Устройство слежения за параметрами контактного провода визир

Результаты периодического контроля позволяют правильно, своевременно и с наименьшими затратами планировать и организовывать необходимый ремонт износившихся или поврежденных участков железнодорожного полотна, контактной сети и других элементов железнодорожного хозяйства. Для измерения отклонений от номинальных значений оцениваемых параметров контактной сети, был разработан прибор “Устройство слежения за параметрами контактного провода” (УСП КП).

1. ОБЗОР СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА

Диагностикой параметров контактной подвески электрифицированных железных дорог занимаются во всех странах, имеющих такие дороги. Понимание важности проблемы дает довольно большое количество способов ее решений. Рассмотрим несколько зарубежных аналогов измерения параметров контактного провода.

Таким образом, за счет механической свободы устройство постоянно держит провод в поле зрения телевизионных камер. Это показано на рисунке 1.2, при несколько опущенном относительно первого положения положении провода.

Пучок лазера испускается его источником, попадает на зеркало 1, под углом 45 градусов отражается от него, попадает на провод. Изображение освещенного провода попадает на зеркало 2. С зеркала 2 изображение попадает на камеру. Таких систем всего шесть, расположенных рядом друг с другом.

Для наблюдения за объектом в приборе фирмы Gamma Technology используются матричные камеры. Этим добиваются большой разрешающей способности прибора. Для освещения прибора используется лазерная подсветка, за счет которой световой пучок распределяется равномерно. Однако прибор фирмы Gamma Technology имеет большие габариты. Для его размещения требуется как минимум 1,5 м длины на крыше вагона (диапазон изменения высота подвеса контактного провода).

Еще одним достижением в области диагностики параметров контактного провода является разработка сети железных дорог Германии (DBAG). DBAG начали применять бесконтактную измерительную систему с 1982 года, которая обеспечивала надежное измерение положения контактного провода с точностью не менее 10мм при скорости свыше 80 км/час. На первом этапе систему можно было применять только в ночное время. В 1996 году ее доработали, что позволило использовать ее при дневном освещении. В 2000 году FTZ расширил возможности системы, применив камеру с 8192 элементов разрешения на строку, что позволило повысить разрешающую способность.

Положение провода определяются триангуляционным методом. Он заключается в том, что строится треугольник, где основанием служит расстояние между реперными точками, а в вершине находится искомый объект. Для этого использованы четыре строчные камеры с высоким разрешением, которые вместе с прожекторами размещены на жесткой несущей балке, образуя модуль, в готовом виде монтируемый на крыше измерительного вагона, электропоезда или локомотива.

Измерительный интервал, представляющий собой расстояние между двумя точками измерений, зависит от времени, затрачиваемого системой на выполнение расчетов, и скорости движения. При скорости 120 км/час он лежит в пределах 10мм.

Для выполнения измерений в ночное время используется система освещения контактной подвески. Сначала для этого применялись лампы с разрядом в парах металла потребляемой мощностью 10кВт, выполненные в виде прожекторов. В дальнейшем, в связи с дефицитом свободного места в месте расположения видеокамер и слепящего действия прожекторов, стали использовать систему на базе диодного лазера. Эта система потребляет мощность не больше 15 Вт. При этом луч лазера совмещается с полем зрения камеры.

2. НАЗНАЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА СЛЕЖЕНИЯ ЗА ПАРАМЕТРАМИ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА

УСП КП предназначено для бесконтактного измерения геометрических параметров подвеса контактных проводов электрифицированных участков железных дорог, записи полученных параметров на устройство хранения информации и их отображения на мониторе рабочего места оператора УСП КП.

