УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВАГОНОВ
CAR CONTROL DEVICE

Изобретение относится к измерительным средствам контроля и может быть использовано для коммерческого контроля вагонов на железнодорожном транспорте, включая визуальный осмотр.
Известна система комплексного дистанционного контроля состояния сохранности и габаритности грузов, перевозимых железнодорожным транспортом, содержащая габаритные ворота, оборудованные оптоэлектронными датчиками габаритов, телевизионными камерами наблюдения, датчиком начала состава, и несущую конструкцию, установленную над рельсовым путем, датчик счета вагонов, выходы датчиков связаны через блок индикации и согласования с входом системного блока автоматизированного рабочего места, выходы всех телекамер связаны с соответствующими видеовходами системного блока автоматизированного рабочего места, который выполнен с возможностью вывода на экран компьютерного монитора в реальном масштабе времени видеоизображения проходящего состава одновременно со всех телекамер в режиме "ПОЛИЭКРАН", а также полноэкранного просмотра состава с одной выбранной телекамеры, записи на жесткий диск сжатого видеоизображения со всех телевизионных камер, воспроизведения видеозаписи и создания видеоархива, на несущей конструкции дополнительно установлена, по крайней мере, одна тепловизионная установка, поле зрения которой охватывает исследуемый объект - единицу железнодорожного состава (вагон, цистерна, платформа) и совпадает с полем зрения соседней телекамеры, тепловизионная установка соединена линией связи с входом системного блока автоматизированного рабочего места с возможностью получения контурных телевизионных изображений исследуемого объекта, его стандартного аналога, отобранного из базы данных компьютера и тепловизионного изображения объекта, с возможностью их сопоставления (RU 2317907, кл. B61K 9/02, 2006).
Недостаток устройства заключается в том, что установка оптических камер не обеспечивает четкого просмотра боковых стенок вагона, т.к. боковые камеры размещены на верхнем уровне боковых стенок и направлены горизонтально к вагону. Кроме того, установка третьей камеры над вагоном не позволит оператору сосредоточиться на трех разных изображениях на видеоконтрольном устройстве.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является автоматизированная система коммерческого осмотра поездов и вагонов, содержащая оптоэлектронный датчик начала состава и установленную над рельсовым путем П-образную несущую конструкцию, на которой размещены телевизионная камера, предназначенная для получения изображения крыши вагонов, пять оптоэлектронных датчиков контроля габаритности погрузки вагонов, оптоэлектронный датчик счета вагонов, при этом выходы датчиков связаны с входами блока индикации и согласования, выход блока индикации и согласования связан с входом персональной электронной вычислительной машины (ПЭВМ) автоматизированного рабочего места оператора, к выходу которой подключен монитор, причем в нее введены четыре дополнительных оптоэлектронных датчика контроля габаритности погрузки вагонов, оптоэлектронный датчик счета колесных пар, три дополнительные телевизионные камеры, предназначенные для получения изображений левого и правого бортов вагонов, а также контроля пломб люков цистерн, и прожекторы, при этом дополнительные датчики контроля габаритности погрузки вагонов установлены на несущей конструкции с возможностью контроля совместно с остальными аналогичными датчиками границ совмещенного зонального габарита погрузки и габарита подвижного состава, оптоэлектронный датчик начала состава, оптоэлектронный датчик счета колесных пар, телевизионные камеры левого и правого бортов вагонов закреплены на опорах, телевизионная камера контроля пломб люков цистерн - на ригеле, а прожекторы - на опорах и ригеле несущей конструкции, выходы всех телевизионных камер связаны с видеовходами ПЭВМ, выходы дополнительных датчиков контроля габаритности погрузки вагонов и датчика счета колесных пар связаны с соответствующими входами блока индикации и согласования, подключенного управляющим входом к выходу ПЭВМ, блок индикации и согласования выполнен с возможностью работы в автономном режиме (RU 2252170, кл. B61K 9/02, 2004).
