专利名称：一种用于监视铁路供电状况的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在铁路输电线(亦称为接触线或架空线)与车辆受电弓头部相接触以给所述车辆提供动力时监视所述输电线的状况的装置。
背景技术：
由现有技术、特别是JP 2001-235310中已知一种用于监视铁路输电线状况的装置。该装置包括一台用于监视指示所述输电线操作能力的参数的摄像机。在JP2001-235310中，车辆包括带有测量元件的受电弓，该受电弓包括支架和用于沿输电线滑动的滑动触头。滑动触头通过弹簧与支架相连接。滑动触头和支架分别支持红外光源，使得摄像机用于记录光源关于垂直方向的相对位置。因为测量元件被设置在受电弓和输电线之间，因此，由于安全问题，特别是由于电击的风险，在商业服务期间不能使用该受电弓。
发明内容
本发明的一个目的是通过提供一种用于监视铁路输电线状况的装置来克服该缺点，该装置易于实施，其使得能够在商业服务期间在监视输电线状况的同时使用受电弓。为此，本发明涉及一种用于当输电线与车辆的受电弓头部相接触以便为所述车辆提供动力时监视铁路输电线状况的装置，所述装置包括用于监视指示所述输电线的操作能力的参数的摄像机，其中，该装置包括反射元件，该反射元件设置在受电弓头部上并且包括图案，该摄像机设置在车辆上以便记录关于垂直方向的图案位置。该反射元件可以被设置在受电弓头部上而对该受电弓没有任何变化，使得所述受电弓仍然可以用于为该车辆提供动力。因此，本发明使得能够在铁路车辆的商业服务期间监视铁路供电状况。此外，任何铁路车辆都可以装备该监视装置。因此，通过装备多个运行在铁路上的服务列车，能够连续监视铁路输电线的状况。本发明的监视装置的其它特征如下所述-该装置包括计算装置，用于处理所述被监视的参数以确定所述参数是否相对于参考值变化并确定该变化是否表明在所述输电线中故障的风险增加；-该装置包括全球定位系统，用于当计算装置确定有故障风险时确定输电线上的缺陷的位置；-计算装置用于通过比较连续的捕捉结果来计算受电弓头部的垂直移动的加速度，和基于此加速度计算受电弓施加在输电线上的力；-摄像机是线性摄像机，其被配置为每秒传送至少1000个测量值；-反射元件的图案包括至少两个由反光材料制成的水平条；-摄像机包括通过倾转或移位可移动的镜头；-该装置包括指向反射元件的红外光源，并且摄像机包括调谐为与红外光源具有相同波长的滤波器。本发明还涉及具有用于与铁路输电线接触的头部的受电弓，该受电弓包括具有图案的反射元件。本发明还涉及具有受电弓的车辆，该受电弓包括用于与铁路输电线接触以便为所述车辆提供动力的受电弓头部，该车辆包括如上所述的装置。
本发明的其它方面和优点将在阅读下面借助实例给出和参考附图的描述时变得明显，其中-图1是装备有本发明的装置的车辆的示意图，-图2是装备图1的车辆的装置的示意图，以及-图3是图2的装置的反射元件的前视图。
具体实施例方式参考图1，描述了用于在铁路12上运行的车辆10。车辆10是电气列车，它包括至少一个用于从铁路12的输电线16 (也称为悬链线 16)收集电流以为电气列车10提供动力的受电弓14。为此目的，受电弓14包括一个受电弓头部14A，用于与输电线16接触并沿着此输电线16滑动。受电弓14还包括一个关节杆 14B，用于支持受电弓头部14A。关节杆14B起弹簧的作用，用于将受电弓头部14A压靠在输电线16上。出于维护的原因，尤其是为了检测输电线16的缺陷，监视指示所述输电线16的操作能力的参数很重要。当前监视的参数是受电弓14施加在输电线16上的力，该参数可以从受电弓头部14A关于垂直方向的移动推导出来。为此目的，车辆10装备有当所述输电线16与受电弓头部14A接触时用于监视铁路输电线16状况的装置18。