СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК B60M1/12 G01B11/10 G01N21/88 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области диагностики состояния проводной контактной сети электрифицированных железных дорог и предназначено для использования при измерении и контроле параметров контактного провода для электрифицированного транспорта.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для обеспечения безотказного функционирования сети железных дорог их рабочее состояние необходимо постоянно контролировать. В частности, необходимо подвергать контролю проводную контактную сеть железных дорог для детектирования отклонений от номинальных значений оцениваемых параметров контактной сети, что позволит своевременно спланировать и произвести необходимые работы по ремонту или замене износившихся или поврежденных участков сети.

Из уровня техники известно множество решений для диагностики состояния контактных проводов. В частности, известно оптическое устройство для замера и регистрации износа контактного провода, раскрытое в патенте RU 2120866 C1 («УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА И РЕГИСТРАЦИИ ИЗНОСА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА»), которое содержит четыре телекамеры и осветитель, расположенные на полозе токоприемника. Согласно данному решению отраженный от изношенной площадки контактного провода свет, создаваемый линейным осветителем, запитываемым от источника питания, попадает в одну из четырех телекамер и через объектив со светофильтром, в створе которого находится исследуемый контактный провод, попадает на линейное многоэлементное фотоприемное устройство, в котором возбуждается часть ячеек, количество которых соответствует ширине изображения светящейся полосы, а следовательно, и ширине площадки износа. Для уменьшения засветки ячеек линейных многоэлементных фоточувствительных устройств дневным светом применены светодиоды с инфракрасным спектром излучения, а объективы телекамер закрыты светофильтрами с соответствующей полосой пропускания. Однако ячейки линейных многоэлементных фоточувствительных устройств, т.е. матрица оптического приемника, в данном известном устройстве никак не защищены от засветки внешними яркими источниками света, в частности, солнцем. Кроме того, длительное воздействие света от внешнего яркого источника на ячейки линейных многоэлементных фоточувствительных устройств непосредственно влияет на их работоспособность, приводя оптический приемник в негодность.

Из уровня техники также известно устройство для измерения параметров контактного провода, раскрытое в патенте RU 2137622 C1 («УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА») и содержащее осветитель, оптически сопряженный через контактный провод с блоками приема, первичной обработки, анализа и отображения информации, причем осветитель выполнен линейным и снабжен отражателем, а блок приема информации состоит по меньшей мере из двух оптоэлектронных головок, каждая из которых содержит оптическую систему в виде объектива и интегральную многоэлементную фотоприемную матрицу. При движении вагона-лаборатории световой поток от источника света освещает нижнюю поверхность (площадку износа) контактного провода. Лучи света, отразившись зеркально от блестящей изношенной поверхности контактного провода, попадают через оптическую систему оптоэлектронных головок на фотоматрицы и "засвечивают" определенный их участок. Электронный блок первичной обработки сигналов обеспечивает развертку фотоматриц и соответствующую обработку видеосигнала для выделения необходимой информации о положении и величине проекции световых пучков, отраженных от контактного провода (или проводов). Однако матрица в данном известном устройстве также никак не защищена от засветки внешними яркими источниками света, а длительное воздействие света от внешнего яркого источника на фотоматрицу влияет на ее работоспособность, приводя в негодность.

В патенте RU 2224981 C1 («СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОТЯЖЕННОГО ОБЪЕКТА») описывается способ измерения геометрических параметров протяженного объекта видеокамерой при относительном линейном перемещении объекта и видеокамеры путем ориентации корпуса видеокамеры вокруг ее продольной оси относительно номинального положения на угол 90˚, при котором линии строчной развертки в изображении видеокамеры перпендикулярны направлению перемещения объекта, и оптическую ось видеокамеры ориентируют перпендикулярно линии перемещения объекта и относительно плоскости горизонта на 20˚-25˚ объективом вверх и на объект, с обработкой результатов на компьютере. Измерения одновременно производят также и второй видеокамерой, размещенной симметрично первой относительно вертикальной плоскости, пересекающей в месте измерений середину протяженного объекта вдоль и в случае изгиба протяженного объекта осуществляют дополнительные независимые перемещения видеокамер по вертикальному и горизонтальному направлениям. Данное известное решение обладает аналогичными недостатками, как указано выше.