Недостаток устройства состоит в сложности наблюдения оператором за изображениями движущихся вагонов на четырех оптических камерах. В этом случае оператор не успевает визуально оценить состояние отдельного вагона по отрывочным изображениям его частей.
Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции и в повышении качества осмотра вагонов за счет установки с боковых сторон двух оптических камер с фиксацией изображения отдельного вагона.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для коммерческого контроля вагонов, содержащем смонтированные на опорах оптические камеры, подключенные к входу видеоконтрольного устройства ЭВМ, оптические камеры установлены симметрично относительно оси железнодорожного пути с боковых сторон над контролируемыми вагонами и снабжены электроприводами для изменения угла установки на разрешенный габарит погрузки и выбора режима съемки, каждая из оптических камер подключена к входу ЭВМ, с подключенным к ней блоком памяти, при этом в зоне контроля на рельсах установлены путевые датчики, расстояние между которыми равно длине вагона, выходы датчиков подключены к входам ЭВМ, выход которой через блок сопряжения соединен с управляющими входами электроприводов оптических камер.
В качестве оптических камер используют цифровые фотоаппараты. Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 показано поперечное сечение вагона и установка оптических камер; на фиг.2 - схема установки оптической камеры для осмотра вагона с левой стороны; на фиг.3 - то же с правой стороны; на фиг.4 - боковой вид устройства; на фиг.5 - вид сверху; на фиг.6 - размер кадра с левой стороны; на фиг.7 - размер кадра с правой стороны; на фиг.8 - блок-схема управления устройством и на фиг.9 - подключение оптической камеры в виде цифрового фотоаппарата к видеоконтрольному устройству.
Устройство для коммерческого контроля вагонов содержит смонтированные на опорах 1 оптические камеры 2, подключенные к входу видеоконтрольного устройства 3 ЭВМ 4. Оптические камеры 2 установлены симметрично относительно оси железнодорожного пути 5 с боковых сторон над контролируемыми вагонами 6. В зоне контроля установлены путевые датчики 7 и 8. Оптические камеры 2 снабжены электроприводами 9-11 для изменения угла установки на разрешенный габарит погрузки и выбора режима съемки. Каждая из оптических камер 2 подключена к входу ЭВМ 4 с подключенным к ней блоком памяти 12. Путевые датчики 7 и 8 установлены на рельсах 13 на расстоянии, равном длине вагона 5, и подключены к входам ЭВМ 4. Выход ЭВМ 4 через блок сопряжения 14 соединен с управляющими входами электроприводов 9-11 оптических камер 2. В качестве оптических камер 2 используют цифровые фотоаппараты 15.
Каждый фотоаппарат 15 подключен одним кабелем к ЭВМ 4 с возможностью его управления режимами «Фотосъемка» и «Видеосъемка» и другим кабелем к входу видеоконтрольного устройства 3. ЭВМ 4 подключена к серверу 17 автоматизированной системы управления (АСУ) инфраструктурой хозяйства коммерческой работы.
Блок 14 сопряжения предназначен для согласования выхода ЭВМ 4 с управляющими входами электроприводов 9-11. Электропривод 9, предназначенный для поворота фотоаппаратов 15 в вертикальной плоскости, выполнен в виде реечного механизма. В качестве электропривода 10 использован сервопривод в виде механизма поступательного двухпозиционного действия. В качестве электропривода 11 использован сервопривод из механизма вращательного циклического действия.
Фотоаппарат 15 закреплен на опоре 1 посредством установки его в гнездо штатива 18 с возможностью регулируемого обзора в поперечной вертикальной плоскости при помощи электропривода 9. Сверху фотоаппарат 15 накрыт защитным кожухом 19. Узлы крепления 20 зафиксированы в положении наиболее лучшего резкого изображения вагона 6.
Каждый фотоаппарат 15 установлен на опоре 1 с возможностью получения зоны обзора от одной боковой стены с крышей до обеих границ торцевых стен осматриваемого вагона 6 (фиг.5) между путевыми датчиками 7 и 8.
Устройство работает следующим образом.
