УСТРОЙСТВО, СЪЕМОЧНАЯ КАМЕРА И СПОСОБ ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DEVICE, CAMERA AND METHOD FOR RAIL VEHICLE

Изобретение относится к устройству, а также способу для контроля пространственной зоны в окружающем пространстве или внутри рельсового транспортного средства, а также к съемочной камере для рельсового транспортного средства для регистрации пространственной зоны.
Устройство содержит съемочную камеру для регистрации пространственной зоны, которая содержит объектив, причем объектив содержит входной элемент, который выполнен для приема входящего света.
В настоящее время возрастает роль автоматизированного контроля пространственных зон, в частности, из области техники безопасности. В частности, в соответствии с различными соображениями желательна автоматизация процессов контроля для предотвращения человеческого фактора, возникающего в результате деятельности обслуживающего персонала, и вытекающих из него источников ошибок. В частности, применительно к рельсовым транспортным средствам предпринимаются усилия, направленные на регистрацию зон внутри или снаружи рельсового транспортного средства с помощью съемочной камеры, и вывод на индикацию прошедшей регистрацию пространственной области с помощью соответствующего устройства индикации. Таким образом, машинист транспортного средства может видеть зоны рельсового транспортного средства, не охваченные непосредственно его полем зрения. Возможная область применения представляет собой процесс обслуживания рельсового транспортного средства в пункте остановки, например, на вокзале, который машинист транспортного средства осуществляет с помощью съемочных камер, установленных на транспортном средстве и/или перроне. Съемочные камеры позволяют машинисту транспортного средства наблюдать за процессом закрывания дверей для посадки и высадки и предотвращать причинение травм пассажиру, в частности, его зажимание дверьми. Следующей областью применения является движение задним ходом и/или маневрирование транспортного средства и/или регистрация пассажирского салона в процессе эксплуатации рельсового транспортного средства при пассажирских перевозках.
Исходя из этого, задачей настоящего изобретения является усовершенствование контроля пространственной зоны в окружающем пространстве или внутри рельсового транспортного средства.
Эта задача решена с помощью устройства указанного выше типа, при котором входной элемент выполнен подвижным относительно поверхности рельсового транспортного средства, ограничивающей, по меньшей мере, частично пространственную зону, между предусмотренной для режима движения рельсового транспортного средства позицией движения и позицией регистрации, в которой входной элемент ориентирован для приема света из пространственной зоны.
С помощью изобретения было установлено, что для достижения пригодного угла зрения на подлежащую регистрации пространственную зону (в которой осуществляют, например, процесс обслуживания) съемочная камера (например, при контроле процесса обслуживания рельсового транспортного средства на остановочном пункте), должна быть удалена на достаточное расстояние от поверхности рельсового транспортного средства. Одновременно с помощью изобретения было установлено, что находящиеся на поверхности съемочные камеры не должны нарушать так называемый световой пространственный профиль. Соответствующее изобретению устройство решает эту проблему за счет того, что входной элемент выполнен подвижным между позицией движения и позицией регистрации.
В позиции движения входной элемент находится предпочтительно внутри предусмотренного для режима движения светового пространственного профиля. Определение «световой пространственный профиль» специалист понимает предпочтительно как огибающую поверхность вокруг рельсового транспортного средства (которая при рассмотрении в направлении движения может быть изображена как огибающая кривая, из которой не должны выступать элементы рельсового транспортного средства). Световой пространственный профиль может включать в себя наружный световой пространственный профиль, то есть огибающую поверхность вне рельсового транспортного средства: в режиме движения находящиеся вне наружного светового профиля элементы подвержены опасности столкновения с инфраструктурой (например, стенами туннеля, сигнальными мачтами) или с другими транспортными средствами. Альтернативно или дополнительно световой пространственный профиль может включать в себя внутренний световой пространственный профиль, то есть огибающую поверхность внутри рельсового транспортного средства: находящиеся вне внутреннего светового профиля элементы рельсового транспортного средства представляет опасность для пассажиров при эксплуатации рельсового транспортного средства.
Съемочная камера расположена на рельсовом транспортном средстве предпочтительно таким образом, что зону посадки и высадки пассажиров рельсового транспортного средства можно регистрировать как пространственную зону. Предпочтительно съемочная камера выполнена таким образом, что в позиции регистрации входной элемент направлен на зону посадки и высадки.
