RU86912U1

RU86912U1 - MEASURING AND ANALYTICAL COMPLEX "TECHNICAL VISION SYSTEM" FOR MONITORING THE CURRENT SURVEY PROCESS

Info

Publication number: RU86912U1
Application number: RU2009117264/22U
Authority: RU
Inventors: Павел Георгиевич Тюрнин; Сергей Михайлович Соколов; Андрей Александрович Богуславский; Виктор Васильевич Сазонов; Олег Всеволодович Трифонов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2009-09-20

Abstract

1. Измерительно-аналитический комплекс «Система технического зрения» для контроля процесса токосъема, включающий устройства фиксации зрительных данных о процессе взаимодействия контактной сети и токоприемников, устройство записи зрительных данных, системный блок электронно-вычислительной машины с устройством ввода зрительных данных и математическим обеспечением, а также дисплей и принтер, подключенные к системному блоку, отличающийся тем, что системный блок электронно-вычислительной машины содержит блок обработки информации, включающий модуль выделения образа пантографа в изображениях, полученных от устройств фиксации зрительных данных, модуль определения вертикальных смещений рамы и полоза токоприемника, модуль выделения образов зоны искрения и дуговых вспышек с привязкой по времени, модуль расчета величин отклонения силы взаимодействия от номинала в контакте полоз-токоприемник, модуль запроса данных о текущем положении комплекса к системе счисления пути, модуль отображения данных контроля с привязкой к путевым координатам системы счисления пути, а в качестве устройств фиксации зрительных данных о процессе взаимодействия контактной сети и токоприемников используют видеокамеры с прогрессивной разверткой и частотой кадров от 25 до 200 Гц. ! 2. Измерительно-аналитический комплекс по п.1, отличающийся тем, что в качестве устройства записи зрительных данных используют видеокамеру или видеомагнитофон.1. The measuring and analytical complex "Technical Vision System" for monitoring the current collection process, including devices for fixing visual data on the process of interaction between the contact network and current collectors, a device for recording visual data, a system unit of an electronic computer with a visual data input device and mathematical software, and also a display and a printer connected to the system unit, characterized in that the system unit of the electronic computer includes an information processing unit, including a module for extracting a pantograph image in images obtained from visual data fixation devices, a module for determining vertical displacements of a frame and a current collector skid, a time-based module for extracting images of a spark zone and arc flashes, a module for calculating the values of the deviation of the interaction force from the nominal value in a skid-current collector contact , a module for requesting data on the current position of the complex to the number system of the path, a module for displaying control data with reference to the path coordinates of the number system of the path, and as A number of devices for fixing visual data on the process of interaction between the contact network and current collectors use progressive-scan cameras with a frame rate of 25 to 200 Hz. ! 2. The measuring and analytical complex according to claim 1, characterized in that a video camera or video recorder is used as a device for recording visual data.

Description

Полезная модель относится к устройствам для исследования процессов токосъема, а именно, к устройству контроля процесса токосъема по качеству динамического взаимодействия токоприемника подвижного состава с контактной подвеской, и может быть использована на железнодорожном транспорте.The utility model relates to devices for studying current collection processes, namely, to a device for monitoring the current collection process by the quality of the dynamic interaction of the current collector of a rolling stock with contact suspension, and can be used in railway transport.

Известно устройство для контроля процесса токосъема путем регистрации искрения токоприемника, включающее оптическую систему, фотоприемник, регистратор, логический элемент ИЛИ и фильтр верхних частот (см. SU, 815501, G01D 9/00, 1981)A device is known for monitoring the current collection process by detecting the spark of a current collector, including an optical system, a photodetector, a recorder, an OR gate, and a high-pass filter (see SU, 815501, G01D 9/00, 1981)

Недостаток известного устройства состоит в том, что контроль токосъема осуществляется только по одному показателю - искрение токоприемника, что не дает полной картины процесса токосъема.A disadvantage of the known device is that the control of current collection is carried out according to only one indicator - sparking of the current collector, which does not give a complete picture of the process of current collection.

