RU6173U1 - Система для контроля параметров проводов контактной сети - Google Patents

Abstract

1. Система для контроля параметров проводов контактной сети, содержащая осветитель, установленный на крыше вагона-лаборатории, оптически сопряженный через контактный провод с блоками приема, первичной обработки, анализа и отображения информации, и устройство для определения высоты подвеса контактного провода, отличающаяся тем, что осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, в качестве блока приема информации использована оптоэлектронная головка, содержащая оптическую систему в виде объектива и интегральную многоэлементную фотоприемную матрицу, а в качестве блока анализа и отображения информации использован компьютер.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что фотоприемная матрица выполнена одномерной, в виде линейки.3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве устройства для определения высоты подвеса контактного провода использованы эталоны, жестко закрепленные на пантографе выгона-лаборатории.4. Система по пп.1-3, отличающаяся тем, что эталоны представляют собой фрагменты контактного провода с заранее заданной величиной площадки износа.5. Система по пп.1-4, отличающаяся тем, что отражатель осветителя имеет в сечении форму параболы.6. Система по пп.1-4, отличающаяся тем, что отражатель имеет в сечении сложную форму, состоящую из полуокружности, переходящей в параболу.7. Система по пп.1-4, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена плоским зеркальным отражателем, оптически сопряженным с контактным проводом и оптоэлектронной приемной головкой.

Description

СИСТЕМА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОВОДОВ

КОПТАКТПОЙ СЕТИ.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения таких параметров проводов контактной сетиэлектрифицированного транспорта, как износ, высота подвеса, а также величина зигзага.

Известно устройство 1 для измерения износа контактной сети, содержащее барабан с зеркальными гранями, установленными с возможностью восприятия излучения от лазера и передачи его на контактный провод, фотоприемный тракт, выполненный в виде фотоприемника, установленного с возможностью восприятия излучения, отраженного от контактного провода, узла формирования эталонного импульса и блока деления, причем фотоприемный тракт дополнен тремя фотоприемниками, подключенным к входам сумматора, выходы которого соединены с входом блока деления. Известное устройство обладает рядом недостатков, основным из которых является низкая точность измерений, обусловленная наличием механически и кинематически связанных элементов системы, обеспечивающих сканирование лучом лазера области расположевшя контактного провода. Конструкция громоздка, сложна в настройке, обладает низкой надежностью, подвержена влияниям вибраций, толчков и других помех, неизбежных при движении. Кроме того, при сканировании со скоростью 1000 м/сек и при движении вагона - лаборатории со скоростью 60 км/час повторно сканирующий луч лазера вернется к крайнему проводу только через 0,002 сек. За это время вагон пройдет около 0,035 метров. Такая величина мертвой зоны не позволяет выявить все дефекты и считать подобный контроль достаточным.

М Ж В60М1/12

ВЫСОТЫ подвеса проводов и телевизионную камеру, соединенную через волоконно - оптический световод с объективом, масштабный преобразователь к входам которого подключены датчик высоты подвеса проводов и выход телекамеры, а волоконно - оптический световод представляет собой преобразователь линейного изображения в линейно - растровое. Данное устройство выбрано за прототип.

Прототип обладает рядом недостатков. При использовании телевизионной камеры с двухмерными многострочными фотоприемниками полностью воспринимается общая картина. Однако, она несет много избыточной информации и для выделеноия нужной информации необходима ЭВМ с большим объемом памяти и высоким быстродействием. Необходима быстродействуюп1;ая память с объемом от единиц и более мегабайт. Низкая скорость опроса кадра распространенный телевизионных преобразователей с частотой равной 50Гц (период 0,02 сек) приводит к большой динамический погрешности, т.е. к большому шагу измерений вдоль контактного провода - до 300 мм при скорости вагона лаборатории 60 км/час. Это не позволяет выявить все дефекты и считать подобный контроль достаточным. Кроме того, ввиду естественного разброса темновых сигналов и фоточувствительности вдоль строк и между строками телевизионной камеры, также снижается точность полученных результатов. Известное устройство позволяет определять только износ контактного провода и высоту его подвеса, но не дает информации о угле отклонения контактного провода от продольной оси плоскости вагона - лаборатории.