В качестве прототипа заявленного изобретения рассматривается решение, раскрытое в патенте RU 2342261 C1 («УСТРОЙСТВО ДИСТАНЦИОННОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ СТРЕЛЫ ПРОВЕСА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ (ВОК), ПОДВЕШЕННЫХ НА ОПОРАХ КОНТАКТНОЙ СЕТИ»). Система измерения согласно данному решению содержит три фотоприемника, устройство подсветки контактного провода, измерительное вычислительное устройство и записывающее устройство. Устройство подсветки контактного провода расположено на крыше вагона-лаборатории, а фотоприемники, измерительное вычислительное устройство и записывающее устройство расположены внутри вагона-лаборатории. Фотоприемники установлены так, что линия сканирования перпендикулярна направлению движения вагона, т.е. направлению контактного провода, и пересекает контактный провод. Устройство подсветки освещает сканируемый участок контактного провода, в результате сканирования фотоприемники принимают отраженные от контактного провода световые сигналы, которые поступают на вход измерительного вычислительного устройства, которое создает фотографическое изображение контактного провода, сохраняет его в записывающем устройстве и путем обработки изображения определяет толщину контактного провода и степень его износа. Существенным недостатком данного решения также является его незащищенность от воздействия световых помех, в частности, от яркого солнечного света, попадание которого на вход фотоприемников полностью исключает возможность приема отраженного от контактного провода светового сигнала ввиду его существенно меньшей яркости по сравнению с солнечным светом.

Таким образом, известные решения для измерения параметров контактного провода не могут корректно функционировать при наличии световых помех, например, в дневное время при солнечной погоде. Это обусловлено тем, что в известных решениях диаграммы направленности оптических приёмников ориентированы вертикально или почти вертикально вверх по направлению к контактному проводу, что приводит к тому, что в «поле зрения» оптических приёмников могут попадать внешние яркие источники света, в частности, Солнце. Учитывая высокую чувствительность фотоприёмников, обеспечивающую надёжный приём отражённого от контактного провода сигнала, яркий свет от внешнего источника засвечивает матрицу фотоприёмника, и устройство измерения становится временно неработоспособно: до момента выхода внешнего источника яркого света из его «поля зрения», так как оно не может выделить отраженный от контактного провода световой сигнал на фоне световой помехи (т.е. яркого света). Кроме того, длительное воздействие яркого света на матрицу фотоприемника может привести к окончательной потере ее работоспособности. В южных широтах и/или приэкваториальных зонах, в которых Солнце длительное время находится близко к зениту, а также при ориентации железнодорожного пути в направлении «восток-запад-восток» эта проблема является особенно актуальной, а учитывая то, что направление железнодорожных путей постоянно изменяется вследствие неоднородности рельефа местности, с проблемой «засветки» оптических приёмников ярким светом можно столкнуться повсеместно.

Основной задачей настоящей группы изобретений является устранение указанного недостатка, а именно, исключение возможности выведения из рабочего состояния оптической системы измерения параметров контактного провода вследствие засветки фотоприёмников системы измерения внешними источниками яркого света, в частности, Солнцем.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поставленная задача разрешается за счёт использования двух или более идентичных синхронизированных систем измерения параметров контактного провода, разнесённых друг от друга на заданное расстояние и работающих автономно друг от друга, при этом диаграммы направленности фотоприемников этих систем измерения ориентированы в пространстве таким образом, что источник световой помехи не может одновременно попасть в рабочие области (поля зрения) двух или более систем измерения, а также за счет использования дополнительной оптической локационной системы, которая выполнена с возможностью обнаружения внешнего источника световой помехи (источника яркого солнечного света или другого яркого света), определения текущих пространственных координат этого внешнего источника и их изменения во времени, вычисления системы измерения, в рабочую область которой потенциально попадет источник световой помехи, и отключения вычисленной системы измерения, при этом измерение параметров контактного провода полностью производится не отключенными одной или более системами измерения, которые не подвержены воздействию световой помехи.

Согласно одному аспекту предложен способ измерения параметров контактного провода, содержащий этапы, на которых:

выявляют, есть ли в рабочей области локационной системы источник световой помехи, причем рабочая область локационной системы включает в себя рабочие области двух или более систем измерения параметров контактного провода и область окружающего их пространства;

если выявлено наличие световой помехи, определяют текущие пространственные координаты источника световой помехи и их изменение во времени;

вычисляют возможность потенциального попадания выявленного источника световой помехи в рабочую область одной из двух или более систем измерения параметров контактного провода согласно текущим пространственным координатам источника световой помехи и их изменению во времени;

отключают систему измерения параметров контактного провода, в отношении рабочей области которой вычислена возможность потенциального попадания выявленного источника световой помехи;

фиксируют изображения контактного провода посредством других систем измерения параметров контактного провода, в отношении рабочих областей которых вычислено отсутствие потенциального попадания выявленного источника световой помехи;

обрабатывают зафиксированные изображения контактного провода для измерения параметров контактного провода,

причем область пересечения рабочих областей двух или более систем измерения параметров контактного провода представляет собой область возможного нахождения контактного провода, и рабочие области двух или более систем измерения параметров контактного провода ориентированы в пространстве таким образом, что источник световой помехи не может одновременно находится в рабочих областях двух или более систем измерения параметров контактного провода.

Если наличие световой помехи не выявлено, фиксируют изображения контактного провода посредством всех систем измерения параметров контактного провода.