监视装置18包括设置在受电弓头部14A上的反射元件20，如图2所示。该反射元件20优选地粘在受电弓头部14A上。例如，反射元件20是一个反射粘结板。应该注意的是，反射元件20在受电弓头部14A上是易于安装或更换的，且它不需要电弓头部14A的结构变化。此外，由于没有应力施加在反射元件20上，所述反射元件20 很少需要维护。反射元件20包括无源图案22，且不包括发射元件。例如，图案22包括至少两个由反光材料制成的水平条M，即，该反光材料是能够反射入射光线使得每条被反射的光线近似地沿着对应的入射光线的相反方向反射的材料。水平条M关于垂直方向的移动与受电弓头部14A关于该垂直方向的移动相同。因此，可以通过监视图案22的移动来监视受电弓头部14A的移动。为此，监视装置18也包括一台设置在车辆10上的摄像机26。摄像机沈聚焦于受电弓头部14A以记录图案22关于垂直方向的位置。有利地，摄像机沈是线性摄像机，S卩，传感器沿垂直方向排列的摄像机，使得捕捉结果仅是线性的。
摄像机沈是高分辨率摄像机，使得它能够检测图案22小于Imm的增量的移动。因此，对受电弓头部14A的移动的监视是十分精确的。摄像机被配置为每秒传送至少1000个捕捉结果。因为每个捕捉结果对应于输电线16的一部分，每秒大量的捕捉结果使得即使在高速车辆10上也能够监视到输电线16上彼此非常接近的各部分。所以，由于高采样频率，监视装置18可以用在高速车辆10上。此外，摄像机沈包括一个可移动的倾转移位式镜头。倾转是移动镜头使得镜头的平面相对于摄像机的传感器的平面倾转。移位是镜头与传感器的平面平行的移动。倾转和移位运动保证拥有足够的景深以便获得图案22的清晰图像。有利地，监视装置18包括一个设置在摄像机沈附近且指向反射元件20的红外光源27。在该情况下，摄像机沈包括一个调谐为与红外光源27具有相同波长的滤波器，以消除可见光。优选地，红外光源27的波长大约为960nm。因此，摄像机沈只检测在反射元件20上反射的来自红外光源27的光。所以，摄像机的捕捉结果不受环境光的影响，尤其是只有少量该波长的太阳光的影响。此外，监视装置18包括计算装置观，例如，带有一些专用硬件、连接至摄像机沈的计算机。计算装置观用于处理所述监视参数，也就是，受电弓头部14A的移动，以确定所述参数是否相对于参考值变化，并确定变化是否表明在所述输电线中故障的风险增加。在任何计算以前，通过使用界定测量值的工作范围和所述工作范围的边界的基准图案校准计算装置观。工作范围通常等同于输电线16的运动范围，也就是，大约1500mm， 并且工作范围的边界对应于输电线16的较低和较高位置。一旦限定工作范围和边界，关于基准图案测量受电弓头部14A的垂直位置。当该列车10运动时，该位置随时间变化。把测得的位置对时间求导数，得到受电弓头部14A在垂直方向的速度。遵循相同的过程，对速度求导数、得到所述受电弓头部14A在垂直方向的加速度。 借助该参数，遵循牛顿第二定律，通过将所述加速度乘以与所述输电线相互作用的受电弓头部的等效质量可以获得由受电弓头部14A施加在输电线16上的力(F = m* a)。这个等效质量传统上由受电弓静止的上举力获得。当输电线16和受电弓头部14A之间的相互作用已知且已建立模型时可以使用另外一种计算方法。事实上，可以获得受电弓头部14A的动态特性的微分方程，并将该方程作为参考。所述方程上的三个导数等同于垂直位置、速度和加速度。借助来自在线测量的三个样本，可以实时地计算出微分方程的三个参数。比较这些参数，如果这些参数在容许边界之内，则可获得高精度的监视。有利地，通过监视这些参数由输电线和受电弓磨损引起的渐进偏差，可以建立一个故障预测模型。这意味着有许多方法建立该模型。有利地，摄像机沈还被配置成检测当受电弓14和输电线16间的接触被断开时所述受电弓14与所述输电线16之间产生的电火花。