Целью создания полезной модели является устранение указанных недостатков, а именно повышеиме точности, расширение фзшкциональных возможностей и производительности системы, упроп1,ение ее конструкции и повышение надежности эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что в системе для контроля параметров проводов контактной сети содержащей осветитель, установленный на крыше вагона - лаборатории и оптически сопряженный через контактный проV ч V. -.

вод с блоками приема, первичной обработки, анализа и отображения информации и устройство для определения высоты подвеса контактного провода, осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, в качестве блока приема информации использована оптоэлектронная головка, содержащая оптическую систему в виде объектива и интегральную многоэлементную фотоприемную матрицу (линейку), в качестве блока анализа и отображения информации использован компьютер, а в качестве устройства для определения высоты подвеса - эталоны, жестко закрепленные на пантографе вагона - лаборатории, причем эталоны представляют собой фрагменты контактного провода с заранее заданной величиной площадки износа. Кроме того, цель достигается тем, что отражатель имеет в сечении форму параболы. Поставленная цель может быть достигнута тем, что отражатель имеет в сечении сложную форму, состоящую из полуокружности переходящей в параболу. Система для контроля параметров проводов контактной сети может быть снабжена плоским зеркальным отражателем, оптически сопряженным с контактным проводом и оптоэлектронной головкой.

На фр1г.1 представлена схема заявляемой системы; на фиг. 2 -один из вариантов ее выполнения ; на фиг. 3 - схема движения оптических лучей; на фиг. 4 - вид В фиг. 3 в 5 еличенном масштабе.

Система для контроля параметров проводов контактной сети размещается в вагоне - лаборатории 1. На крыше вагона размещается линейный источник света 2 в качестве которого может быть использована галогенная лампа. Длина источника света 2 превышает максимально возможное расстояние между крайними положениями контактного провода 3. Отражатель 4 линейного источника света 2 установлен таким образом, что световой поток падает на площадку износа контактного провода 3 под углом близким к прямому. С этой целью отражатель может иметь в сечении параболическую форму и соответственно ориентирован. Данная форма дает хорошую направленность светового потока и проста в изготовлении. Однако, она имеет значительные габариты. Отражатель 4 может иметь в сечении сложную форму - полуокружность переходяшую в параболу. Данная форма имеет меньшие габариты и более онтимальную диаграмму направленности светового потока. Однако, она менее технологична. Источник света 2 через контактный провод 3 оптически связан с оптоэлектронной головкой 5, представляющей собой оптическую систему, выполненную в ввде объектива 6 и интегральную многоэлементную фотоприемную линейку 7. Оптическая связь контактного провода 3 и оптоэлектронной головки 5 может быть непосредственной, ( в случае установления ее внутри вагона, через отверстие в крыше вагона) или через зеркальный отражатель 8 установленный на оптическом пути светового пучка от контактного провода до оптоэлектронной головки 5 ( в случае размещения последней на крыше вагона - лаборатории 1). Выход оптоэлектронной головки 5 связан со входом электронного блока первичной обработки сигналов 9, выход которого связан с компьютером 10. Конкретная реализация электронного блока первичной обработки сигналов 9 является известной и описана, например, в 3 . На пантографе 11 вагона 1 закреплены два выносных кронштейна 12 на каждом из которых жестко закреплены эталонные элементы 13, представляющие собой фрагменты контактного провода с заранее заданной величиной плошадки износа. Электронный блок первичной обработки сигналов 9 содержит блок выделения и усиления видеосигнала 14, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной линейки 7, а выход - со входом блока формирования информационного сигнала 15, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки 16, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной линейки 7. Выход блока формирования информационного сигнала 15 соединен с первым входом блока сопряжения 17 выход которого соединен с компьютером 10.