При этом рабочая область системы измерения параметров контактного провода является рабочей областью диаграмм направленности фотоприемников системы измерения параметров контактного провода, а рабочая область локационной системы является рабочей областью диаграммы направленности приемника локационной системы.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения способ дополнительно содержит этапы, на которых вычисляют осуществление выхода выявленного источника световой помехи из рабочей области отключенной системы измерения параметров контактного провода и включают отключенную систему измерения параметров контактного провода для фиксации изображений контактного провода.

Согласно второму аспекту предложено устройство для измерения параметров контактного провода, содержащее:

две или более систем измерения параметров контактного провода, выполненные с возможностью фиксации изображений контактного провода, при этом каждая система измерения параметров контактного провода содержит фотоприемники, причем рабочая область системы измерения параметров контактного провода является рабочей областью диаграмм направленности фотоприемников системы измерения параметров контактного провода, область пересечения рабочих областей систем измерения параметров контактного провода представляет собой область возможного нахождения контактного провода, и рабочие области двух или более систем измерения параметров контактного провода ориентированы в пространстве таким образом, что источник световой помехи не может одновременно находится в рабочих областях двух или более систем измерения параметров контактного провода;

локационную систему, выполненную с возможностью выявления наличия световой помехи в рабочей области локационной системы и, если выявлено наличие световой помехи, определения текущих пространственных координат источника световой помехи и их изменения во времени, причем рабочая область локационной системы включает в себя рабочие области двух или более систем измерения параметров контактного провода и область окружающего их пространства;

блок обработки, выполненный с возможностью осуществления связи с двумя или более системами измерения параметров контактного провода и локационной системой, и вычисления возможности потенциального попадания выявленного источника световой помехи в рабочую область одной из двух или более систем измерения параметров контактного провода согласно текущим пространственным координатам источника световой помехи и их изменению во времени, и отключения системы измерения параметров контактного провода, в отношении рабочей области которой вычислена возможность потенциального попадания выявленного источника световой помехи, причем блок обработки принимает зафиксированные изображения контактного провода от других систем измерения параметров контактного провода, в отношении рабочих областей которых вычислено отсутствие потенциального попадания выявленного источника световой помехи, и обрабатывает принятые изображения контактного провода для измерения параметров контактного провода.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, каждая система измерения параметров контактного провода содержит три фотоприемника.

Если локационной системой не выявлено наличие световой помехи, блок обработки принимает зафиксированные изображения контактного провода от всех систем измерения параметров контактного провода.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения локационная система содержит приемник, который снабжен световым фильтром, пропускающим световые сигналы только от источника яркого света.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения фотоприемники систем измерения параметров контактного провода представляют собой однострочные видеокамеры с веерной диаграммой направленности.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения приемник локационной системы представляет собой матричную видеокамеру с широкоугольной диаграммой направленности.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения устройство дополнительно содержит зеркало, установленное на крыше вагона под углом, равным приблизительно 45˚ к крыше вагона, при этом две или более систем измерения параметров контактного провода расположены на крыше вагона, и оптическая линия систем измерения параметров контактного провода проходит через зеркало.

Технический результат, достигаемый посредством использования настоящей группы изобретений, заключается в повышении помехоустойчивости работы оптических систем измерения параметров контактного провода сети электрифицированного транспорта.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие признаки и преимущества настоящей группы изобретений станут очевидны после прочтения нижеследующего описания и просмотра сопроводительных чертежей, на которых:

Фиг. 1 представляет собой вид сбоку схемы функционирования устройства для измерения параметров контактного провода в отношении контактного провода в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 представляет собой вид спереди схемы функционирования устройства для измерения параметров контактного провода в отношении контактного провода в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 представляет собой структурную схему устройства для измерения параметров контактного провода в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 представляет собой схематичное изображение взаимного расположения области возможного нахождения контактного провода и одного из фотоприемников системы измерения параметров контактного провода согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 представляет собой вид сбоку схемы функционирования устройства для измерения параметров контактного провода в отношении контактного провода в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6 представляет собой схематическое расположение систем измерения параметров контактного провода по отношению к вагону в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Различные варианты осуществления настоящего изобретения описываются в дальнейшем более подробно со ссылкой на чертежи. Однако настоящее изобретение может быть воплощено во многих других формах и не должно истолковываться как ограниченное любой конкретной структурой или функцией, представленной в нижеследующем описании. На основании настоящего описания специалист в данной области техники поймет, что объем правовой охраны настоящего изобретения охватывает любой вариант осуществления настоящего изобретения, раскрытый в данном документе, вне зависимости от того, реализован ли он независимо или в сочетании с любым другим вариантом реализации настоящего изобретения. В контексте настоящего изобретения под вагоном подразумевается вагон-лаборатория или любой вагон, приспособленный для установки устройства для измерения параметров контактного провода, описанного ниже.

