RU7948U1 - Устройство для измерения параметров контактного провода - Google Patents

Abstract

1. Устройство для измерения параметров контактного провода, содержащее осветитель, оптически сопряженный через контактный провод с блоками приема, первичной обработки, анализа и отображения информации, отличающееся тем, что осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, блок приема информации состоит по меньшей мере из двух оптоэлектронных головок, каждая из которых содержит оптическую систему в виде объектива и интегральную многоэлементную фотоприемную матрицу (линейку), блок первичной обработки информации содержит блок выделения и усиления видиосигнала, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной линейки, а выход - с блоком формирования информационного сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной (матрицы) линейки, выход блока формирования информационного сигнала соединен с первым входом блока сопряжения, выход которого соединен с блоком анализа и отображения информации, в качестве которого использован компьютер.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между оптоэлектронными головками определяется из соотношенияL=D/N,где D - максимально возможный диапозон отклонения положения контактного провода от продольной оси (зигзаг):N - число оптоэлектронных головок.3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что осветитель расположен на крышке вагона-лаборатории, а оптоэлектронные головки расположены на крыше вагона-лаборатории или внутри него.4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оптоэлектронные головки и осветитель распологаются на пантографе то

Description

МПК в 60 Ml/12

УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОГО

Техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров: степени износа, зигзага и высоты подвеса как одинарного, так и двойного контактного провода сети электрифицированного транспорга.

Известно устройство 1 для измерения износа контактного провода, 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 расположения 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

ПРОВОДА

,

мертвой зоны не позволяет выявить все дефекты и считать подобный контроль достаточным.

Наиболее близким к заявляемому устройству являетсйч Устройство дЛйПизмёрения износа контактного провода 2, содержащее осветитель, датчик 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 выделения нужной информации необходима сложная обработка на ЭВМ с большим объемом памяти и высоким быстродействием. Необходима бьютродействуюш.ая память с объемом от десятков и более мегабайт. Низкая скорость опроса кадра распространенный телевизионных преобразователей с частотой равной 60Гц ( период 0,02 сек) приводит к большой динамической погрешности, т.е. к большому шагу измерений вдоль контаетного провода - до 0,3м при скорости вагона - лаборатории 60 км/час. Это не позволяет выявить все дефекты и считать подобный контроль достаточным. Кроме того, ввиду естественного разброса тем новых 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, причем для определения последней в устройстве - прототипе предусмотрен дополнительный датчик высоты, связанный с токоприемником. Это усложняет конструкцию и снижает ее надежность.

Известно, что подвеска контактного провода опорами осущствляется 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 токосъемника электровоза при трении контактным проводом. Величина зигзага доходит до ± 600 мм относительно центра между рельсами. Прототип не позволяет измерять эту величину.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение точности,расширение функциональных

возможностей за счет одновременного измерения износа, зигзага и высоты подвеса контактного провода, повышение производительности устройства и надежности эксплуатации, упрощение его конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения параметров контактного провода содержащем осветитель, оптически сопряженный через контактный провод с блоками приема, первичной обработки, анализа и отображения информации, осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, блок приема информации состоит по меньшей мере из двух оптоэлектронных головок, каждая из которых содержит оптическую систему в виде объектива и интегральную многоэлементную фотоприемную матрицу (линейку), в качестве блока анализа и отображения информации использован компьютер.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что расстояние между оптоэлектронными головками определяется из соотношения

где: D - максимально возможный диапазон склонения положения контаетного провода от продольной оси (зигзаг),

N - число оптоэлектронных головок.

L D/ N

оптоэлектронные головки расположены на крыше вагона - лаборатории или внутри него.

В другом варианте исполнения заявляемого устройства оптоэлекгронные головки и осветитель располагаются на пантографе токоприемника.

Теоретически, для горизонтально висящего провода достаточно одной оптоэлекгронной головки. Однако, на практике положение контактного провода в пространстве не определено. Во - nepBbix, имеет место значительный разброс положения контаггного провода по высоте - на железной дороге в пределах 6500 - 6800 ыы ( в диапазоне ).

Во вторых, в npoijecce иэмерения относительно двмшшегося вагона контактный провод не висит неподвижно, а совершает сложное колебательное движение. На это оказывают влияние многие факторы состояние рельсового пути и полотна дороги, неравномерность износа контактного провода, направление и сила ветра при измерениях, скорость вагона - лаборатории. Это, в свою очередь оказывает влияние на освещенность площадки износа контактного провода в каждый момент времени. Кроме того, для устойчивого приема отраженного от площадки износа контактного провода светового потока, необходима фотолинейка большой длины, сопоставимой с шириной вагона. Однако, выпускаемые промышленностью фстолинейки имеют значительно меньшую длину. Для устойчивого приема световой информации от площадки износа КП при любом ее положении в пространстве в заявляемое устройство введено N оптоэлектрониых головок ( по меньшей мере две ).

На фиг.1 приведена схема заявляемого устройства; на фиг. 2 схема оптических лучей. На фиг 3 - схема, поясняющая определение параметров контатного провода.

