RU8312U1 - Устройство для измерения параметров контактной сети с движущейся дрезины - Google Patents

Abstract

Устройство для измерения параметров контактной сети с движущейся дрезины, содержащее осветитель, фотоприемное устройство, включающее оптическую систему и интегральную многоэлементную фотоматрицу и средство для анализа и отображения информации, в качестве которого использован персональный компьютер, отличающееся тем, что осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, установленным таким образом, что световой поток направлен на площадку износа (трения) контактного провода, фотоприемное устройство содержит N оптических систем и N интегральных многоэлементных фотоматриц, первый выход каждой интегральной многоэлементной фотоматрицы соединен с блоком анализа и отображения информации через электронный блок первичной обмотки информации, а второй выход - через блок измерения интенсивности отраженного светового потока, причем осветитель расположен на крыше дрезины, а фотоприемное устройство - на крыше или под ней.

Description

МПК® B60M1/12

УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ С ДВИЖУЩЕЙСЯ ДРЕЗИНЫ.

, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров: степени износа, зигзага и высоты подвеса как одинарного, так и двойного контактного провода электрифицированного транспорта с движущейся дрезины или трамвая.

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, фотолриемный тракт, выполненный в виде фотоприемника, установленного с возможностью восприятия излучения, отраженного от контактного лровода, 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 грок оздка, сложна в настройке, обладает низкой надежностью, подвержена влияниям вибраций, толчков и других помех, неизбежных при движении.

Наиболее близким ло технической сущности является видеоизмерительное устройство для измерения износа контактной сети , которое выбрано за прототип 2. Данное устройство располагается на крыше вагона и состоит из источника лазерного излучения, оптической системы, выполненной в ВИЛИ HRvy объективов фотоприемного уотройствя включающего в себя фптоприемную линейку и средства анализа и отображения информации в качестве которого использован персональный компьютер, причем измеряемый контактный провод расположен между источником лазерного излучения и фотоприемным устройством .

Данная система реализует теневой метод контроля, при котором световой поток от источника направляется на боковую поверхность исследуемого провода, часть светового потока задерживается проводом, остальная часть лзопадает на фотоприемник. По величине теневого пятна на фотоприемнике

судят о параметрах контактного провода в каждый момент времени. ь

Данное устройство обладает рядом недостатков, поскольку не позволяет

измерять:

размеры контактного провода под узлами подвески; параметры двойного контактного провода;

помимо износа, одновременно зигзаг и высоту подвески контактного провода.

Кроме того, устройство - прототип не позволяет контролировать качество поверхности износа контактного провода, которое характеризуется микрорельефом рабочей поверхности, т.е наличие поджогов, микроуглублений, вызванных, например, недостаточностью смазки , искрением при проезде электровоза и т.п.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение - создание универсальной системы контроля за состоянием контактной сети с движущейся дрезины лишенной вышеназванных недостатков. V Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения износа контактной сети с движуш,ейся дрезины содержаш ем осветитель с оптической системой, фотоприемное устройство включаюш,ее оптическую систему и интегральную многоэлементную фотоматрицу и средство для анализа и отображения информации в качестве которого использован персональный компьютер, в отличие от прототипа, осветитель выполнен линейным снабжен отряжятепем устяноипенным таким образом что спетовой по ток направлен на площадку износа ( трения) контактного провода, фотоприемное устройство содержит N оптических систем сопряженных с N интегральных многоэлементными фотоматрицами, N 2, первый выход каждой интегральной многоэлементной фотоматрицы соединен с блоком анализа и отображения информации через электронный блок первичной обработки информации, а второй выход - через блок измерения интенсивности отраженного светового потока , причем осветитель расположен на крыше дрезины, а фотоприемное устройство на крыше или под ней.

Необходимость в нескольких ( не менее двух) интегральных фотоприемных матрицах определяется следуюш,им.

Во - первых, имеет место значительные изменения положения контактного провода по высоте (порядка 1-2 метров). Для замера этой высоты, особенно в случае нескольких контактных проводов, необходимо иметь несколько измерительных каналов ( см. расчетные формулы).

Во - вторых, в процессе измерения контактный провод не висит неподвижно, а совершает сложное колебательное движение. На это оказывают влияние многие факторы - неравномерность износа контактного провода, направление и сила ветра при измерениях, скорость движения дрезины - лаборатории и состояние рельссвого пути. Это, в свою очередь оказывает влияние на освеш енность износа контактного провода в каждый момент времени и для устойчивого приема отраженного от площадки износа контактного провода луча, необходимо проводить съем оптической информации с разных угловых направлений. Особое значение это имеет при опреде;; ении и анализе качества поверхности площадки трения контактного провода, а также в случае контроля в районе анкерных участков, когда одновременно контролируется четыре и более контактных провода.

Для устойчивого приема световой информации от площадки износа КП при любом ее положении в пространстве, любом количестве ( i) проводов и любом качестве их поверхности в заявляемое устройство введено N ; фотоприймныу уптройствя.

На фиг.1 приведена схема заявляемого устройства при N 2. На фиг. 2 и 3 схема оптических лучей.