Фиг. 1 представляет собой вид сбоку схемы функционирования устройства для измерения параметров контактного провода в отношении контактного провода 1 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Вид сбоку подразумевает под собой вид сбоку на вагон поезда, на/в котором установлено устройство для измерения параметров контактного провода, и контактный провод 1, который натянут над вагоном вдоль его длины. Устройство для измерения параметров контактного провода содержит первую систему A измерения параметров контактного провода, вторую систему B измерения параметров контактного провода и локационную систему C, причем первая и вторая системы A, B измерения параметров контактного провода идентичны и работают автономно друг от друга. Каждая из систем A, B измерения параметров контактного провода содержит три фотоприемника: фотоприемники А1, А2, А3 и В1, В2, В3, соответственно. Каждая из систем A, B измерения параметров контактного провода также может быть оснащена собственным устройством подсветки контактного провода для работы в темное время суток. Опционально, упомянутые системы A, B измерения параметров контактного провода оснащены одним общим устройством подсветки контактного провода. Фотоприемники А1, А2, А3 и В1, В2, В3 установлены так, что линия сканирования каждой тройки фотоприемников (т.е. каждой системы A, B измерения параметров контактного провода) по существу перпендикулярна линии протяжения контактного провода, а сами системы A, B измерения параметров контактного провода установлены на линии, по существу параллельной линии протяжения контактного провода. Аналогично известным из уровня техники решениям фотоприемники А1, А2, А3 и В1, В2, В3 фиксируют изображения контактного провода для его дальнейшей обработки.

Фиг. 2 представляет собой вид спереди схемы функционирования устройства для измерения параметров контактного провода в отношении контактного провода 1 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Под видом спереди подразумевается вид на торец вагона поезда, на/в котором установлено устройство для измерения параметров контактного провода, и контактный провод 1, который натянут над вагоном вдоль его длины. В частности, на Фиг. 1 изображены фотоприемники А1, А2, А3 и В1, В2, В3 систем A, B измерения параметров контактного провода и локационная система C. Контактный провод 1 расположен в области возможного нахождения контактного провода, обозначенной прямоугольником на Фиг. 2. Упомянутые фотоприемники представляют собой однострочные видеокамеры с веерными диаграммами направленности (ДН), т.е. узкими ДН в плоскости нахождения контактного провода 1 (см. Фиг. 1, ДН обозначены сплошной линией) и широкими ДН, охватывающими всю область возможного нахождения контактного провода 1, в плоскости, перпендикулярной контактному проводу 1 (см. Фиг. 2, ДН обозначены сплошной линией). ДН упомянутых фотоприёмников ориентированы в пространстве таким образом, что контактный провод 1 всегда находится в «поле зрения» фотоприёмников обеих систем измерения параметров контактного провода, т.е. в области пересечения ДН фотоприемников систем А и В измерения параметров контактного провода. Системы А, В измерения параметров контактного провода разнесены друг от друга на минимально допустимое расстояние, определяемое заданными параметрами системы измерения параметров контактного провода, причем упомянутые системы A и B разнесены друг от друга по существу вдоль длины вагона (по существу параллельно линии протяжения контактного провода). Это минимально допустимое расстояние определяется требованием, чтобы при любом направлении движения вагона, на/в котором установлено устройство для измерения параметров контактного провода, ни при каких углах возвышения внешнего источника световой помехи его свет не мог одновременно засветить фотоприёмники обеих систем A, B измерения параметров контактного провода. При расположении систем A, B измерения параметров контактного провода внутри вагона для обеспечения их работоспособности в крыше вагона делаются щелевидные оптически прозрачные окна, согласованные с размерами и направленностью ДН фотоприемников этих систем. Системы А и В измерения параметров контактного провода могут функционировать в соответствии с любыми известными способами функционирования оптических систем измерения параметров контактного провода, раскрытыми в уровне техники.

Локационная система С представляет собой оптическую систему с приемником с широкоугольной ДН (см. Фиг. 1, 2, ДН приемника локационной системы обозначена пунктирной линией), которая может быть размещена как внутри вагона, так и на крыше вагона. Размещение локационной системы C на крыше вагона позволит избежать выполнения дополнительного оптически прозрачного окна в крыше вагона, согласованного с размером и направленностью ДН приемника упомянутой системы С. Такое расположение является предпочтительным, поскольку для широкоугольной ДН приёмника локационной системы С требуется оптическое окно значительно больших размеров по сравнению с размером окон для узких веерных ДН фотоприёмников систем А, В, для которых требуются щелевидные оптически прозрачные окна. Локационная система C располагается между первой системой A измерения параметров контактного провода и второй системой B измерения параметров контактного провода. Приемник локационной системы С снабжен световым фильтром, пропускающим световые сигналы только от источника яркого света (Солнца или ему подобного) и не пропускающим сигналы от источников слабого света и сигналы фоновой засветки окружающего пространства. В частности, приемник локационной системы C представляет собой матричную видеокамеру с широкоугольной ДН, в «поле зрения» которой находится вся область окружающего пространства, в пределах которой работают системы А и В измерения параметров контактного провода. В частности, в контексте настоящего изобретения рабочая область, соответствующая ДН приемника локационной системы C, называется рабочей областью локационной системы C. Аналогично, рабочие области, соответствующие ДН фотоприемников системы измерения параметров контактного провода, называются рабочей областью системы измерения параметров контактного провода. Таким образом, локационная система C выполнена с возможностью сканирования своей рабочей области, в которую входят рабочие области фотоприемников систем А, В измерения параметров контактного провода, а также область окружающего их пространства. Размеры рабочей области локационной системы задаются согласно условию гарантированного обнаружения источника световой помехи, который может попасть в рабочую область какой-либо из систем измерения параметров контактного провода.