Съемочная камера выполнена предпочтительно для выработки серии изображений, причем каждое изображение серии изображений воспроизводит пространственную зону или, по меньшей мере, частичную область пространственной зоны, а именно в момент времени регистрации. Далее, съемочная камера вырабатывает предпочтительно от 16 до 26 изображений в секунду, предпочтительно 24 изображения в секунду. За счет этого обеспечивается воспроизведение серии изображений в форме видео. Для индикации изображений их передают на устройство индикации. Передачу выработанных съемочной камерой изображений можно осуществлять по проводу или беспроводным образом. Устройство индикации предпочтительно содержит дисплей с управлением от тонкопленочных транзисторов (TFT: Thin-film transistor), светодиодный монитор (LED: Light-Emitting Diode) и/или жидкокристаллический дисплей (LCD: Liquid Cristal Display).
В рамках воспроизведения серии изображений, изображения воспроизводят предпочтительно в зарегистрированной последовательности и предпочтительно с той же частотой, что и при регистрации. Устройство индикации представляет собой предпочтительно устройство индикации для машиниста транспортного средства в кабине машиниста.
Объектив съемочной камеры содержит предпочтительно несколько оптических элементов, например, по меньшей мере, одну линзу, один фильтр, одну призму, одно зеркало и т.п. Альтернативно или дополнительно объектив содержит, по меньшей мере, один стекловолоконный элемент. Далее объектив выполнен предпочтительно для направления света из пространственной зоны, зарегистрированного съемочной камерой, к элементу преобразования. Элемент преобразования предназначен предпочтительно для преобразования входящего света в аналоговый и/или цифровой сигнал для последующей обработки или запоминания, например, с помощью модуля памяти.
Входной элемент объектива предпочтительно содержит линзу, которая, по меньшей мере, при регистрации пространственной зоны взаимодействует с подлежащим регистрации светом и/или в которую, по меньшей мере, при регистрации пространственной зоны, входит свет. На пути луча объектива входной элемент образует в смысле настоящего изобретения первый элемент объектива, который взаимодействует с подлежащим регистрации светом из пространственной зоны. Следующие элементы объектива размещены после входного элемента в последовательности, в которой входящий свет взаимодействует с оптическими элементами объектива.
Специалист понимает формулировку, в соответствии с которой входной элемент выполнен подвижным относительно одной поверхности рельсового транспортного средства, ограничивающей, по меньшей мере, частично пространственную зону, предпочтительно исходя из того, что следующие элементы съемочной камеры, а также следующие элементы объектива расположены неподвижно относительно поверхности и при движении входного элемента не перемещаются вместе с ним. Таким образом, соответствующее изобретению решение отличается, в частности, от решений, при которых происходит движение всей съемочной камеры в целом.
Кроме того, специалист рассматривает позицию регистрации, в которой входной элемент ориентирован для приема света из пространственной зоны, предпочтительно как позицию дистанции входного элемента, которая выражает расстояние от входного элемента до поверхности. Далее, в позиции регистрации входной элемент расположен предпочтительно на желаемом минимальном расстоянии от поверхности, чтобы обеспечить возможность регистрации желаемой пространственной зоны, например, дверей для посадки и высадки.
К тому же в позиции регистрации входной элемент имеет пространственную ориентацию, в которой входной элемент ориентирован для приема света из подлежащей регистрации пространственной зоны. Иными словами, в позиции регистрации входной элемент находится в позиции и ориентации, в которых свет входит из подлежащей регистрации пространственной зоны во входной элемент. В позиции регистрации объектив направляет входящий свет на преобразующий элемент съемочной камеры.
К тому же специалист рассматривает позицию движения как позицию, которую входной элемент занимает предпочтительно во время движения рельсового транспортного средства. Далее, специалист рассматривает позицию регистрации как позицию, которую входной элемент занимает во время стоянки рельсового транспортного средства в пункте остановки.
Специалист понимает определение «подвижный» предпочтительно с смысле возможности перемещения.
