УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
DEVICE INTENDED FOR DETERMINATION OF WEAR OF RAILWAY OVERHEAD LINE

Изобретение относится к линиям энергоснабжения, контактирующим с токоприемником транспортных средств, а именно к контактным проводам.
Известно устройство (RU 2120866, МПК В60М 1/12, В60М 1/13, B60L 3/12. В.А. Арсеньев, В.П. Герасимов, С.С. Репин. Устройство для замера и регистрации износа контактного провода. - Опубл. 27.10.1998), включающее телевизионные камеры, осветители, фотоприемные устройства, блок обработки и индикации информации.
Недостатком данного устройства является использование сложного и дорогостоящего оборудования.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является система (Пронченко Р.С. Система обработки и анализа изображений контактной сети железнодорожного транспорта по данным сканерной съемки [текст]: дис.… канд. техн. наук: 05.13.01, защищена 23.09.2009 - Рязань, 2009), включающая съемочный комплекс, содержащий оптическую систему с N ПЗС-линейками, установленную на крыше вагона-лаборатории, и блок обработки и хранения информации.
Недостатком названной системы является сложность оборудования, которое устанавливается на крыше вагона-лаборатории, передвигающегося исключительно по главным путям станций и перегонов.
Целью изобретения является упрощение применяемого оборудования, повышение мобильности устройства и расширение зоны автоматизированного контроля износа контактных проводов.
Указанная цель достигается тем, что используют доступные комплектующие детали, измерительная головка компактна и легко настраивается в рабочее состояние, устройство позволяет производить замеры на любом участке пути.
Сущность изобретения заключается в том, что съемочный комплекс размещен на передвижной изолирующей съемной вышке, состоящей из рамы с колесами, на которой установлена изолирующая часть с кареткой, в которой размещены аккумуляторная батарея и блок управления, а на раме помещен датчик контроля пройденного расстояния, связанный с блоком управления по беспроводному каналу, к каретке шарнирно прикреплены снабженные пружинами тяги, выполненные из диэлектрического материала, другими концами также шарнирно соединены с патроном, в котором помещен подпружиненный шток с измерительной головкой, внутри полого корпуса которой размещены два горизонтальных цилиндрических ролика, расположенных параллельно друг другу и перпендикулярно продольной оси корпуса измерительной головки в противоположных его концах, между ними по обе стороны продольной оси корпуса друг против друга размещены три пары вертикальных цилиндрических полых роликов с конусным верхом, снабженных пружинами, упруго перемещающиеся перпендикулярно продольной оси полого корпуса под действием пружин, а оптическая система представляет собой сканирующий элемент, состоящий из светоизлучающего модуля, линз и одной ПЗС-линейки, жестко прикрепленный к нижней грани полого корпуса перпендикулярно его продольной оси, причем блок управления снабжен клавиатурой и разъемом для подключения съемного USB-Flash накопителя, на который поступает информация со сканирующего элемента и с датчика контроля пройденного расстояния, а электропитание съемочного комплекса осуществляется от аккумуляторной батареи, размещенной в каретке.
На фиг.1 представлена схема общего вида устройства для определения износа контактного провода, установленного на передвижную изолирующую съемную вышку, состоящую из рамы с колесами 1, изолирующей части 2 и каретки 3, в которой размещены аккумуляторы и блок управления (не представлены). На раме 1 размещен датчик контроля пройденного расстояния 24, данные с которого передаются в блок управления (не представлен) по беспроводному каналу, а к каретке 3 шарнирно прикреплены снабженные пружиной 4 тяги 5, другим концом также шарнирно соединенные с патроном 6, в котором помещен подпружиненный шток 7 измерительной головки 8 и к которому через изолятор 9 прикреплен капроновый канат 10.
На фиг.2 представлен разрез (вид сверху) измерительной головки 8, включающей полый корпус 11, ролики горизонтальные 12, ролики вертикальные полые 13, пружины 14, сканирующий элемент 15, контактный провод 16.
На фиг.3 представлен разрез (вид спереди) измерительной головки 8, закрепленной на штоке 7, установленном в патрон 6 на пружине 17.
На фиг.4 показан принцип работы сканирующего элемента 15, а на фиг.5 приведено изображение контактного провода 16, полученное при помощи сканирующего элемента 15. Светоизлучающий модуль 18 сканирующего элемента 15 формирует световой поток 19, который, попадая на нижнюю (изношенную) поверхность контактного провода 16, отражается от нее, и через линзы 20 падает на фотодетекторы 21, в результате чего на отсканированном изображении формируется светлая область 22. При попадании же на боковые грани контактного провода 16 световой поток 19, рассеиваясь, фотодетекторами 21 не фиксируется, и на изображении формируется темная область 23.
Предлагаемое изобретение работает следующим образом.
