СИСТЕМА ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ В ЗОНЕ ПЕРЕД НОСОВЫМ ОБТЕКАТЕЛЕМ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и направлено на улучшение условий управления локомотивом с применением устройства наблюдения в зоне перед носовым обтекателем подвижного состава.
Зона, или область пространства, железнодорожного пути и примыкающего к нему пространства непосредственно перед носовым обтекателем, недоступная обзору машиниста или помощника машиниста с их рабочих мест, т.е. из кабины машиниста, также может называться «слепой зоной» или «мертвой зоной». Наличие такой зоны обусловлено тем фактом, что носовая часть современных скоростных поездов имеет вытянутую аэродинамическую форму, а кресла машиниста и его помощника располагаются в кабине машиниста на достаточном удалении от лобового стекла, и локомотивной бригаде не представляется возможности обозревать указанную зону. На решение данной задачи направлена предлагаемая полезная модель.
Из заявки на патент США №2001026316 (опубликована 04.10.2001; МПК B60R 11/04, B61C 17/00, G07C 5/08, H04N 7/18) известна система наблюдения и записи для локомотива, включающая камеру, установленную на локомотиве и направленную на пути перед локомотивом, и средства записи изображений перед локомотивом, получаемых посредством этой камеры. В поле зрения камеры также может попадать изображение передней панели машиниста.
Заявка на патент Японии №2002197445 (опубликована 12.07.2002; МПК B61B 1/02, B61L 23/00, G06T 1/00) раскрывает устройство обнаружения объектов перед поездом, включающее в себя камеру для получения последовательности фотоснимков обозреваемой области, АЦП, устройство хранения полученных последовательностей фотоснимков, средство обработки полученных фотоснимков, позволяющее оценить опасность от обнаруженных на путях и прилегающих к ним областях объектов.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является локомотив согласно патенту РФ №2331535 (опубликован 20.08.2008; МПК B61C 17/00). Локомотив содержит кабину с пультом машиниста, оснащенным дисплеем с клавиатурой, бортовой системой управления, соединенной информационной магистралью с пультом машиниста, кузов, внутри которого расположено электрическое и пневматическое оборудование, блокируемое в высоковольтных камерах. В каждой высоковольтной камере установлены видеокамеры наблюдения за состоянием оборудования по дисплею из кабины машиниста, а также видеокамеры наблюдения, установленные на боковых наружных стенках кабины в качестве устройства обзора заднего вида локомотива. Локомотив снабжен, по крайней мере, одной видеокамерой, установленной в кабине машиниста перед лобовым стеклом, обращенной объективом по направлению движения, а также мобильным беспроводным блоком индикации изображения видеокамер, расположенных в кабинах. Техническое решение позволяет обеспечить безостановочное движение локомотива в случае незначительных неисправностей оборудования, расположенного в кузове, предоставив возможность машинисту обращаться в кузов во время движения локомотива для непосредственного осмотра состояния работающего оборудования.
Недостатком указанных известных технических решений является то, что они решают только задачу контроля обстановки перед подвижным составом, находящимся в движении с нормальной скоростью. Соответственно, угол обзора камеры выбирается с учетом типичной скорости поезда и не захватывает пространство непосредственно перед носовой частью головного вагона. Однако при трогании с места, когда скорость невелика, также не исключена вероятность попадания на пути нежелательных объектов. Если же камеры обзора рассчитаны на передний обзор при движении с типичной скоростью, а машинист не имеет возможности находиться непосредственно у лобового стекла, обнаружение нежелательных объектов в непосредственной близи головного вагона при его стоянке или движении с низкой скоростью невозможно.
Полезная модель направлена на устранение данного недостатка известных из уровня техники решений. Согласно предлагаемому устройству, появляется возможность контроля пространства перед носовой частью головного вагона подвижного состава с момента появления машиниста или его помощника на рабочем месте. Кроме того, для обеспечения возможности обзора указанной области в неподвижном состоянии поезда описываемое устройство имеет возможность работы автономно, то есть без задействования бортового компьютера и других электронных устройств управления поезда.
Для решения поставленной задачи предлагается система видеонаблюдения в зоне перед носовым обтекателем подвижного состава, содержащая видеокамеру, установленную в кабине машиниста перед лобовым стеклом и обращенную объективом по направлению движения, и подключенный к видеокамере монитор. Видеокамера установлена таким образом, что ее поле видения покрывает пространство в зоне перед носовым обтекателем подвижного состава. Кроме того, система видеонаблюдения выполнена с возможностью автономного функционирования и при этом обеспечивает определение в указанном пространстве состояния путей и нахождения на них объектов, например, посторонних предметов или людей.
Предпочтительно, если система видеонаблюдения располагается на потолке кабины машиниста, чтобы обеспечить максимально возможный обзор в интересующей области пространства.
С целью удобства функционирования и обслуживания видеокамера может быть заключена в прозрачный полусферический корпус.
При необходимости протоколирования обозреваемого пространства система видеонаблюдения дополнительно комплектуется устройством видеозаписи для записи сигнала с видеокамеры. Как альтернатива, видеокамера может быть подключена к имеющемуся внешнему устройству видеозаписи для записи сигнала с видеокамеры. В обоих случаях предпочтительно вести видеозапись при скорости движения менее 5 км/час, поскольку при больших скоростях качество распознавания получаемого видеосигнала резко снижается.
Для удобства машиниста и его помощника монитор предпочтительно расположить на потолке кабины машиниста под наклоном вниз.