линейный источник света 2 в качестве которого может быть использована галогенная пампа. Длина источника света 2 превышает максимапьно возможное расстояние между крайними положениями контактного провода 3. Источник света снабжен отражателем 4. Источник света 2 через контаетный провод 3 оптически связан с N ( но не менее двух ) оптоэпектронными головками 5, представляющими собой оптическую систему, выполненную в виде объектива 6 и интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы (линейки) 7. Выход оптоэлектронной головки 5 связан со входом элеюронного блока первичной обработки сигналов 8, выход которого связан с компьютером 9. Электронный блок первичной обработки сигналов 8 содержит блок выделения и усиления видеосигнала 10, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы (линейки) 7, а выход - со входом блока формирования информационного сигнала 11. второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки 12, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной матрицы матрицы (линейки) 7. Выход блока формирования информационного сигнала 11 соединен с первым входом блока сопряжения 13 выход которого соединен с компьютером 9. Оптоэлектронные головки могут быть жестко связаны с вагоном лабораторией 1 ( располагаться на крыше или внутри вагона ), как показано на фиг.1. Другим вариантом исполнения заявляемого устройства является случай, когда оптоэлекгронные головки располагаются на пантографе 14, . Оба варианта исполнения, хотя и имеют одинаковые функциональные возможности, но обладают своими достоинствами и недостатками. При расположении оптоэпекгронных головок 5 на крыше или внутри вагона 1, для опредепения высоты подвеса контактного провода необходимо дпя компенсации болтанки пантографа использовать два сигнала, что усложняет программу

обработки информации, т.к. необходимо вводить поправку на отклонение от номинала.

При расположении оптоэлектронных головок на пантографе (токоприемнике) 14 происходит автоматическое отслеживание изменения высоты подвеса контатного провода, что исключает необходимость введения поправок, однако, оптоэлектронные головки находятся под высоким напряжением, что требует организации высоковольтной гальванической развязки между ними и блоками обработки и регистрации результатов, с которыми взаимо ствует оператор - контролер.

Заявляемое устройство работает следующим образом. При движении вагона - лаборатории 1 световой поток от источника света 2 освещает нижнюю поверхность ( площадку износа ) контактного провода 3. Лучи света, отразившись зеркально от блестящей изношенной поверхности контактного провода 3, попадают через оптическую систему 6 оптоэлектронной головки 5 на одну из интегральных многоэлементных фотоприемных линеек 7 и засвечивают определенный ее участок. Электронный блок первичной обработки сигналов 8 обеспечивает развертку интегральной многоэлементной фотоприемной (матрицы) линейки 7 и соответствующую обработку видеосигнала для выделения необходимой информации о положении и величине проекции световых пучков, отраженных от контактного провода ( или проводов ). После преобразования в блоке сопряжения 13 электрического сигнала в цифровой код, последний поступает в компьютер 9 для вычисления необходимых данных. В случае двух оптоэлектронных головок, высота и зигзаг определяются из соотношения (см. фиг 2 , 3):

Н - F

1к:п2 )

F

0.5 В Х1 +Х2 Н F + Х1 + Х2 где: 1..и - плоицадка износа ( по величине площадки износа 1и Ьпрезделяют износ контаюного провода ), 1,.кп1, 1кп2 - Е3€5личи1на проенсций светового пучка, отраженного контаетным проводом, на инт€3 гра.льную фотоприемную матрицу , Н - высота подвеса контактного провода относительно фотоматрицы, F фокусное расстояние оптических систем 6 оптоэлектронных головок 5 , Z - зигзаг, 3 -- базовая линия ( расстояние между центрами осем оптических истем 6 ), Х-1 и Xz - расстояния между крайними точками проекции контактного на фотоматрицу и оптическими осями оптических систем 6. Источники информации, принятые во внимание: 1.Авторское свидспвльство СССЛ- № 1766727. 2.Авторское свидетельство СССР № 921900 - прототип. 3.Системы технического зрения . СпраЕзочник ( В.А. Сырямкин, Е1С.Титов, Ю .Г.Якуи.1енков, Р.М.Галиулин и др.) Под обш,. ред. В.И. Сырямкина и Е,С.Титова - Томск, МГП Раско издательства « Радио и связь , 1993, с. 36 132.

Claims (4)

1. Устройство для измерения параметров контактного провода, содержащее осветитель, оптически сопряженный через контактный провод с блоками приема, первичной обработки, анализа и отображения информации, отличающееся тем, что осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, блок приема информации состоит по меньшей мере из двух оптоэлектронных головок, каждая из которых содержит оптическую систему в виде объектива и интегральную многоэлементную фотоприемную матрицу (линейку), блок первичной обработки информации содержит блок выделения и усиления видиосигнала, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной линейки, а выход - с блоком формирования информационного сигнала, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки, вход которого соединен с выходом интегральной многоэлементной фотоприемной (матрицы) линейки, выход блока формирования информационного сигнала соединен с первым входом блока сопряжения, выход которого соединен с блоком анализа и отображения информации, в качестве которого использован компьютер.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между оптоэлектронными головками определяется из соотношения
L=D/N,
где D - максимально возможный диапозон отклонения положения контактного провода от продольной оси (зигзаг):
N - число оптоэлектронных головок.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что осветитель расположен на крышке вагона-лаборатории, а оптоэлектронные головки расположены на крыше вагона-лаборатории или внутри него.

4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оптоэлектронные головки и осветитель распологаются на пантографе токоприемника.