НГ
ВГ
Две оптические камеры 2 на опорах 1 включаются в работу только после их установки с охватом всего вагона 6 на разрешенный габарит погрузки. Оптическая ось каждой оптической камеры 2, выполненной в виде фотоаппарата 15, направлена с одной и другой боковых сторон соответственно перпендикулярно линии пересечения крайней точки нижнего габарита (КТ) пола ближней боковой стенки вагона 6 и крайней точки верхнего габарита (КТ) дальней боковой стенки вагона 6. Причем каждый фотоаппарат 15 устанавливают с возможностью получения зоны обзора вагона 6 до его обеих границ торцевых стенок в момент нахождения вагона 6 в зоне контроля между двумя путевыми датчиками 7 и 8. Последние устанавливают на железнодорожном пути на расстоянии, равном длине вагона 6, например, по его автосцепкам. На фиг.4 показана установка датчиков 7 и 8 под крайними колесами вагона 6. Длина вагона 6 может определяться и таким образом.
Режим фотоаппарата 15 «Фотосъемка» выбирают с возможностью включения на фотографирование электроприводом 10 от двух путевых датчиков 7 и 8 при одновременном размещении контролируемого вагона 6 между ними. Режим «Видеосъемка» выбирают электроприводом 11 и включают этим же электроприводом 10 при контакте колес с одним из путевых датчиков, например 7.
Режим «Фотосъемка» может быть установлен со следующим временным интервалом:
где L - длина одного вагона по автосцепкам, м;
V - скорость движения составов вагонов, м/с.
При работе от колес вагонов 6 педалей путевых датчиков 7 и 8, например типа ПБМ-56. Если в расчет принята за длину вагона 6 его база, т.е. расстояние между первыми в сторону движения колесами различных вагонных тележек, равное расстоянию между вагонными тележками, то в этом случае зона контроля сужается. В ней «набегающие» и прошедшие торцевые стенки вагона 6 будут видны только по краям кадра.
Режим «Видеосъемка» включает полную запись изображений всего состава вагонов при их кратковременном нахождении в зоне контроля между двумя путевыми датчиками 7 и 8.
В момент контроля состав вагонов проходит под вертикально установленными опорами 1 с оптическими камерами 2, размещенными с двух его боковых сторон. Оптическая камера 2 в целях упрощения может быть выполнена в виде широко используемого цифрового фотоаппарата 15, например, фирмы «Sony». Полученные фотографии и изображения этого фотоаппарата можно просматривать на экране видеоконтрольного устройства 3. При невозможности подключения двух фотоаппаратов 15 к одному видеоконтрольному устройству 3 ЭВМ 4 или получения на нем двух изображений на АРМ приемщика поездов ставят второе видеоконтрольное устройство 3. Управление работой фотоаппаратами 15 «Режим», «Пуск», «Сохранение файлов» и др. осуществляется автоматически по программе с ЭВМ 4.
Таким образом, фотографирование вагонов 6 производится в зависимости от необходимости в двух режимах «Фотосъемка» и Видеосъемка».
Включение, работа и выключение каждого фотоаппарата 15 производится по заданной программе оператором-приемщиком поездов кнопок на клавиатуре ЭВМ 4.
Режим «Фотосъемка» можно включать при достижении первым вагоном 6 границы зоны контроля, в которой производится осмотр стенок и крыши вагона 6. Затем это производится со вторым вагоном и так далее до последнего вагона. В конце работы производится запись файла с отснятыми кадрами в ЭВМ для последующего контроля и оценки технического состояния вагона 6 и сохранности находящегося в нем груза.
Режим «Фотосъемка» осуществляется при контроле каждого вагона 6 в отдельности. Оператор, смотрящий на экран видеоконтрольного устройства 3 и видящий, что вагон 6 полностью попадает в обзор объектива одного из фотоаппаратов 15, нажимает одну из клавиш клавиатуры ЭВМ 4, которая дистанционно управляет работой кнопкой «Пуск» обоих фотоаппаратов 15. Другие клавиши клавиатуры ЭВМ 4 служат для управления работой другими режимами.