Известно также техническое решение, относящееся к технике контроля качества взаимодействия контактного провода и токоприемников электроподвижного состава, в котором используют в качестве антенны изолированный протяженный проводник из цветного металла, проложенный вдоль контактной подвески. Проводник улавливает энергию высокочастотных колебаний от каждого искрения между контактным проводом и токоприемником. Радиоизлучения детектируют, фильтруют и ограничивают по нижнему уровню. Полученный контрольный сигнал подвергают анализу по числу пиковых значений за заданный интервал времени и по промежуткам времени между пиковыми значениями, на основании которых фиксируют одиночные дуговые вспышки и помехи. Далее проводят анализ числа дуговых вспышек и интервалов времени между ними и с учетом температуры окружающего воздуха осуществляют разграничение причин нарушения токосъема. (RU №2249511, В60М 1/12, 2005.04.10).A technical solution is also known related to the quality control technique for the interaction of the contact wire and current collectors of the electric rolling stock, in which an isolated, extended non-ferrous metal conductor laid along the contact suspension is used as an antenna. The conductor captures the energy of high-frequency oscillations from each spark between the contact wire and the current collector. Radio emissions are detected, filtered and limited to a lower level. The obtained control signal is subjected to analysis by the number of peak values for a given time interval and by the time intervals between peak values, based on which single arc flashes and noise are recorded. Next, an analysis is made of the number of arc flashes and the time intervals between them and, taking into account the ambient temperature, a distinction is made between the causes of current collection disturbances. (RU No. 2249511, B60M 1/12, 2005.04.10).

Недостатком известного технического решения является то, что качество токосъема определяется лишь наличием контакта между полозом токоприемника и контактного провода, фиксирует только точки отрыва (нарушение контакта) токоприемника путем регистрации зоны искрения и дуговых вспышек. Данный метод оценки качества токосъема не показывает динамику взаимодействия системы контактный провод-токоприемник и не дает полной оценки качества токосъема, преимуществ или недостатков конструкции исследуемых токоприемников и контактных подвесок.A disadvantage of the known technical solution is that the quality of current collection is determined only by the presence of contact between the runner of the current collector and the contact wire, it only fixes the breakaway points (contact failure) of the current collector by registering the sparking zone and arc flashes. This method of assessing the quality of current collection does not show the dynamics of the interaction of the contact wire-current collector system and does not give a complete assessment of the quality of current collection, advantages or disadvantages of the design of the studied current collectors and contact suspensions.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является измерительно-аналитический комплекс «Система технического зрения» для контроля процесса токосъема, включающий устройство фиксации зрительных данных о процессе взаимодействия контактной сети и токоприемников, в качестве которых используют телевизионные камеры, устройство записи зрительных данных, системный блок электронно-вычислительной машины с устройством ввода данных и математическим обеспечением, и подключенные к системному блоку электронно-вычислительной машины дисплей и принтер (см. Н.В.Миронос и др. «Исследование токосъема на базе системы технического зрениям, Вестник ВНИИЖТ, 2005, №5, стр.44-47).The closest technical solution to the claimed one is the measuring and analytical complex "Vision System" for monitoring the current collection process, including a device for fixing visual data on the process of interaction between the contact network and current collectors, which are used as television cameras, a device for recording visual data, and an electronic a computer with a data input device and software, and connected to the system unit of the electronic computer for display and printer (see N.V. Mironos et al. “Study of current collection based on the technical vision system, Vestnik VNIIZhT, 2005, No. 5, p. 44-47).

Указанный измерительно-аналитический комплекс «Система технического зрения» для контроля процесса токосъема позволяет фиксировать и обрабатывать информацию о процессе токосъема. Контроль токосъема охватывает вертикальные колебания токоприемника и контактного провода, а также процессы искрения и дугообразования. Данные показатели отражают картину токосъема, из которой возможно получение динамических критериев ее оценки: среднее и среднеквадратическое отклонение контактного нажатия, максимальный размах вертикальных перемещений точки контакта, коэффициент отрыва токоприемника.The specified measuring and analytical complex "Technical Vision System" for monitoring the current collection process allows you to record and process information about the current collection process. Current collection control covers vertical oscillations of the current collector and contact wire, as well as sparking and arcing processes. These indicators reflect the picture of the current collection, from which it is possible to obtain dynamic criteria for its assessment: the average and standard deviation of the contact pressing, the maximum range of vertical movements of the contact point, the coefficient of separation of the current collector.

Однако в известном комплексе не учитывается длительность процесса искрения, что отрицательно влияет на полноту характеристик процесса токосъема, а соответственно и на точность контроля токосъема.However, the known complex does not take into account the duration of the sparking process, which negatively affects the completeness of the characteristics of the current collection process, and, accordingly, the accuracy of monitoring the current collection.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности контроля токосъема, а также расширение функциональных возможностей измерения.The technical result of the claimed utility model is to increase the accuracy of current collection control, as well as expanding the measurement functionality.