Предпочтительная форма исполнения соответствующего изобретению устройства характеризуется наличием элемента сенсора изображения съемочной камеры, который предназначен для преобразования света, принятого с помощью входного элемента и предпочтительно направленного с помощью объектива к элементу сенсора изображения, в сигнал изображения и который расположен неподвижно относительно поверхности. За счет этого при движении между позицией движения и позицией регистрации не происходит одновременного движения элемента сенсора изображения. Иными словами, при движении между позицией движения и позицией регистрации главным образом перемещается исключительно входной элемент как часть объектива.
Элемент сенсора изображения образует предпочтительно, по меньшей мере, одну часть описанного выше преобразующего элемента. Далее, элемент сенсора изображения состоит из CCD-сенсора (CCD: Charge-Coupled Device (ПЗС-матрица)) и/или CMOS-сенсора (CMOS: Complementary Metal-Oxid-Semiconductor (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник)).
В соответствии со следующей предпочтительной формой исполнения соответствующего изобретению устройства входной элемент укреплен на направляющем элементе, который выполнен линейно подвижным в направлении направляющей относительно поверхности.
Направляющий элемент можно перемещать пневматически и/или с помощью реечного привода, привода ходовым винтом и/или фрикционного привода. Предпочтительно усовершенствование описанной формы исполнения отличается линейным приводом, который предназначен для линейного движения направляющего элемента в направлении направляющей. В частности, при монтаже устройства в рельсовом транспортном средстве потребный прорыв в работах без отделки с помощью линейной направляющей может показаться меньшим, нежели при известных решениях. За счет линейной направляющей направляющего элемента готовый черновой фрагмент необходим исключительно с тем размером, который предусмотрен при неподвижно смонтированных наружных съемочных камерах для прокладки кабеля съемочной камеры к окружающему пространству рельсового транспортного средства или вовнутрь рельсового транспортного средства.
Линейный привод выполнен предпочтительно для приложения силы к направляющему элементу с помощью электромагнитной передачи силы. Далее, линейный привод содержит предпочтительно конструкцию постоянных магнитов и/или катушек для обоюдного взаимодействия при передаче силы.
В соответствии со следующим предпочтительным усовершенствованием формы исполнения направляющий элемент содержит направляющую трубу, которая выполнена для направления принятого входным элементом света к описанному выше элементу сенсора изображения или к элементу сенсора изображения съемочной камеры, который предназначен для преобразования света, принятого с помощью входного элемента, в сигнал изображения и который стационарно соединен с направляющей трубой. За счет исполнения направляющего элемента в виде направляющей трубы уплотнение крепления направляющей трубы может быть реализовано особо несложным образом, например, с помощью одного или нескольких кольцевых уплотнений круглого сечения. Уплотнение предназначено предпочтительно для предотвращения проникновения воды, газа и/или пыли в обращенную от поверхности область вне направляющей трубы. Далее, следующие оптические элементы объектива расположены предпочтительно внутри направляющей трубы.
Описанный выше элемент сенсора изображения расположен предпочтительно снаружи направляющей трубы, неподвижно относительно поверхности. Альтернативно элемент сенсора изображения, который в соответствии со второй описанной выше альтернативой стационарно соединен с направляющей трубой, может быть расположен внутри направляющей трубы.
Направление принятого света к сенсорному элементу изображения осуществляют предпочтительно с помощью, по меньшей мере, одного элемента зеркала. Далее, направляющая труба выполнена предпочтительно по типу перископа. При этом подлежащий регистрации свет поступает в направляющую трубу главным образом поперечно продольной протяженности направляющей трубы через входной элемент и направляется с помощью первого элемента зеркала в направлении, ориентированном параллельно продольной протяженности направляющей трубы. При этом свет проходит внутри направляющей трубы вдоль продольной протяженности направляющей трубы. При необходимости свет можно направлять с помощью второго элемента зеркала, предпочтительно поперечно продольной протяженности, из направляющей трубы наружу и подводить к сенсорному элементу изображения.
Предпочтительное усовершенствование соответствующего изобретению устройства включает в себя нагревательный элемент для нагрева направляющей трубы. В частности, при использовании устройства для контроля окружающего пространства (снаружи) рельсового транспортного средства нагревательный элемент может препятствовать ухудшению подвижности направляющей трубы при низких температурах окружающего воздуха, в частности, ниже 0°.