Нахождение источника световой помехи в упомянутой области окружающего рабочие области фотоприемников систем А, В измерения параметров контактного провода пространства создает угрозу воздействия световой помехи на фотоприемники систем А, В измерения параметров контактного провода. Локационная система C выполняет сканирование своей рабочей области для выявления возможного нахождения в ней источника световой помехи, т.е. источника яркого света (например, Солнца) и определения текущих пространственных координат источника световой помехи и их изменения во времени. По изменению пространственных координат источника световой помехи во времени вычисляется перемещение этого источника относительно рабочих областей систем A, B измерения параметров контактного провода.

Фиг. 3 представляет собой структурную схему устройства для измерения параметров контактного провода в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 3, устройство для измерения параметров контактного провода содержит две идентичные системы A, B измерения параметров контактного провода, локационную систему C и блок D обработки. Системы A, B измерения параметров контактного провода, описанные выше, работают автономно друг от друга, однако их работа синхронизируется блоком D обработки, что позволяет объединять результаты измерений при их дальнейшей обработке. Упомянутый блок D обработки располагается внутри вагона и выполнен с возможностью связи с системами А, В измерения параметров контактного провода и локационной системой C.

Таким образом, блок D обработки выполнен с возможностью синхронизации работы систем А, В измерения параметров контактного провода. Кроме того, блок D обработки выполнен с возможностью получения от локационной системы С информации о выявлении источника световой помехи в рабочей области локационной системы С, о текущих координатах пространственного положения источника световой помехи и об их изменении во времени. Блок D обработки выполнен с возможностью вычисления на основе полученной от локационной системы C информации перемещения источника световой помехи относительно рабочих областей систем A, B измерения параметров контактного провода и возможного потенциального попадания выявленного источника световой помехи в рабочую область систем А или В измерения параметров контактного провода и, при подтверждении возможности такого попадания, отключения той системы измерения параметров контактного провода, которая может быть подвержена воздействию световой помехи, из процесса измерения параметров контактного провода. При этом другая система измерения параметров контактного провода, в отношении которой не выявлена возможность воздействия световой помехи, продолжает работать в штатном режиме, и блок D обработки определяет параметры контактного провода на основе только той информации, что получена от этой другой системы. Если в рабочей области локационной системы С не выявлено наличие источника световых помех, тогда обе системы А, В измерения параметров контактного провода продолжают работать в штатном режиме, и блок D обработки определяет параметры контактного провода на основе информации, полученной от обеих систем. В частности, блок D обработки принимает от систем А, В измерения параметров контактного провода зафиксированные изображения контактного провода и обрабатывает их для определения параметров контактного провода. Блок D обработки также выполнен с возможностью сохранения всех данных, полученных от систем А, В измерения параметров контактного провода и локационной системы С, а также сохранения определенных параметров контактного провода.

Согласно другому варианту осуществления устройство для измерения параметров контактного провода может содержать более двух идентичных систем измерения параметров контактного провода. Аналогично предыдущему варианту осуществления, описанному выше, согласно этому другому варианту осуществления блок D обработки выполнен с возможностью синхронизации работы всех систем измерения параметров контактного провода. Аналогично, блок D обработки выполнен с возможностью получения от локационной системы С информации о выявлении источника световой помехи в рабочей области локационной системы С, о текущих пространственных координатах источника световой помехи и об их изменении во времени. Блок D обработки выполнен с возможностью вычисления на основе полученной от локационной системы C информации возможного попадания выявленного источника световой помехи в рабочую область какой-либо из систем измерения параметров контактного провода и, при подтверждении возможности такого попадания, отключения той системы измерения параметров контактного провода, которая может быть подвержена воздействию световой помехи, из процесса измерения параметров контактного провода. При этом остальные системы измерения параметров контактного провода, в отношении которых не выявлена возможность воздействия световой помехи, продолжают работать в штатном режиме, и блок D обработки определяет параметры контактного провода на основе только той информации, что получена от этих остальных систем. Если в рабочей области локационной системы C не выявлено наличие световых помех, тогда все системы измерения параметров контактного провода продолжают работать в штатном режиме, и блок D обработки определяет параметры контактного провода на основе информации, полученной от всех систем.