有利地，监视装置18包括连接至计算装置观的全球定位系统(GPQ 30。因此，当计算装置观确定有故障风险时，该全球定位系统30确定车辆10在铁路12上的位置，从而告知维修部门输电线16上的缺陷位置。因此，维修部门可以在输电线16上被检测到有缺陷的部分上进行预防性的维修动作，以避免输电线16的这些有缺陷的部分发生故障。需要注意的是，因为监视装置18可以被安装在任何车辆10上，所以将该监视装置 18安装在多个服务车辆上以在商业服务期间连续地监视输电线16的状态是十分有利的。本发明允许在没有接触的情况下监视输电线16的状况，因此避免了电气问题。本发明不限制于上述的实施例。特别地，反射元件20可以包括不同于两个水平条的图案。
权利要求
1.一种用于在铁路输电线(16)与车辆(10)的受电弓(14)的头部(14A)接触以便为所述车辆(10)提供动力时监视所述输电线(16)状况的装置(18)，所述装置(18)包括用于监视指示所述输电线(16)的操作能力的参数的摄像机( )，其特征在于，所述装置(18) 包括被设置在受电弓头部(14A)上的反射元件(20)，所述反射元件00)包括图案(22)，摄像机06)被设置在车辆(10)上以便记录关于垂直方向的图案位置。
2.根据权利要求1所述的装置(18)，包括计算装置(观)，用于处理所述被监视的参数以确定所述参数是否相对于参考值变化和确定这些变化是否表明在所述输电线(16)中故障的风险增加。
3.根据权利要求2所述的装置(18)，包括全球定位系统(30)，用于当计算装置08)确定有故障风险时确定在输电线(16)上的缺陷的位置。
4.根据权利要求2或3所述的装置(18)，其中，计算装置08)通过比较连续的捕捉结果来计算受电弓头部(14A)的垂直运动的加速度，并且基于此加速度计算受电弓(14)施加在输电线(16)上的力。
5.根据权利要求1-4之一所述的装置(18)，其中，摄像机06)是线性摄像机，配置为每秒传送至少1000个测量值。
6.根据权利要求1-5之一所述的装置(18)，其中，反射元件OO)的图案0 包括至少两个由反光材料制成的水平条04)。
7.根据权利要求1-6之一所述的装置(18)，其中，摄像机06)包括通过倾转或移位可移动的镜头。
8.根据权利要求1-7之一所述的装置(18)，包括指向反射元件OO)的红外光源(27)， 并且，摄像机06)包括调谐为与红外光源(XT)具有相同波长的滤波器。
9.一种车辆(10)的受电弓(14)，具有用于与铁路输电线(16)相接触的头部(14A)，其特征在于，所述受电弓包括具有图案02)的反射元件00)。
10.一种具有受电弓(14)的车辆(10)，所述受电弓包括用于接触铁路输电线(16)以便为所述车辆(10)提供动力的受电弓头部(14A)，其特征在于，所述车辆(10)包括根据权利要求1-8之一所述的装置。
全文摘要
本发明涉及一种用于监视铁路供电状况的装置。该装置(18)用于在输电线与车辆(10)的受电弓(14)的头部(14A)相接触以便为所述车辆(10)提供动力时监视铁路输电线的状况。该装置(18)包括用于监视指示所述输电线的操作能力的参数的摄像机(26)，该装置(18)还包括被设置在受电弓头部(14A)上的具有图案(22)的反射元件(20)。摄像机(26)被设置在车辆(10)上，以便记录关于垂直方向的图案位置。
文档编号G01N21/88GK102419332SQ201110235010
公开日2012年4月18日 申请日期2011年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者E·萨拉爱斯特瓦, F·J·桑切兹普加达斯, F·塔纳罗玛奎兹, J·R·吉梅内兹敏古尔, J·安坦斯, P·格拉塔科斯玛蒂 申请人:阿尔斯通运输股份有限公司