Устройство для измерения износа контактной сети с движущейся дрезины размещается в дрезине - лаборатории 1. На крыше дрезины - лаборатории размещается линейный источник света 2 в качестве которого может быть использована галогенная лампа, полупроводниковый излучатель и др. Длина источника света 2 превышает максимально возможное расстояние крайними положениями контактного провода 3. Источник света снабжен отражателем 4, установленным таким образом, что световой поток освещает площадку износа контактного провода. Источник света 2 через контактный провод 3, две оптические системы 5 оптически сопряжен с двумя интегральными фотоприемными матрицами 6, первые выходы которых связаны со входами электронных блоков первичной обработки сигналов 7, и со входами блоков измерения интенсивности отраженного светового потока 8, выходы которых связаны с компьютером 9. Электронный блок первичной обработки сигналов 7 содержит блок выделения и усиления видеосигнала 10, вход которого соединен с выходами интегральных многоэлементных фотоприемных линеек 6, а выход - со входом блока формирования информационного сигнала 11, второй вход которого соединен с первым выходом блока развертки 12, вход которого соединен с выходами интегральных многоэлементных фотоприемных матриц 6. Выход блока формирования информационного сигнала 11 соединен с первым входом блока сопряжения 13 выход которого соединен с компьютером 9. Конкретная реализация электронного

лока первичной обработки сигналов 7 и блока измерения интенсивности отраженного светового потока 8 описана в 3.

Интегральные многоэлементные фотоприемные матрицы 6 с оптическими системами 5 жестко связаны с дрезиной - лабораторией 1 ( располагаются на крыше или внутри салона ), как показано на фиг.1.

отражателем 4 освещает нижнюю поверхность ( площадку износа) контактного провода 3. Две оптические системы 5 направляют лучи света отразившиеся зеркально от блестящей изношенной поверхности контактного провода 3 на две интегральные фотоприемные матрицы 6 и засвечивают определенные их участки. Электронные блоки первичной обработки сигналов 7 обеспечивают развертку фотоприемных матриц 6 и соответствующую обработку видеосигналов для выделения необходимой информации о положении i величине проекции световых пучков, отраженных от контактных проводов. После преобразования в блоке сопряжения 13 электрического сигнала в цифровой код, последний поступает в компьютер 9 для вычисления необходимых данных. Одновременно блоки 8 измеряет амплитудуинтенсивности отраженного светового потока, величина которой зависит от качества поверхности площадки износа контактного провода, и передают информацию о ней в компьютер 9.

Износ, зигзаг и высота подвески контактного провода ( для случая i 2) определяются из соотношения ( см. фиг.2,3 ).

LU 0,5x(LKni+Un2)x H-F Х1 хВ

0,5В

Х1 + Х2

Н F+ Х1+Х2

LU - величина площадки износа ( по величине 1и определяют степень износа юнтактного провода 3)

Lm 1,L кп 2 - величина проекций светового пучка, отраженного контактным проводом, на фотоприемные матрицы 6;

F

F - фокусное расстояние оптической системы 6;

Z - зигзаг;

В - базовая линия ( расстояние между центрами осей оптической системы 6);

Xi и X 2 - расстояние между крайними точками проекций контактного провода на фотоматрицы 6 и оптическими осями оптических систем 5.

Качество поверхности площадки износа определяется из соотношения Где: К i - качество поверхности площадки износа,

А i - амплитуда видеосигнала от i - того провода.

Заявляемое устройство позволяет одновременно фиксировать на экране компьютера ( с выдачей протокола на бумажном носителе или в любой другой форме) такие параметры контактного провода, как износ, зигзаг, высоту подвеса. Кроме того оно позволяет контролировать качество поверхности площадки износа контактного провода с которого осуществляется токосьем. Качество поверхности площадки износа характеризуется микрорельефом рабочей поверхности контактного провода, смазкой, а также наличием выбоин и других дефектов поверхности. При недостатке графитовой смазки оголяются участки чистой меди, что приводит к повышенному износу. Такие участки отражают световой поток от осветителя значительно больше чем нормальные. Это отображается на экране и в выходном протоколе большими значениями амплитуды видеосигнала от i-того провода.

Наличие поджогов, микроуглублений, вызванных, например, электродуговой эрозией, искрением при проезде электровоза приводит к снижен ю отражения светового потока от осветителя и соответственно. Такие участки отображаются на экране и в протоколе меньшими значениями амплитуды видеосигнала чем нормальные.

Кроме дрезины заявляемое устройство может быть установлено на крыше трамвая, электрички и т.д.

К i f ( А i)

Claims (1)

1. Устройство для измерения параметров контактной сети с движущейся дрезины, содержащее осветитель, фотоприемное устройство, включающее оптическую систему и интегральную многоэлементную фотоматрицу и средство для анализа и отображения информации, в качестве которого использован персональный компьютер, отличающееся тем, что осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, установленным таким образом, что световой поток направлен на площадку износа (трения) контактного провода, фотоприемное устройство содержит N оптических систем и N интегральных многоэлементных фотоматриц, первый выход каждой интегральной многоэлементной фотоматрицы соединен с блоком анализа и отображения информации через электронный блок первичной обмотки информации, а второй выход - через блок измерения интенсивности отраженного светового потока, причем осветитель расположен на крыше дрезины, а фотоприемное устройство - на крыше или под ней.