Таким образом, описанный выше способ обеспечивает бесперебойную работу устройства для измерения параметров контактного провода, т.е. обеспечивается бесперебойное измерение параметров контактного провода даже при наличии световой помехи.

Для чёткой фиксации изображения контактного провода 1 системами А, В измерения параметров контактного провода необходимо, чтобы глубина резкости фотоприёмников А1, А2, А3 и В1, В2, В3 была не меньше пространственных размеров области возможного нахождения контактного провода. Это требование накладывает жёсткие условия к длине оптической линии, т.е. к расстоянию от контактного провода до объективов фотоприемников систем измерения. Например, высота подвеса контактного провода на Российских железных дорогах составляет от 5,5 метров до 7 метров, а в горизонтальной плоскости контактный провод имеет зигзагообразную форму с размахом в +0,7 метра, обусловленную системой подвески контактного провода. Следовательно, размеры области возможного нахождения контактного провода в вертикальной плоскости, перпендикулярной контактному проводу, для измерения параметров контактного провода на Российских железных дорогах составляют 1,5 метра по вертикали (высота H области возможного нахождения контактного провода) и 1,4 метра по горизонтали (ширина S области возможного нахождения контактного провода). Фиг. 4 представляет собой схематичное изображение взаимного расположения области возможного нахождения контактного провода и одного из фотоприемников системы измерения параметров контактного провода согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Исходя из максимально допустимых линейных искажений получаемых фотоприемниками изображений контактного провода ширина диаграммы направленности фотоприемников систем измерения параметров контактного провода не должна превышать 40 градусов. Тогда минимальное расстояние от объектива фотоприемника одной системы измерения параметров контактного провода, например фотоприемника A2, до ближайшего возможного расположения контактного провода рассчитывается по формуле L=(S/2)/tg(A/2), где L - длина оптической линии (расстояние от ближайшего возможного расположения изображаемого объекта до объектива фотоприемника), S - ширина области возможного нахождения контактного провода, А – угол обзора ДН фотоприемника А2 измерительной системы) и составляет 1,92 метра (см. Фиг. 4). При стандартной высоте вагона на Российских железных дорогах в 4,3 метра и минимальной высоте подвеса контактного провода в 5,5 метра расстояние от крыши вагона до контактного провода составляет 1,2 метра, что на 0,72 метра меньше минимально допустимой длины оптической линии от провода. Следовательно, в данном примере для обеспечения требуемой длины оптической линии системы А, В измерения параметров контактного провода должны быть расположены внутри вагона. При этом для беспрепятственного прохождения оптической линии от контактного провода до объектива фотоприёмников необходимо в крыше вагона необходимо выполнить щелевидные оптически прозрачные окна. Локационная система C при этом может располагаться как внутри вагона, так и на его крыше, поскольку расстояние до источника световой помехи значительно превышает расстояние до контактного провода. Как было указаны выше, вариант размещения приемника локационной системы на крыше вагона предпочтительнее, поскольку он не требует выполнения в крыше вагона дополнительного оптически прозрачного окна больших размеров, согласующихся с широкоугольной ДН приемника локационной системы C.

Фиг. 5 представляет собой вид сбоку схемы функционирования устройства для измерения параметров контактного провода в отношении контактного провода в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Как указано выше, при размещении систем А, В измерения параметров контактного провода внутри вагона необходимо внесение изменений в конструкцию вагона, а именно, необходимо выполнение в крыше вагона оптически прозрачных окон, что повышает суммарную стоимость устройства. Во избежание необходимости внесения таких изменений в конструкцию вагона системы A, B измерения параметров контактного провода устанавливаются на крыше вагона. Кроме того, на крыше вагона устанавливается зеркало 2. Зеркало 2 устанавливается на пути оптической линии систем А, В измерения параметров контактного провода, т.е. фотоприемников А1, А2, А3 и В1, В2, В3, соответственно, таким образом увеличивая длину оптической линии упомянутых систем A, B измерения параметров контактного провода. В частности, зеркало 2 устанавливается под углом приблизительно 45˚ к горизонтальной плоскости - крыше вагона.

Как было указано выше, для обеспечения четкого изображения контактного провода 1 используются фотоприемники с высокой глубиной резкости. В примере, описанном выше, длина оптической линии, т.е. расстояние от контактного провода 1 до объективов фотоприемников, должна быть не менее 1,92 метра. Для соблюдения этого условия в этом примере расстояние между зеркалом, установленным на крыше вагона под углом, равном приблизительно 45˚ к плоскости крыши, и фотоприемниками систем A, B измерения параметров контактного провода выбирается таким, чтобы выполнялось требование к длине оптической линии. В примере в отношении Российских железных дорог это расстояние составляет около одного метра.