Также предпочтительно, если монитор начинает выводить изображение с видеокамеры сразу после включения питания. Аналогично видеозаписи, можно предусмотреть выключение монитора при скорости движения подвижного состава более 5 км/час.
В системе видеонаблюдения может быть предусмотрен диагностический контакт для передачи данных из системы видеонаблюдения в систему диагностики оборудования поезда.
Далее на примере осуществления заявляемого технического решения полезная модель подробно раскрывается со ссылками на фигуры.
На фигуре 1 представлены разрез кабины машиниста и зона обзора видеокамеры в вертикальной плоскости.
На фигуре 2 представлены вид сверху на кабину машиниста и зона обзора видеокамеры в горизонтальной плоскости.
Видеокамера 1 устанавливается в кабине 2 машиниста непосредственно перед лобовым стеклом 3 и направляется объективом по направлению движения таким образом, чтобы обеспечить максимальный обзор в зоне перед носовым обтекателем поезда.
В качестве видеокамеры 1 можно выбрать любую видеокамеру с цветной ПЗС-матрицей изображения (CCD-матрицей), имеющей разрешение не хуже 420 ТВЛ. Объектив видеокамеры 1 выбирается из условия обеспечения угла 4 обзора в вертикальной плоскости и угла 5 обзора в горизонтальной плоскости примерно равными 50÷60°. Например, при типичном размере матрицы изображения 1/3″ фокусное расстояние объектива составляет порядка 3,6 мм. Видеокамера 1 имеет видеовыход 1 Vss, BAS, 75 Ом и обеспечивает передачу сигнала в формате PAL для возможности ее прямого подключения к монитору. Опционально видеокамера 1 может быть оснащена разъемом BNC/AMP. Также она обладает возможностями автоматической компенсации контурного света и внутренней синхронизации для обеспечения более высокого качества изображения. Предпочтительно, если видеокамера 1 обладает высокой чувствительностью не хуже 0,5 люкс. Кроме того, предпочтительно, если видеокамера 1 характеризуется широким диапазоном рабочих температур от -25°C до +70°C.
2
Видеокамера 1 напрямую подключается к монитору 6, на который выводится изображение. В качестве монитора 6 может выступать модель с цветным TFT-дисплеем диагональю примерно 8,4″, обеспечивающая хорошие углы обзора, формат изображения 4:3 и разрешение не хуже 640×480 точек. Предпочтительно, если дисплей отображает не менее 256 цветов и характеризуется яркостью изображения не хуже 400 кд/м. Для подключения к видеокамере 1 монитор 6 снабжается видеовходом 1 Vss, FBAS, 75 Ом для приема сигнала в формате PAL. Кроме того, предпочтительно, если монитор 6 характеризуется широким диапазоном рабочих температур от -25°C до +70°C и температур хранения от -40°C до +70°C.
Система видеонаблюдения построена таким образом, что работает автономно от бортового компьютера и других электронных устройств управления поезда. Это позволяет включить видеокамеру 1 и вести наблюдение в зоне перед носовым обтекателем даже когда поезд неподвижен, а его электронные устройства управления выключены.
Видеокамера 1 расположена на потолке 7 кабины 2 машиниста. При таком расположении, вкупе с размещением видеокамеры 1 непосредственно около лобового стекла 3 кабины 2 машиниста, максимально сокращается угол непросматриваемого пространства перед носовым обтекателем поезда.
Для удобства обслуживания и снижения риска повреждения, видеокамера 1 заключена в прозрачный полусферический корпус, выполненный, например, из прочного пластика.
Предусмотрена возможность подключения к видеокамере 1 устройства видеозаписи для записи сигнала с видеокамеры. Подключение осуществляется через разъем видеокамеры BNC/AMP. Устройство видеозаписи может быть как устройством, относящимся к штатному электронному оборудованию поезда, так и любым другим внешним устройством. Частота видеозаписи по умолчанию устанавливается на 2 кадра в секунду и изменяется при необходимости.
Поскольку при скоростях движения поезда больших 5 км/час распознавание зафиксированных видеокамерой 1 в просматриваемой области объектов затруднено, представляется целесообразным осуществлять видеозапись при скорости движения не более 5 км/час.
Монитор 6 выводит изображение с видеокамеры 1 с самого момента включения системы и, предпочтительно, отключается при скорости движения более 5 км/час, что позволяет наблюдать пространство перед носовым обтекателем поезда с момента, пока поезд находится в неподвижном состоянии, и до того момента, когда уверенное распознавание объектов в просматриваемой области становится практически невозможным.
Монитор 6 расположен на потолке 7 кабины 2 машиниста и наклонен вниз, для того чтобы и машинист, и помощник машиниста могли одновременно наблюдать получаемое с видеокамеры 1 и выводимое на монитор 6 изображение соответственно с рабочего места 8 машиниста и рабочего места 9 помощника машиниста.
Система видеонаблюдения опционально содержит диагностический контакт для передачи данных в систему диагностики поезда, например, для диагностики ее работоспособности.
Заявляемая система видеонаблюдения позволяет контролировать область пространства перед носовым обтекателем поезда, недоступную обзору машинистом или помощником машиниста из кабины машиниста, с момента их появления на рабочем месте и независимо от состояния работы бортового компьютера и других электронных устройств управления поезда. Тем самым повышается уровень безопасности в процессе управления подвижным составом, облегчается работа локомотивной бригады, связанная с наблюдением за состоянием путей перед началом движения и при движении на низких скоростях.