ИЗМЕРИТЕЛЬНО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС "СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ" ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ТОКОСЪЕМА

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.
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)
Недостаток известного устройства состоит в том, что контроль токосъема осуществляется только по одному показателю - искрение токоприемника, что не дает полной картины процесса токосъема.
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).
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.
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).
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.
Однако в известном комплексе не учитывается длительность процесса искрения, что отрицательно влияет на полноту характеристик процесса токосъема, а соответственно и на точность контроля токосъема.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности контроля токосъема, а также расширение функциональных возможностей измерения.
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.
При этом в качестве устройства записи зрительных данных может быть использована видеокамера или видеомагнитофон.
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.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведен общий вид устройства.
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.
Измерительно-аналитический комплекс «Система технического зрениям для контроля процесса токосъема с токопроводящих линий энергоснабжения электроподвижного состава (ЭПС) работает следующим образом.
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.
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.
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.