При расположении на крыше вагона системы А, В измерения параметров контактного провода и локационная система C помещаются в закрытый бокс с оптически прозрачными окнами на пути оптических линий систем. В частности, на Фиг. 5 ДН систем А, В измерения параметров контактного провода также обозначены сплошными линиями, а ДН локационной системы C – пунктирными линиями. Блок D обработки согласно данному другому варианту осуществления также располагается внутри вагона. На Фиг. 5 локационная система C изображена расположенной между системами A и B измерения параметров контактного провода с оптической линией, проходящей через зеркало 2. Однако ввиду широкоугольной ДН приемника локационной системы C эта система также может быть расположена так, как описано выше в отношении первого варианта осуществления – на крыше вагона с оптической линей, направленной непосредственно вертикально вверх (без задействования зеркала).

Фиг. 6 представляет собой схематическое расположение систем A, B измерения параметров контактного провода по отношению к вагону в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. В частности, область возможного нахождения контактного провода на Фиг. 6 обозначена заштрихованной прямоугольной областью, через которую проходит контактный провод 1. Вагон образно обозначен на фигуре пунктиром в виде прямоугольного параллелепипеда. Системы А, В измерения параметров контактного провода согласно первому варианту осуществления располагаются в положении «X», т.е. внутри вагона, а системы А, В измерения параметров контактного провода согласно другому варианту осуществления располагаются в положении «Y», т.е. на крыше вагона. На крыше вагона также изображено зеркало 2, установленное под углом приблизительно 45˚ к крыше вагона. Оптические линии систем А, В измерения параметров контактного провода обозначены сплошными линиями, которые берут начало из положений «X» и «Y», соответственно. Согласно примеру, изображенному на Фиг. 6, оптические линии этих систем совпадают после точки прохождения зеркала, что наглядно поясняет, что системы А, В измерения параметров контактного провода согласно обоим вариантам осуществления, описанным выше, выполнены с возможностью сканирования одной и той же области возможного нахождения контактного провода.

Расположение систем А, В измерения параметров контактного провода и локационной системы C на крыше вагона обладает дополнительным положительным эффектом, заключающемся в отсутствии необходимости выполнения в крыше вагона оптически прозрачных окон, т.е. в уменьшении суммарной стоимости устройства для измерения параметров контактного провода. Дополнительным положительным эффектом такого расположения является возможность использования заявленного устройства для измерения параметров контактного провода не только в специальных вагонах-лабораториях, но и на крыше любых вагонов магистральных поездов, поскольку внутри вагона размещается только блок D обработки, для размещения которого потребуется помещение размером, не больше чем одно купе. Эти положительные эффекты позволяют контролировать состояние контактного провода сети электрифицированных железных дорог практически постоянно, а описанный выше способ измерения параметров контактного провода обеспечивает бесперебойную работу заявленного устройства для измерения параметров контактного провода при осуществлении этого постоянного контроля.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что по мере необходимости количество структурных элементов или компонентов системы может изменяться. Кроме того, специалисты в данной области техники должны понимать, что показанное расположение модулей системы является примерным и, по мере необходимости, может быть изменено для достижения большей эффективности в конкретном применении. Предполагается, что объем охраны настоящего изобретения охватывает все возможные различные расположения указанных выше конструктивных элементов системы.

Хотя в настоящем описании показаны примерные варианты реализации изобретения, следует понимать, что различные изменения и модификации могут быть выполнены, не выходя за рамки объема охраны настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Функции, этапы и/или действия, упоминаемые в пунктах формулы изобретения, характеризующих способ, в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения, описанными в данном документе, необязательно должны выполняться в каком-то конкретном порядке, если не отмечено или не оговорено иное. Более того, упоминание элементов системы в единственном числе не исключает множества таких элементов, если в явном виде не указано иное.

Группа изобретений относится к диагностике состояния проводной контактной сети. Способ измерения параметров контактного провода заключается в следующем. Выявляют, есть ли в рабочей области локационной системы источник световой помехи. Если выявлено наличие световой помехи, определяют текущие координаты источника световой помехи и их изменение во времени. Вычисляют возможность потенциального попадания световой помехи в рабочую область одной из двух или более систем измерения параметров контактного провода. Отключают систему измерения параметров контактного провода, в отношении рабочей области которой вычислена возможность попадания световой помехи. Фиксируют изображения контактного провода посредством других систем измерения, в отношении рабочих областей которых вычислено отсутствие попадания световой помехи. Обрабатывают зафиксированные изображения контактного провода для измерения параметров контактного провода. Рабочие области систем измерения ориентированы в пространстве таким образом, что световая помеха не может одновременно находится в рабочих областях двух или более систем измерения. Также заявлено устройство для измерения параметров контактного провода. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости работы оптических систем измерения параметров контактного провода. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ измерения параметров контактного провода, содержащий этапы, на которых:

выявляют, есть ли в рабочей области локационной системы источник световой помехи, причем рабочая область локационной системы включает в себя рабочие области двух или более систем измерения параметров контактного провода и область окружающего их пространства;

если выявлено наличие световой помехи, определяют текущие пространственные координаты источника световой помехи и их изменение во времени;

вычисляют возможность потенциального попадания выявленного источника световой помехи в рабочую область одной из двух или более систем измерения параметров контактного провода согласно текущим пространственным координатам источника световой помехи и их изменению во времени;

отключают систему измерения параметров контактного провода, в отношении рабочей области которой вычислена возможность потенциального попадания выявленного источника световой помехи;

фиксируют изображения контактного провода посредством других систем измерения параметров контактного провода, в отношении рабочих областей которых вычислено отсутствие потенциального попадания выявленного источника световой помехи;

обрабатывают зафиксированные изображения контактного провода для измерения параметров контактного провода,

причем область пересечения рабочих областей двух или более систем измерения параметров контактного провода представляет собой область возможного нахождения контактного провода, и рабочие области двух или более систем измерения параметров контактного провода ориентированы в пространстве таким образом, что источник световой помехи не может одновременно находится в рабочих областях двух или более систем измерения параметров контактного провода.

2. Способ по п. 1, причем если наличие световой помехи не выявлено, фиксируют изображения контактного провода посредством всех систем измерения параметров контактного провода.

3. Способ по п. 1, причем рабочая область системы измерения параметров контактного провода является рабочей областью диаграмм направленности фотоприемников системы измерения параметров контактного провода, а рабочая область локационной системы является рабочей областью диаграммы направленности приемника локационной системы.

4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:

вычисляют осуществление выхода выявленного источника световой помехи из рабочей области отключенной системы измерения параметров контактного провода; и

включают отключенную систему измерения параметров контактного провода для фиксации изображений контактного провода.

5. Устройство для измерения параметров контактного провода, содержащее:

две или более систем измерения параметров контактного провода, выполненные с возможностью фиксации изображений контактного провода, при этом каждая система измерения параметров контактного провода содержит фотоприемники, причем рабочая область системы измерения параметров контактного провода является рабочей областью диаграмм направленности фотоприемников системы измерения параметров контактного провода, область пересечения рабочих областей систем измерения параметров контактного провода представляет собой область возможного нахождения контактного провода, и рабочие области двух или более систем измерения параметров контактного провода ориентированы в пространстве таким образом, что источник световой помехи не может одновременно находится в рабочих областях двух или более систем измерения параметров контактного провода;

локационную систему, выполненную с возможностью выявления наличия световой помехи в рабочей области локационной системы и, если выявлено наличие световой помехи, определения текущих пространственных координат источника световой помехи и их изменения во времени, причем рабочая область локационной системы включает в себя рабочие области двух или более систем измерения параметров контактного провода и область окружающего их пространства;

блок обработки, выполненный с возможностью осуществления связи с двумя или более системами измерения параметров контактного провода и локационной системой, и вычисления возможности потенциального попадания выявленного источника световой помехи в рабочую область одной из двух или более систем измерения параметров контактного провода согласно текущим пространственным координатам источника световой помехи и их изменению во времени, и отключения системы измерения параметров контактного провода, в отношении рабочей области которой вычислена возможность потенциального попадания выявленного источника световой помехи, причем блок обработки принимает зафиксированные изображения контактного провода от других систем измерения параметров контактного провода, в отношении рабочих областей которых вычислено отсутствие потенциального попадания выявленного источника световой помехи, и обрабатывает принятые изображения контактного провода для измерения параметров контактного провода.

6. Устройство по п. 5, причем каждая система измерения параметров контактного провода содержит три фотоприемника.

7. Устройство по п. 5, причем, если локационной системой не выявлено наличие световой помехи, блок обработки принимает зафиксированные изображения контактного провода от всех систем измерения параметров контактного провода.

8. Устройство по п. 5, причем локационная система содержит приемник, который снабжен световым фильтром, пропускающим световые сигналы только от источника яркого света.

9. Устройство по п. 5, причем фотоприемники систем измерения параметров контактного провода представляют собой однострочные видеокамеры с веерной диаграммой направленности.

10. Устройство по п. 8, причем приемник локационной системы представляет собой матричную видеокамеру с широкоугольной диаграммой направленности.

11. Устройство по п. 5, дополнительно содержащее зеркало, установленное на крыше вагона под углом, равным приблизительно 45°, к крыше вагона, при этом две или более систем измерения параметров контактного провода расположены на крыше вагона, и оптическая линия систем измерения параметров контактного провода проходит через зеркало.