2.1 Технические характеристики и условия эксплуатации

Аппаратура УСП КП осуществляет:

1. Бесконтактное измерение текущего положения высоты контактных проводов над уровнем верха головок рельсов при количестве проводов от одного до четырех в диапазоне от 5500 до 6900 мм с погрешностью 20 мм;

2. Бесконтактное измерение текущего положения контактных проводов (смещение и вынос) в плане при количестве проводов от одного до четырех в диапазоне 600 мм с погрешностью 20 мм;

3. Автоматическую или ручную с пульта управления отметку положения опор контактной сети;

4. Бесконтактное измерение высоты подвеса в точках фиксации на опорах контактных проводов над УГР при количестве проводов от одного до четырех в диапазоне от 5500 до 6900 мм с погрешностью не хуже 20 мм;

5. Бесконтактное измерение горизонтального смещения от оси пути в точках фиксации на опорах контактных проводов в плане при количестве проводов от одного до четырех в диапазоне 600 мм с погрешностью не хуже 20 мм;

7. Измерение скорости движения автомотрисы АДМ в диапазоне от 0 до 80 км/ч с погрешностью не хуже 1 км/ч;

8. Измерение пройденного автомотрисой пути с относительной погрешностью не хуже 0,1%;

9. Измерение температуры наружного воздуха в диапазоне от минус 50 до +500С с погрешностью не более 10С (датчик температуры наружного воздуха устанавливается в вариантном исполнении УСП КП);

10. Термостабилизацию оптико-механического блока.

Программное обеспечение УСП КП позволяет выполнять следующие функции:

1. Автоматическую проверку аппаратной части УСП КП при запуске программы и в процессе работы с отображением результатов проверки на мониторе рабочего места оператора УСП КП;

2. Выбор и управление режимами работы УСП КП;

3. Обслуживание аппаратной части УСП КП и расчет параметров контактной сети в режиме измерения;

4. Привязку результатов измерений к показаниям датчика скорости и пройденного пути, точкам фиксации контактного провода;

5. Отображение измеренных параметров контактной сети на мониторе рабочего места оператора УСП КП в графическом и алфавитно-цифровом виде в реальном масштабе времени;

6. Запись измеренных параметров контактной сети на устройство хранения информации с формированием архива;

7. Регистрацию отклонений измеренных параметров контактной сети от нормативных значений в реальном масштабе времени во время проведения инспекции участков контактной сети.

В состав УСП КП входят: (см. схему электрическую структурную УСП КП).

1.Блок оптико-механический (БОМ);

2.Два датчика боковых перемещений (ДБП);

3.Датчик температуры (ДТ) (датчик температуры наружного воздуха устанавливается в вариантном исполнении УСП КП);

4.Датчик скорости (датчик угла поворота Л178/1.2) (ДС);

5.Блок электроники (БЭ);

6.Пульт управления (ПУ);

2.3 Устройство и работа УСП КП

В основу работы УСП КП положен стереоскопический принцип определения положения объекта в пространстве, основанный на измерении углового положения (угла визирования) объекта относительно осей оптических систем трех разнесенных в пространстве на некоторое базовое расстояние телевизионных (ТВ) камер. При этом оси оптических систем всех трех камер сориентированы так, что лежат в одной вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению движения автомотрисы. Поля зрения оптических приемников камер с фоточувствительными ПЗС линейками повернуты так, что лежат в одной плоскости с осями оптических систем.

Начало лучей визирования КП каждой камерой определяется положением некоторой узловой точки в центре входного зрачка объектива оптической системы камеры. Узловые точки ТВ камер размещаются на одной линии поперек автомотрисы параллельно плоскости капота автомотрисы на расстоянии S (базовое расстояние) друг от друга (рис. 2.1), причем узловая точка центральной камеры размещается в диаметральной плоскости кузова автомотрисы.