Указанный технический результат достигается тем, что в измерительно-аналитическом комплексе «Система технического зрения» для контроля процесса токосъема, включающем устройства фиксации зрительных данных о процессе взаимодействия контактной сети и токоприемников, устройство записи зрительных данных, системный блок электронно-вычислительной машины с устройством ввода зрительных данных и математическим обеспечением, а также дисплей и принтер, подключенные к системному блоку, последний содержит блок обработки информации, включающий модуль выделения образа пантографа в изображениях, полученных от устройств фиксации зрительных данных, модуль определения вертикальных смещений рамы и полоза токоприемника, модуль выделения образов зоны искрения и дуговых вспышек с привязкой по времени, модуль расчета величин отклонения силы взаимодействия от номинала в контакте полоз-токоприемник, модуль запроса данных о текущем положении комплекса к системе счисления пути, модуль отображения данных контроля с привязкой к путевым координатам системы счисления пути, а в качестве устройств фиксации зрительных данных о процессе взаимодействия контактной сети и токоприемников используют видеокамеры с прогрессивной разверткой и частотой кадров от 25 до 200 Гц.The specified technical result is achieved by the fact that in the measuring and analytical complex “System of technical vision” for monitoring the current collection process, including devices for fixing visual data on the process of interaction between the contact network and current collectors, a device for recording visual data, a system unit of an electronic computer with a device for inputting visual data and software, as well as a display and printer connected to the system unit, the latter contains an information processing unit, including a pantograph image extraction module in images received from visual data fixing devices, a module for determining the vertical displacements of the frame and the current collector skid, a time-based module for isolating the images of the spark zone and arc flashes, a module for calculating the deviation of the interaction force from the nominal value in the skid-current collector contact, a module for requesting data on the current position of the complex to the number system of the path, a module for displaying control data with reference to the path coordinates of the number system of the path, and as The systems for capturing visual data on the process of interaction between the contact network and current collectors use progressive-scan cameras with a frame rate of 25 to 200 Hz.

При этом в качестве устройства записи зрительных данных может быть использована видеокамера или видеомагнитофон.At the same time, a video camera or a VCR can be used as a device for recording visual data.

Включение в системный блок измерительно-аналитического комплекса указанных выше вычислительно-управляющих модулей, а также использование в качестве устройств фиксации зрительных данных о процессе взаимодействия контактной сети и токоприемников видеокамер с прогрессивной разверткой и частотой кадров от 25 до 200 Гц, позволяет учесть все характеристики, влияющие на точность измерения при осуществлении контроля процесса токосъема, в том числе и длительность процесса искрения.The inclusion in the system unit of the measuring and analytical complex of the above computing and control modules, as well as the use of visual data on the process of interaction between the contact network and the current collectors of progressive-scan cameras with a frame rate of 25 to 200 Hz, can take into account all the characteristics that affect on the measurement accuracy when monitoring the current collection process, including the duration of the sparking process.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведен общий вид устройства.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows a General view of the device.

Измерительно-аналитический комплекс «Система технического зрения» для контроля процесса токосъема включает устройства фиксации зрительных данных о процессе взаимодействия контактной сети и токоприемников, в качестве которых используют видеокамеры 1 с прогрессивной разверткой и частотой кадров от 25 до 200 Гц, устройство 2 записи зрительных данных, например, видеомагнитофон, системный блок 3 электронно-вычислительной машины (ЭВМ) с устройством 4 ввода зрительных данных (ввода аналогового видеосигнала или канал ввода цифровых видеоданных) и математическим обеспечением. Системный блок 3 ЭВМ содержит блок обработки информации 5, включающий модуль 6 выделения образа пантографа в изображениях, полученных от устройств 1 фиксации зрительных данных, модуль 7 определения вертикальных смещений рамы и полоза токоприемника, модуль 8 выделения образов зоны искрения и дуговых вспышек с привязкой по времени, модуль 9 расчета величин отклонения силы взаимодействия от номинала в контакте полоз-токоприемник, модуль 10 запроса данных о текущем положении комплекса к системе счисления пути, модуль 11 отображения данных контроля с привязкой к путевым координатам системы счисления пути. Комплекс содержит также дисплей 12 и принтер 13, подключенные к системному блоку 3.The measuring and analytical complex "Technical Vision System" for monitoring the current collection process includes devices for fixing visual data on the process of interaction between the contact network and current collectors, which are used as cameras 1 with progressive scan and a frame frequency of 25 to 200 Hz, device 2 for recording visual data, for example, a VCR, a system unit 3 of a computer (computer) with a device 4 for inputting visual data (input analog video signal or channel for inputting digital video data) and software. The computer system unit 3 contains an information processing unit 5, including a module 6 for extracting a pantograph image in images received from visual data fixing devices 1, a module 7 for determining vertical frame displacements and a current collector skid, module 8 for allocating time-domain spark arcing and arc flash images , module 9 for calculating the deviation of the interaction force from the nominal value in the contact of the skid-current collector, module 10 for requesting data about the current position of the complex to the number system of the path, module 11 for displaying counter data la-bound track coordinate dead reckoning system. The complex also contains a display 12 and a printer 13 connected to the system unit 3.