Бригада района контактной сети, состоящая из производителя работ, оператора и 4-х членов бригады, выставляет на железнодорожный путь изолирующую съемную вышку с заранее установленным на ней съемочным комплексом (фиг.1), включающим тяги 5 с пружиной 4, измерительную головку 8 со штоком 7, установленным в патрон 6, датчик контроля пройденного расстояния 24, аккумуляторную батарею и блок управления (не представлены). При этом канат 10, прикрепленный через изолятор 9 к патрону 6, закреплен за раму 1 изолирующей съемной вышки (фиг.1) таким образом, чтобы тяги 5 находились в крайнем нижнем положении, что обеспечивает безопасность членов бригады при подготовительных работах, исключая возможность касания частями съемочного комплекса устройств контактной сети.
После установки изолирующей съемной вышки на железнодорожный путь оператор поднимается в каретку 3, в целях безопасности устанавливает на контактный провод 16 шунтирующую штангу (не представлена), включает автономное питание от аккумуляторной батареи, и, при помощи клавиатуры блока управления (не представлены) вводит в него информацию о дате проведения измерений, километре и пикете начала измерений, номере анкерного участка. Затем оператор снимает с контактного провода 16 шунтирующую штангу (не представлена) и спускается на железнодорожный путь, после чего открепляет канат 10 от рамы 1. Усилие пружины 4 обеспечивает подъем тяг 5 с измерительной головкой 8 к контактному проводу 16, поэтому оператор при помощи каната 10, прикрепленного через изолятор 9 к патрону 6, должен контролировать процесс подъема тяг 5, обеспечивая плавность подведения измерительной головки 8 к контактному проводу 16 и установку ее в рабочее положение. После этого по команде производителя работ члены бригады перемещают изолирующую съемную вышку по железнодорожному пути.
Датчик контроля пройденного расстояния 24 включается при начале движения изолирующей съемной вышки (фиг.1) и фиксирует пройденное расстояние, а тяги 5, шарнирно прикрепленные к каретке 3, и пружины 4 и 17 обеспечивают непрерывное скольжение измерительной головки 8 по контактному проводу 16 при изменении его положения в пространстве.
При движении съемочного комплекса (фиг.1) сканирующий элемент 15 (фиг.2, 3) производит съемку контактного провода 16. При этом горизонтальные ролики 12 (фиг.2, 3), расположенные в измерительной головке 8, непрерывно поддерживают такое расстояние от сканирующего элемента 15 до контактного провода 16, которое необходимо для получения качественного изображения (фиг.5), а подпружиненные вертикальные ролики 13 (фиг.2, 3) обеспечивают беспрепятственное прохождение клемм, установленных на контактном проводе, измерительной головкой 8 (фиг.1).
Информация, полученная со сканирующего элемента 15 (фиг.2, 3), передается в блок управления (не представлен) в формате изображения и комплексируется с данными, переданными посредством беспроводного канала связи от датчика контроля пройденного расстояния (не представлен). Таким образом, отсканированное изображение контактного провода (фиг.5) сохраняется только в том случае, когда изолирующая съемная вышка (фиг.1) перемещается. Такой подход позволяет, во-первых, избежать сохранения нежелательной информации, полученной в тот период, когда изолирующая съемная вышка (фиг.1) не двигается или снята с железнодорожного пути для пропуска поезда, и во-вторых, сохранять изображение контактного провода с привязкой к определенному участку пути.
После окончания измерений оператор при помощи каната 10, прикрепленного через изолятор 9 к патрону 6, опускает тяги 5 с измерительной головкой 8 и фиксирует их в нижнем положении путем закрепления нижнего конца каната к раме 1 изолирующей съемной вышки (фиг.1). После этого вышка снимается с железнодорожного пути.
Информация, сохраненная в блоке управления в виде изображений, по окончании сеанса измерений при помощи съемного USB-Flash накопителя передается на персональный компьютер, на котором установлено специальное программное обеспечение.
На отсканированном изображении (фиг.5) изношенная поверхность контактного провода 16 определяется фотодетекторами 21 как светлая область 22, а боковые грани контактного провода 16 - как темная область 23.
Алгоритмы обработки изображений, использованные в специальном программном обеспечении, основаны на сегментации изображения на участки шириной в один пиксель и позволяют вычислить ширину площадки износа контактного провода путем различия темных и светлых пикселей в каждом таком сегменте, и затем из значения ширины площадки износа контактного провода получить значение его остаточной высоты. Результаты обработки изображения выводятся в виде графика зависимости остаточной высоты контактного провода от длины анкерного участка.
Таким образом, предлагаемое устройство имеет более простую конструкцию, не требует использования дорогостоящего оборудования, не занимает железнодорожный путь, так как легко снимается и устанавливается на рельсы, благодаря чему расширяется зона автоматизированного контроля износа контактных проводов.