Значения измеренных углов визирования КП крайними камерами Л (левая камера) и П (правая камера) при известном базовом расстоянии S позволяют вычислить высоту контактного провода над линией, соединяющей узловые точки камер (базой ТВ системы) НКП и его смещение относительно диаметральной плоскости кузова автомотрисы LКП по простым формулам:

Центральная камера предназначена для выявления и отбрасывания ложных объектов (артефактов), возникающих в точках пересечения лучей визирования, при нахождении в полях зрения камер более одного объекта. Процедура ведется с использованием неравенства:

Далее осуществляется пересчет полученных значений высоты и смещения КП в координаты КП относительно положения головок рельсов железнодорожного пути с использованием информации от датчиков боковых перемещений кузова автомотрисы относительно колесной пары ходовой тележки.

Левая и правая ТВ камеры содержат в своем составе фотодиодные фотоприемники датчика опор контактной сети. Поля зрения фотоприемников лежат в одной плоскости с осями оптических систем ТВ камер и сориентированы так, что при движении автомотрисы в них попадают изображения стержней основных фиксаторов опор контактной сети и не попадают изображения контактных проводов.

На основании информации получаемой от ДС производится привязка к координатам пути, определение скорости и направления движения.

2.3.2 Калибровка оптической системы

Для точной работы устройства необходимо знать расстояние S с точностью до пикселя. Так как выставить камеру в точно заданных параметрах очень сложно, то проводят калибровку каждого устройства в отдельности. Для каждой камеры каждому котангенсу угла присваивают номер пикселя и создают таблицу возможных положений провода.

Рассмотрим левую и правую камеры, геометрические расчеты для которых будут дуальны из-за симметричного расположения относительно оси движения вагона (рис.2.2).

Методика калибровки системы предполагает расположение имитаторов контактных проводов с известными заранее координатами в пределах наблюдаемой области. Калибровка системы проводится по четырем имитаторам для учета возможной нелинейности поля зрения оптической системы ПЗС камеры. Конечным результатом калибровки является таблица котангенсов углов визирования каждой камеры, где каждому углу визирования ставится в соответствие определенный номер пикселя ПЗС камеры. По заданным координатам, решая треугольники, вычислим углы визирования имитаторов:

Аппроксимируем функцию зависимости углов лучей C визирования от номеров пикселов S линейки ПЗС C=F(S) кривой третьего порядка:

С помощью полученных отсчетов от ПЗС камеры найдем коэффициенты уравнения, подставив номера пикселов в систему уравнений:

В качестве примера найдем коэффициент A0=D/D0, использую правило Крамера [6]. Где D определитель матрицы четвертого порядка:

А D0 определитель матрицы четвертого порядка:

В реальных условиях для заполнения таблицы используется не сам угол, а его котангенс, который и используется для вычисления декартовых координат КП (смотри выше):

Выполним аналогичные расчеты для средней камеры (рис.2.3).

Вычисляя углы подвеса имитаторов, решим симметричные треугольники:

Все остальные расчеты аналогичны боковым ПЗС камерам. Результатом является таблица, где каждому отсчету ставится в соответствие тангенс угла подвеса КП:

2.4 Устройство и работа БОМ

Блок оптико-механический представляет собой герметичный металлический корпус, в котором установлены:

Три измерительные телевизионные камеры, три блока обработки телевизионных сигналов, один из которых включает в себя мультиплексор сбора данных от датчиков боковых перемещений и системы измерения температуры, четырехканальный мультиплексор сигналов от видео камер, устройство управления нагревателями, блок питания, датчики измерения температуры защитных стекол, плат телевизионных фотоприемников телевизионных камер и наружной температуры, а также нагревательные элементы подогрева плат фотоприемников и самоподогревающиеся защитные стекла иллюминаторов.

Блок оптико-механический устанавливается на капоте автомотрисы АДМ.

Центральная ТВ камера также состоит из фотоприемника и блока обработки (А6 и А7). Фотоприемник центральной камеры аналогичен фотоприемникам боковых камер, но не содержит фотодиода и приемного тракта датчика опор контактной сети. Контроллер блока обработки центральной ТВ камеры также выполнен на базе сигнального микропроцессора ADSP-2191, но не содержит элементов фотодиодного приемного тракта датчика опор контактной сети. Дополнительно на плате блока реализован управляемый процессором четырехканальный мультиплексор, предназначенный для чтения информации и управления датчиками боковых перемещений кузова автомотрисы относительно колесных пар ходовых тележек, датчиком температуры наружного воздуха (в вариантном исполнении УСП КП) и системой термостабилизации защитных стекол и фотоприемников.