Измерительно-аналитический комплекс «Система технического зрениям для контроля процесса токосъема с токопроводящих линий энергоснабжения электроподвижного состава (ЭПС) работает следующим образом.The measuring and analytical complex "Technical Vision System for monitoring the process of current collection from conductive power lines of electric rolling stock (EPS) works as follows.

Видеокамеры 1 с прогрессивной разверткой фиксируют зрительные данные о процессе взаимодействия контактной сети и токоприемников во время движения электроподвижного состава. Полученное видеоизображение передается в системный блок 3 ЭВМ. Параллельно может производиться запись изображения в устройстве 2, представляющего собой либо видеокамеру с кассетой, либо видеомагнитофон.Video cameras 1 with progressive scan capture visual data on the process of interaction of the contact network and current collectors during the movement of electric rolling stock. The resulting video image is transmitted to the computer system unit 3. At the same time, the image can be recorded in the device 2, which is either a video camera with a cassette, or a VCR.

Реконструкция (аппроксимация) фактического движения токоприемника выполняется с использованием дискретных рядов Фурье. Выбираются представительные отрезки временных рядов, на которых рама и полоз совершают колебания. Управление вводом и обработкой видеоинформации происходит с помощью головной программы VSPANT. На основе обработки зрительных данных, получаемых с видеокамер 1, выделяются интересующие объекты (рама и полоз токоприемника) и формируется закон движения общей точки системы токоприемник - контактный провод. На основе данных о вертикальных перемещениях токоприемника и математической модели пантографа рассчитывается отклонение от номинала силы взаимодействия в контакте полоз-токоприемник. Результаты отображаются на экране дисплея 12 или распечатываются на бумажном носителе на принтере 13.Reconstruction (approximation) of the actual motion of the current collector is performed using discrete Fourier series. Representative segments of the time series are selected on which the frame and skid oscillate. The input and processing of video information is controlled using the VSPANT host program. Based on the processing of visual data obtained from video cameras 1, objects of interest (frame and skid of the current collector) are selected and the law of motion of a common point of the current collector - contact wire system is formed. Based on the data on the vertical movements of the current collector and the mathematical model of the pantograph, the deviation from the face value of the interaction force in the contact of the skid-current collector is calculated. The results are displayed on the display screen 12 or printed on paper on a printer 13.

Таким образом, заявленный измерительно-аналитический комплекс «Система технического зрения» для контроля процесса токосъема обеспечивает оперативный контроль процесса токосъема с учетом динамики взаимодействия планки пантографа с контактным проводом и процесса искрообразования в процессе движения ЭПС. Все полученные данные вместе с данными о положении ЭПС сохраняются в специальном файле и могут быть отображены в графической и табличной формах на дисплее и принтере. Видеоданные, записанные на видеомагнитофон или память видеокамеры могут быть повторно в стационарных условиях обработаны совместно с данными о привязке измерений к положению ЭПС.Thus, the claimed measuring and analytical complex “Vision System” for monitoring the current collection process provides operational control of the current collection process, taking into account the dynamics of the interaction of the pantograph bar with the contact wire and the process of sparking during the movement of the EPS. All received data along with data on the position of the EPS are stored in a special file and can be displayed in graphical and tabular forms on the display and printer. Video data recorded on a VCR or camcorder memory can be repeatedly processed under stationary conditions in conjunction with data on the binding of measurements to the position of the EPS.

Claims

1. The measuring and analytical complex "Technical Vision System" for monitoring the current collection process, including devices for fixing visual data on the process of interaction between the contact network and current collectors, a device for recording visual data, a system unit of an electronic computer with a visual data input device and mathematical software, and also a display and a printer connected to the system unit, characterized in that the system unit of the electronic computer includes an information processing unit, including a module for extracting a pantograph image in images obtained from visual data fixation devices, a module for determining vertical displacements of a frame and a current collector skid, a time-based module for extracting images of a spark zone and arc flashes, a module for calculating the values of the deviation of the interaction force from the nominal value in a skid-current collector contact , a module for requesting data on the current position of the complex to the number system of the path, a module for displaying control data with reference to the path coordinates of the number system of the path, and as A number of devices for fixing visual data on the process of interaction between the contact network and current collectors use progressive-scan cameras with a frame rate of 25 to 200 Hz.

2. The measuring and analytical complex according to claim 1, characterized in that a video camera or video recorder is used as a device for recording visual data.