После дистанционного фотографирования всех вагонов 6 файлы с информацией передаются при помощи команд с клавиатуры в блок памяти 12 ЭВМ 4.
Режим «Видеосъемка» осуществляется от момента захода состава в зону контроля до его выхода из нее примерно за время 6-10 мин. Отснятые кадры могут просматриваться оператором также в реальном режиме времени на экране ЭВМ 4. В случае обнаружения им какой-либо коммерческой неисправности делается пометка номера вагона в журнале осмотра. Этот вагон затем дополнительно проверяется или сразу отцепляется от состава поезда. Информация с фотоаппаратов 15 записывается в блоки памяти 16 и может быть повторно просмотрена на ЭВМ 4, соединенной с сервером 17 АСУ управления инфраструктурой хозяйства коммерческой работы. При этом выявляются нарушения условий погрузки, хищения грузов и безопасности движения.
Также к коммерческим неисправностям вагонов относятся:
наличие и исправность пломб и запоров;
открыты или нет дверь, люки;
проломы, дыры и другие следы взлома; в стенках и на крыше;
наклон и перекос кузова;
смещение груза;
исправность упаковки;
течь или высыпание груза;
остатки невыгруженных грузов;
правильность погрузки и крепления грузов;
следы хищения груза и т.п.
Четкость и дальность изображения кадра выбирается из условий перпендикулярности оптических осей, фокусного расстояния и ракурсов фотоаппаратов 15 к снимаемым поверхностям вагона 6. Большое влияние оказывает установка электроприводом 9, фокусировка фотоаппарата 15 и фиксация его положения в узле крепления 20. Гнездо штатива 18 выполняется шарнирным. Для этого реечный механизм электропривода 9 закреплен на опоре 1 и поворачивает фотоаппарат 15 в поперечной вертикальной плоскости. Примером может служить привод для дистанционного открывания дверей и телекамер.
НГ
ВГ
Установка фотоаппаратов 15 на опорах 1 должно быть выбрано таким образом, чтобы их оптические оси с одной и другой боковых сторон были соответственно перпендикулярны линии пересечения крайней точки нижнего габарита (КТ) пола ближней боковой стенки вагона 6 и крайней точки верхнего габарита (КТ) дальней боковой стенки вагона 6. На кадре одного фотоаппарата 15 получается одна боковая стенка и часть крыши вагона 6. На кадре другого фотоаппарата 15 получается симметричная картинка другой боковой стенки и части крыши. У открытых вагонов, например, полувагонов, в кадре получается одна боковая стенка и внутренняя часть кузова. Платформы с грузом просматриваются с боковых сторон полностью симметрично установленными фотоаппаратами 15.
Электропривод 10 при фотографировании для нажима на кнопку «Пуск» фотоаппарата 15 осуществляет поступательное перемещение рабочего органа «вперед» и «назад». Кроме этого, фотоаппарат 15 автоматически от ЭВМ 4 включается в работу от батареек и выключается. Применение для включения и выключения дистанционного пульта не исключается.
Электропривод 11, смонтированный на оси поворотной головки фотоаппарата 15, переводит режим «Фотосъемка» в режим «Видеосъемка». В случае использования всех десяти режимов позиционного переключателя на фотоаппарате 15 этот сервопривод поворачивает его на угол 36°. При двух режимах обеспечивает поворот на 180°.
Техническое обслуживание фотоаппаратов 15, включая его включение, зарядку батареек, установку видеокарт, протирку объектива, юстировку и настройку, а также работы по сервоприводам, необходимо проводить ежедневно, ежемесячно и ежегодно в зависимости от необходимости и объема работ. Для защиты от осадков над фотоаппаратом 15 установлен защитный кожух 19.
Устройство позволит на станции зафиксировать № вагона, тип вагона, тару вагона, разрешенную грузоподъемность и схему погрузки груза.
Использование предлагаемого устройства позволит повысить качество осмотра проходящих вагонов за счет упрощения конструкции и снизить стоимость его монтажа на грузовых станциях.