Заявляемая система работает следующим образом. При движении вагона лаборатории 1 световой поток от источника света 2 освешает нижнюю поверхность ( площадку износа) контактного провода 3. Лучи света, отразившись зеркально от блестящей изношенной поверхности контактного провода 3, пройдя

через отверстие в крыше вагона, попадают через оптическую систему 6 оптоэлектро1шой головки 5 на интегральную многоэлементную фотоприемную линейку 7 и засвечивают определенный ее участок. В одном из вариантов исполнения заявляемого устройства возможно применение зеркального отражателя 8 , направляющего световой поток на оптоэлектронную головку 5, расположенную на крыше вагона - лаборатории 1. В этом случае отпадает необходимость в выполнении отверстия в крыше вагона. Электронный блок первичной обработки сигналов 9 обеспечивает развертку интегральной многоэлементной фотоприемной линейки 7 и соответствующую обработку видеосигнала для выделения необходимой информации о положении и величине проекции световых пучков, отраженных от контактного провода ( или проводов ) и эталонов. После преобразования в блоке сопряжения 17 электрического сигнала в цифровой код, последний поступает в компьютер 10 для вычисления необходимых данных. Так, по величине проекции светового пучка, отраженного контактным проводом, получают ршформацию о величине (Ьк.п.) плошадки износа. Информацию о высоте подвеса контактного провода 3 получают по величине проекции светового пучка, отраженного эталоном (Ьэ), либо по расстоянию между проекциями световых пучков, отраженных эталонами (L э 1,2), в случае использования 2-х и более эталонов. Известно, что подвеска контактного провода между опорами осуществляется под углом к плоскости, проходящей через продольную ось таким образом, что проекция подвески на железнодорожное полотно представляет собой зигзаг. Это делается с целью уменьшения износа токосьемника электровоза контактным проводом. Угол отклонения контактного провода от направления движения в горизонтальной плоскости (угол зигзага), на каждом конкретном участке , определяется по величине отклонения центра проекции светового пучка отраженного контактным проводом от нулевого положения, соответствующего центральной продольной оси вагона-лаборатории Таким образом, в каждый момент времени на шггегральной многоэлементной фотоприемной линейке 7 имеется информация о

степени износа контактного провода: И к.п. f ( L к.п.), о высоте повеса контактного провода: Н к.п f(L э), о величине положения (загзага): Т з f ( fe). Кроме того, по величине проекции светового пучка, отраженного эталоном происходит постоянный самоконтроль системы и коррекция данных, в случае отклонения значения Ьэ от заданной.

Информация с фотоприемной линейки 7 после обработки и преобразования в электронном блоке первичной обработки сигналов 9 поступает на компьютер 10, где производятся вычисления указанных величин. Результаты вычислений записываются в память, в базу данных, а также выводятся на дисплей и на печать. Происходит постоянный визуальный контроль с экрана дисплея текущего состояния контактного провода, внесение результатов измерения в базу данных и выдача полз енных результатов на бумажном носителе в виде протоколов.

Благодаря применению заявляемой системы возможно осуществление полного контроля состояния контактного провода, т.е. величины его износа, высоты подвеса и зигзага. Система проста по конструкции и проста в эксплуатации. Отсутствие кинематически связанных и движущихся элементов повышает ее надежность и точность. Повыщению точности измерения способствует также постоянная самокоррекция системы по величине проекции светового пучка, отраженного эталоном ( эталонами).

Claims (7)

1. Система для контроля параметров проводов контактной сети, содержащая осветитель, установленный на крыше вагона-лаборатории, оптически сопряженный через контактный провод с блоками приема, первичной обработки, анализа и отображения информации, и устройство для определения высоты подвеса контактного провода, отличающаяся тем, что осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, в качестве блока приема информации использована оптоэлектронная головка, содержащая оптическую систему в виде объектива и интегральную многоэлементную фотоприемную матрицу, а в качестве блока анализа и отображения информации использован компьютер.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что фотоприемная матрица выполнена одномерной, в виде линейки.

3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве устройства для определения высоты подвеса контактного провода использованы эталоны, жестко закрепленные на пантографе выгона-лаборатории.

4. Система по пп.1-3, отличающаяся тем, что эталоны представляют собой фрагменты контактного провода с заранее заданной величиной площадки износа.

5. Система по пп.1-4, отличающаяся тем, что отражатель осветителя имеет в сечении форму параболы.

6. Система по пп.1-4, отличающаяся тем, что отражатель имеет в сечении сложную форму, состоящую из полуокружности, переходящей в параболу.

7. Система по пп.1-4, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена плоским зеркальным отражателем, оптически сопряженным с контактным проводом и оптоэлектронной приемной головкой.