Для связи ТВ камер с микропроцессорным контроллером PCDSP104 БЭ предусмотрен четырехканальный (один канал резервный) мультиплексор MUXTV-M (А5). Через мультиплексор в БЭ поступает информация об углах визирования КП ТВ камерами о положении опор контактной сети, а также от датчиков боковых перемещений, датчика температуры наружного воздуха и от контроллера нагревателя. Мультиплексор используется для передачи команд управления оборудованием БОМ. В режимах настройки БОМ мультиплексор позволяет передавать в БОМ полный видео сигнал от каждой камеры.

Блок питания (А8) обеспечивает напряжения питания для всех элементов электрической схемы БОМ.

2.5 Устройство и работа БЭ

Блок электроники представляет собой металлический корпус с направляющими на нижней стенке. На задней стенке БЭ размещена розетка разъема, а на передней жидкокристаллический монитор рабочего места оператора УСП КП LCD-KIT03 и пленочная клавиатура АРТ-01.

Внутри корпуса установлены:

Устройство вычислительное WAFER-5820-300, контроллер последовательного канала PCDSP104 на базе сигнального микропроцессора ADSP-2191,драйвер пленочной клавиатуры, клавиатура АРТ-01, устройство хранения информации ZIP DRIVE 100M, устройство отображения LCD-KIT03 и блок питания.

В нерабочем положении БЭ хранится в специальном кейсе, на время инспекционной поездки устанавливается в пульт управления УСП КП.

Устройство вычислительное WAFER-5820-300 представляет собой PC-совместимую одноплатную ЭВМ, выполненную в конструктиве PC-104, и является основным элементом БЭ. На плате ЭВМ имеется стандартный набор контроллеров для подключения периферийного оборудования.

Для визуализации получаемой информации к ЭВМ подключено устройство отображения (LCD монитор) LCD-KIT03. В процессе работы оператор УСП КП имеет возможность записывать информацию о положении КП на магнитный носитель (дискету) устройства хранения информации ZIP DRIVE 100M.

Наименование клавиш встроенной клавиатуры и их назначение указаны в таблице 2.1.

Источник

Обеспечим надёжного поверителя

Государственное качество услуг

Просто и удобно

У меня есть файл с перечнем оборудования

Загрузите файл и мы пришлем вам стоимость поверки

Эффективно

Хочу узнать стоимость как можно быстрее

Заполните шаблон и мы пришлем вам стоимость поверки

Устройства слежения за параметрами контактного провода Визир

Описание

Устройства слежения за параметрами контактного провода Визир — техническое средство с номером в госреестре 41518-09 и сроком свидетельства (заводским номером) 29.08.2019. Имеет обозначение типа СИ: Визир. Произведен предприятием: ООО «Мобильные Системы Диагностики Холдинг», г.С.-Петербург.

Требуется ли периодическая поверка прибора?

Наличие периодической поверки: Да. Периодичность проведения поверки установлена изготовителем средства измерения и составляет: 2 года Узнать о ее сроках можно также в техническом паспорте, который прилагается к данному прибору.

Допускается ли поверка партии?

Допущение поверки партии приборов: Нет.

Методика поверки:

С методикой поверки прибора вы можете ознакомиться по ссылке: Скачать Документ содержит последовательность действий, реализация которых позволит подтвердить соответствие прибора метрологическим требованиям, принятым при утверждении типа средства измерений.

Описание типа:

С более детальным описанием прибора можно ознакомиться по ссылке: Описание прибора: Скачать. Документ содержит технические, метрологические характеристики, данные о погрешности измерения и другую полезную информацию.