Устройство слежения за параметрами контактного провода тягового электроснабжения магистральных железных дорог
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
вление режимами работы УСП КП;
. Обслуживание аппаратной части УСП КП и расчет параметров контактной сети в режиме измерения;
. Привязку результатов измерений к показаниям датчика скорости и пройденного пути, точкам фиксации контактного провода;
. Отображение измеренных параметров контактной сети на мониторе рабочего места оператора УСП КП в графическом и алфавитно-цифровом виде в реальном масштабе времени;
. Запись измеренных параметров контактной сети на устройство хранения информации с формированием архива;
. Регистрацию отклонений измеренных параметров контактной сети от нормативных значений в реальном масштабе времени во время проведения инспекции участков контактной сети.
2.2 Состав УСП КП
В состав УСП КП входят: (см. схему электрическую структурную УСП КП).
.Блок оптико-механический (БОМ);
.Два датчика боковых перемещений (ДБП);
.Датчик температуры (ДТ) (датчик температуры наружного воздуха устанавливается в вариантном исполнении УСП КП);
.Датчик скорости (датчик угла поворота Л178/1.2) (ДС);
.Блок электроники (БЭ);
.Пульт управления (ПУ);
2.3 Устройство и работа УСП КП
2.3.1 Принцип работы 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 aЛ (левая камера) и aП (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:
. (1)
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:
, (2)
где aЦ - угол визирования объекта (КП) центральной камерой телевизионной системы; А - величина, определяемая качеством сведения камер.
Рисунок 2.1 - Положение контактного провода относительно ТВ камер
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).
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:
=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 коэф