Бесконтактные методы и средства диагностики контактной сети железной дороги

Дипломная работа - Транспорт, логистика

Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика

Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



тных изоляторов в гирлянде, оценку степени развития дефекта и выдачу рекомендаций по принятию решений о дальнейшей эксплуатации дефектного изолятора;

внесение дефектных изоляторов в память компьютера с привязкой к номеру опоры и участку КС, выделение необходимых фрагментов, их масштабирование и редактирование;

распечатку цифровых цветных диагностических изображений изоляторов на принтере;

обмен данными по интерфейсу бортового ИВК вагона-лаборатории;

цветное представление совмещенных УФ- и видеоизображений изоляторов на экранах дисплея компьютера и монитора, возможность просмотра цифровых фильмов, их редактирование, выделение и запись необходимых фрагментов с дефектными изоляторами;

возможность записи УФ- и видеоизображений изоляторов на видеомагнитофон;

архивация данных УФ-обследований изоляторов, составление электронной документации и получение твердой копии с диагностической информацией в виде отчета;

возможность записи фрагментов цифровых фильмов с изображениями дефектных изоляторов в УФ- и видеодиапазонах с привязкой к номерам опор на компакт-диск и съемный жесткий диск компьютера и последующую передачу в записи в дорожную электротехническую лабораторию и в службу электроснабжения железной дороги;

обеспечение работы на IBM совместимых компьютерах в среде Windows версии 2000 и выше;

использование удобных графических диалоговых моделей, обеспечивающих пользователю максимальный сервис и простоту работы.

Перспективы создания компьютеризированной системы диагностирования изоляторов контактной сети по ультрафиолетовому излучению

Примеры диагностирования изоляторов УФ-системой

На рис. 2.3 представлены совмещенные УФ- и видеоизображения трех опор КС переменного тока на участке скоростной железной дороги, соединяющей Англию и Францию через Евротоннель. Пробные обследования изоляторов контактной сети проводились специалистами фирмы OFIL (Израиль) с помощью камеры DayCorII путем обхода в дневное время. На рис. 2.3, а четко просматривается корона на гирлянде из четырех изоляторов в кронштейне консоли. На рис. 2.3, б зафиксирована большая корона на гирлянде изоляторов в тяге консоли; кроме того, на гирлянде изоляторов кронштейна консоли наблюдаются сильные ПЧ-разряды. На рис. 2.3, в видны сильные ПЧ-разряды на первом и втором изоляторах (со стороны опоры) гирлянды в тяге консоли. Все упомянутые изоляторы после фактической проверки контактными методами были признаны дефектными и впоследствии заменены.

 

а)б)в) Рис. 2.3. Совмещенные видео и УФ-изображения дефектов гирлянд изоляторов:

а - в кронштейне консоли; б - в тяге консоли и части изоляторов в кронштейне; в - части изоляторов в тяге консоли

 

Необходимо отметить, что на всех трех изображениях в УФ-диапазоне просматриваются белые точки, что объясняется наличием световых шумов и ионизацией воздуха под действием напряжения в контактной сети (рассматриваются как помехи). На рис. 2.3, а и в видны изображения вагонов скоростного поезда; это свидетельствует о высоком быстродействии УФ-камеры.

Необходимо отметить, что наряду с УФ-методом диагностирования изоляторов КС целесообразно использовать тепловизионный метод с помощью инфракрасной системы диагностирования КС, установленной ООО НИИЭФА-Энерго на большинстве ВИКС ЦЭ. При этом осуществляется комплексное диагностирование изоляторов с использованием широкого диапазона оптического спектра электромагнитного излучения: от 0,21 до 8,3 мкм. Это обеспечивает высокую достоверность результатов диагностирования и устойчивость системы к внешним условиям (время суток, состояние атмосферы, перепад температур воздух и т. д.), большую наглядность и простоту восприятия диагностической информации.

 

2.5.4 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.2.4).

 

 

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:

=A0+A1*S+A2*S2+A3*S3.

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

 

C0=A0+A1*S0+A2*S02+A3*S03=A0+A1*S1+A2*S12+A3*S13=A0+A1*S2+A2*S22+A3*S23=A0+A1*S3+A2*S32+A3*S33.

 

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:

 

.

 

 

2.6 Информационно - вычислительный комплекс

 

Назначение информационно - вычислительного комплекса

ИВК вагона-лаборатории предназначен для получения с помощью первичных измерительных преобразователей (датчиков) электрических или цифровых сигналов, несущих информацию об измеряемых параметрах, приема и обработки этих сигналов, записи полученных данных и результатов на жесткий диск ЭВМ, отображения измеряемой информации на экране дисплея, а также распечатки протоколов инспекционных поездок и получаемой информации в графической форме.

Информационно-вычислительный комплекс вагона-лаборатории обеспечивает полную автоматизацию процессов измерений и допускового контроля параметров контактной сети, которая достигается компьютеризацией всех диагностик, регистрации и оформления получаемых результатов.

 

2.7 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.

Каждая телевизионная камера состоит из корпуса с объективом МИР-1, платы фотоприемника и платы обработки сигналов (А1 и А3 - левая ТВ камера, А2 и А4 - правая). На плате фотоприемника расположены координатно-чувствительный элемент - ПЗС линейка, предназначенная для измерения углового положения КП относительно оси оптической системы и Pin фотодиод датчика опор контактной сети. Конструктивно плата фотоприемника помещена в фокальную плоскость объектива ТВ камеры. Блок обработки ТВ камеры выполнен на базе сигнального микропроцессора ADSP-2191 и предназначен для управления фотоприемником, считывания информации, и ее обработки. Программное обеспечение контроллера блока обработки реализует также процедуру адаптации фотоприемного тракта под изменяющиеся условия освещенности и алгоритмы фильтрации и обнаружения сигналов от КП.

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 использу