Перемещение направляющего элемента возможно главным образом поперечно направлению движения между позицией движения и позицией регистрации. В случае предпочтительной формы исполнения соответствующего изобретению направление направляющей ориентировано главным образом под прямым углом к направлению движения рельсового транспортного средства. Для входа света входной элемент предпочтительно ориентирован главным образом под прямым углом к продольной оси направляющего элемента. При ориентации направления направляющей под прямым углом к направлению движения направляющий элемент может быть выполнен более коротким по сравнению с ориентацией под наклоном к направлению движения. Ориентация направления направляющей наклонно к направлению движения может быть выгодной, например, в том случае, если вследствие конструкции транспортного средства направляющая труба при ориентации под прямым углом к направлению движения могла бы столкнуться с другими конструктивными элементами.
В случае предпочтительной формы исполнения соответствующего изобретению устройства направляющий элемент оснащен защитой от проворачивания, которая предотвращает проворачивание направляющего элемента вокруг продольной оси направляющего элемента. В частности, при ориентации входного элемента для приема света из направления поперечно продольной протяженности направляющего элемента защита от проворачивания препятствует повороту входного элемента в позицию, отличную от желаемой ориентации. Иными словами, предотвращается проворачивание направляющего элемента – например, при движении между позицией регистрации и позицией движения – таким образом, что направляющий элемент не ориентирован более на подлежащую регистрации пространственную зону. В этом случае съемочная камера могла бы зарегистрировать землю или небо (это нежелательно, по меньшей мере, для контроля дверей для посадки и высадки).
Продольная ось направляющего элемента предпочтительно ориентирована параллельно направлению движения.
В предпочтительном усовершенствовании изобретения защита от проворачивания содержит наружный профиль направляющего элемента, который выполнен сообщающимся с внутренней поверхностью крепления направляющего элемента. Защита от проворачивания содержит предпочтительно многогранный наружный профиль направляющего элемента, который выполнен сообщающимся с многогранной поверхностью крепления. Далее, защита от проворачивания содержит предпочтительно фальцевое соединение между направляющим элементом и креплением. Далее, направляющий элемент содержит предпочтительно паз, а крепление содержит фальцевое соединение.
Предпочтительно нагревательный элемент встроен в крепление.
Соответствующее изобретению устройство может быть использовано для контроля пространственной зоны внутри и/или в окружающем пространстве рельсового транспортного средства. В соответствии с предпочтительной формой исполнения при контроле пространственной зоны в окружающем пространстве рельсового транспортного средства поверхность представляет собой наружную поверхность внешних стенок рельсового транспортного средства.
В случае предпочтительного усовершенствования формы исполнения элемент сенсора изображения расположен внутри рельсового транспортного средства, предпочтительно на обращенной от пространственной зоны стороне наружной стенки. В результате этого элемент сенсора изображения защищен от влияний окружающей среды рельсового транспортного средства.
В соответствии со следующей предпочтительной формой исполнения соответствующего изобретению устройства, входной элемент при переходе в позицию движения расположен на стороне поверхности, обращенной от пространственной зоны. С помощью изобретения было установлено, что выступающие за границы рельсового транспортного средства элементы, такие как съемочные камеры, в частности, в случае высокоскоростных поездов, оказывают негативное влияние на аэродинамику, а также акустику рельсового транспортного средства. К тому же расположенные снаружи рельсового транспортного средства съемочные камеры при определенных обстоятельствах могут быть повреждены ледяным налетом и/или дождевые капли и/или пыль могут оказать влияние на оптический ход лучей.
Изобретение относится также к съемочной камере для рельсового транспортного средства для регистрации пространственной зоны в окружающем пространстве рельсового транспортного средства или внутри него. Съемочная камера содержит объектив, который содержит входной элемент, выполненный для приема входящего света. Съемочная камера отличается тем, что при монтаже съемочной камеры в рельсовом транспортном средстве в рельсовом транспортном средстве входной элемент выполнен подвижным относительно поверхности рельсового транспортного средства, ограничивающей, по меньшей мере, частично пространственную зону, между предусмотренной для режима движения рельсового транспортного средства позицией движения и позицией регистрации, в которой входной элемент ориентирован для приема света из пространственной зоны.
