsysteem is gemonteerd aan het onafgeveerde deel van de meettrein, zoals de wielassen.

31. Meettrein volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het meetsysteem is gemonteerd aan het afgeveerde gedeelte van de meettrein, zoals de wagenbodem.

32. Werkwijze van schouwen van de bovenbouw van het spoorwegnet voor vervoer van personen en/of goederen met toepassing van de meettrein volgens één van conclusies 1-31, de geassocieerde informatie wordt verkregen uit meetdata, welke wordt geproduceerd behulp van de meettrein en de schouwende persoon (de zgn. analist) doet op afstand op kantoor vanaf een beeldscherm, in tijd ontkoppeld, de schouw.

33. Werkwijze volgens conclusie 32, waarbij door middel van de met de meettrein verkregen data één of meer van de volgende defecten en spoorstaafonderbrekingen worden gevonden: - Ontbrekende bevestigingsmiddelen met vaststelling van type; - plaats van een elektrische scheidingslas; - uitbrokkelingen; - scheuren; - indrukkingen (zoals kogelgaatjes); - slip / brandplekken.

34 . Werkwijze volgens conclusie 32 of 33, er wordt mede gebruik gemaakt van met een camera gemaakte videobeeldopnamen die op een beeldscherm kunnen worden gepresenteerd als een foto of film van de spoorweg of deel ervan.

35. Werkwijze volgens één van de voorgaande werkwijzeconclusies, waarbij een beeldopname wordt samengesteld uit de opnamen van twee of meer camera's, waarbij de beelden van deze camera' s uitgelijnd met elkaar worden, zodat dezelfde plek wordt getoond.

36. Werkwijze volgens één van de voorgaande werkwijzeconclusies, waarbij een videobeeldopname gemaakt wordt bij een rijsnelheid tot ongeveer 100 km/u voor de vrije baan en/of tot ongeveer 50 km/u op een wissel.

37 Werkwijze volgens één van de voorgaande werkwijzeconclusies, door de optimale combinatie van belichting, camera instelling en onderlinge plaatsing van de onderdelen wordt gezorgd dat in de beeldopname het rijvlak helder en duidelijk zichtbaar is tegen een donkere achtergrond en alle overige bestanddelen van de bovenbouw van de spoorbaan tot de donkere achtergrond behoren.