Кроме того, изобретение относится к способу контроля пространственной зоны в окружающем пространстве или внутри рельсового транспортного средства, который включает в себя: регистрация пространственной зоны с помощью съемочной камеры, которая содержит объектив, причем регистрация включает в себя прием света с помощью входного элемента объектива. Способ отличается движением входного элемента относительно поверхности рельсового транспортного средства, ограничивающей, по меньшей мере, частично пространственную зону, из предусмотренной для режима движения рельсового транспортного средства позиции движения в позицию регистрации, в которой входной элемент ориентирован для приема света из пространственной зоны.
Предпочтительная форма исполнения соответствующего изобретению способа характеризуется движением входного элемента в позицию движения на стадии подготовки к началу движения рельсового транспортного средства.
Следующая предпочтительная форма исполнения соответствующего изобретению способа отличается препятствованием трогания рельсового транспортного средства с места с помощью зеленого шлейфа сигнализации, в то время как входной элемент переходит в позицию регистрации.
В отношении исполнений, усовершенствований, деталей исполнения и преимуществ соответствующей изобретению съемочной камеры, а также соответствующего изобретению способа дается ссылка на описание с соответствующими признаками устройства.
Теперь примеры исполнения изобретения пояснены на основании чертежей, на которых представлено следующее:
фиг. 1 показывает схематичный вид сбоку на частичный участок рельсового транспортного средства в соответствии с первым и вторым примерами исполнения соответствующего изобретению устройства;
фиг. 2 показывает схематичный вид в поперечном сечении на соответствующее изобретению устройство в соответствии с первым и вторым примерами исполнения;
фиг. 3 показывает схематичный вид в поперечном сечении на соответствующее изобретению устройство в соответствии с первым примером исполнения в позиции регистрации;
фиг. 4 показывает пример исполнения соответствующего изобретению устройства по фиг. 3 в позиции движения;
фиг. 5 показывает схематичный вид в поперечном сечении на соответствующее изобретению устройство в соответствии со вторым примером исполнения.
Описанные ниже примеры исполнения соответствующего изобретению устройства описаны применительно к контролю наружной зоны (то есть окружающего пространства) рельсового транспортного средства. Однако изобретение может быть использовано также для контроля других пространственных зон рельсового транспортного средства, например, пассажирского салона внутри рельсового транспортного средства.
Фиг. 1 показывает рельсовое транспортное средство 1 в схематичном виде сбоку. Рельсовое транспортное средство 1 содержит съемочную камеру 10, которая выполнена для регистрации пространственной зоны 12 в окружающем пространстве рельсового транспортного средства 1. В случае показанных на фиг. 1 - 4 примеров исполнения пространственная зона 12 представляет собой наружную зону рельсового транспортного средства 1, а именно зону посадки и высадки для дверей 14 рельсового транспортного средства 1. Фиг. 1 показывает рельсовое транспортное средство 1 стоящим на перроне 16 пункта остановки. Две изображенных на фиг. 1 штриховых линии выражают ориентацию съемочной камеры 10 на пространственную зону 12.
Фиг. 2 показывает в поперечном сечении вид на изображенную на фиг. 1 съемочную камеру 10 в направлении рассмотрения, которое соответствует направлению рассмотрения вида сбоку рельсового транспортного средства по фиг. 1. Съемочная камера 10 содержит объектив 18, содержащий входной элемент 20. Входной элемент 20 выполнен в виде линзы 21, которая принимает свет 22 из пространственной зоны 12, входящий в объектив 18. Объектив 21 отклоняет входящий свет 22 к элементу 24 зеркала. Элемент 24 зеркала отклоняет свет далее в направлении 26 направляющей, ориентированном параллельно направлению рассмотрения фиг. 2.
Входной элемент 20 укреплен на направляющем элементе 28, который выполнен в виде направляющей трубы 29. Фиг. 3 показывает боковой вид в поперечном сечении на направляющую трубу 29 в позиции 30 регистрации. В позиции 30 регистрации входной элемент 20 ориентирован на подлежащую регистрации пространственную зону 12. Для этого на этапе А перемещения он движется в позицию 30 регистрации. Движение входного элемента 20 осуществляют посредством перемещения направляющего элемента 28 в направлении 26 направляющей к поверхности 32 рельсового транспортного средства 1 до момента прилегания двух упорных элементов 34, 35 к креплению 38 направляющего элемента.
Фиг. 4 показывает в поперечном сечении вид сбоку на направляющую трубу 29 в позиции 40 движения. В позиции 40 движения входной элемент 20 находится на обращенной от пространственной зоны 12 стороне поверхности 32. Обращенный к наружной зоне рельсового транспортного средства 1 конец направляющей трубы 29 прилегает приблизительно заподлицо к наружной поверхности 32. Движение входного элемента 20 из позиции 30 регистрации в позицию 40 движения происходит на этапе В перемещения перед троганием рельсового транспортного средств 1 с места. Зеленый шлейф сигнализации (не показан) препятствует началу движения рельсового транспортного средств 1 при нахождении входного элемента 20 в позиции 30 регистрации или переходе в эту позицию.
Поверхность 32 представляет собой наружную поверхность наружной стенки 33 рельсового транспортного средства 1. Для линейного движения направляющего элемента 28 предусмотрен линейный привод 42, который предназначен для перемещения входного элемента 20 между позицией 30 регистрации и позицией 40 движения. Линейный привод 42 выполнен и находится в активном соединении с направляющей трубой 29 таким образом, что возможно движение между позицией 30 регистрации и позицией 40 движения, причем промежуточные позиции не предусмотрены. Активного соединения достигают с помощью электромагнитного взаимодействия между магнитным элементом (например, постоянными магнитами или катушкой) крепления 38 (в качестве статора линейного привода) и следующим магнитным элементом направляющей трубы 29.
Фиг. 3 показывает путь луча принятого с помощью входного элемента 20 света 22 внутри направляющей трубы 29. Элемент 24 зеркала отклоняет входящий свет 22 к следующему элементу 44 зеркала, который направляет свет через отверстие 45 направляющей трубы 29 на элемент 46 сенсора изображения съемочной камеры 10. Между элементом 24 зеркала и элементом 44 зеркала свет 22 движется внутри направляющей трубы 29 в направлении своего продольного распространения, которое соответствует направлению 26 направляющей. Внутри направляющей трубы 29 путь лучей света 22 является телецентрическим.
Элемент 46 сенсора изображения расположен внутри рельсового транспортного средства, а именно на обращенной от пространственной зоны 12 стороне наружной стенки 33. В показанном на фиг. 3 первом примере исполнения соответствующего изобретению устройства элемент 46 сенсора изображения расположен снаружи направляющей трубы 29 и неподвижно относительно поверхности 32. Для этого в показанном примере по фиг. 3 элемент 46 сенсора изображения стационарно соединен с креплением 38 и расположен рядом с направляющей трубой 29. При движении А или В не происходит одновременного движения элемента 46 сенсора изображения вместе с направляющей трубой 29 (и входным элементом 20).
Фиг. 5 показывает второй пример исполнения соответствующего изобретению устройства. Одинаковые и выполняющие одинаковые функции элементы при этом снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями. В случае показанного на фиг. 5 второго примера исполнения элемент 46 сенсора изображения расположен внутри направляющей трубы 29. Иными словами, при движении направляющей трубы 29 в направлении 26 направляющей элемент 46 сенсора изображения двигается вместе с ней.
В случае показанных на фиг. 1-5 примеров исполнения соответствующего изобретению устройства направление 26 направляющей ориентировано главным образом под прямым углом к направлению 48 движения рельсового транспортного средства 1. Нагревательный элемент 62 для нагрева направляющей трубы встроен предпочтительно в крепление 38.
Показанный на фиг. 2 вид в поперечном сечении показывает наружный профиль 52 направляющей трубы 29 с закругленным частичным участком 53 и уплощенным частичным участком 54. Внутренняя поверхность 56 крепления 38 является сообщающейся с наружным профилем 52 таким образом, что внутренняя поверхность 56 содержит закругленный частичный участок 57 и уплощенный частичный участок 58. Частичные участки 53, 54, 57 и 58 имеют такие размеры, что предотвращается вращение 59 направляющей трубы 29 вокруг ее продольной оси 60. В частности, сообщающиеся друг с другом частичные участки 54 и 58 образуют защиту 50 от проворачивания, которая препятствует вращению 59.