磨損檢測系統(tǒng)和用于檢測磨損的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有圖像處理裝置和接觸滑條的磨損檢測系統(tǒng)，還涉及一種用于監(jiān)測基于接觸線為車輛供電的接觸滑條的磨損的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由碳制成的接觸滑條通常被用于通過接觸線為鐵路車輛，并且也為非軌道車輛供電的目的。由于他們的材料特性，該接觸滑條總是由于碳材料的磨耗而受到磨損。當(dāng)使用該接觸滑條時(shí)，例如在火車的牽引引擎上，為了避免危險(xiǎn)操作狀態(tài)、缺點(diǎn)和故障，在已達(dá)到最終磨損極限之前就已經(jīng)需要更換所述接觸滑條。盡管緊急關(guān)閉功能通常被集成到接觸滑條中，當(dāng)已達(dá)到最終磨損程度時(shí)或者還在那之前，所述功能使得接觸滑條被降低，但是當(dāng)接觸滑條已經(jīng)經(jīng)歷損害或者已經(jīng)被損壞，在激活該緊急關(guān)閉之后通過所述接觸滑條的進(jìn)一步的電流供應(yīng)以及由此車輛的進(jìn)一步的操作不再可能。為了避免該情況，接觸滑條需要就其磨損程度定期檢查。通常地，該檢查由工作人員進(jìn)行，其中，由于接觸滑條貼附在車輛的頂部上，例如牽引引擎，并且由于施加到接觸線上的高電壓而必須符合特殊的安全預(yù)防措施，所以這是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，這也是為什么該檢查只能在鐵路維修站進(jìn)行。為了避免這些復(fù)雜的甄別程序，已知部分自動(dòng)化的磨損監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)能夠發(fā)送已經(jīng)達(dá)到磨損極限的信號。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，本發(fā)明基于提出一種接觸滑條、一種磨損檢測系統(tǒng)以及一種用于檢測磨損的方法的任務(wù)，所述接觸滑條、磨損檢測系統(tǒng)以及用于檢測磨損的方法能夠以自動(dòng)并可靠的方式發(fā)送關(guān)于磨損程度的信號或捕獲磨損程度，同時(shí)生產(chǎn)成本低。
[0004]所述任務(wù)由具有權(quán)利要求1的特征的磨損檢測系統(tǒng)和具有權(quán)利要求15的特征的用于監(jiān)測磨損的方法解決。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的磨損檢測系統(tǒng)包括圖像處理裝置和基于接觸線為車輛供電的接觸滑條，其中所述接觸滑條具有至少一個(gè)磨損指示標(biāo)志，所述磨損指示標(biāo)志以通過圖像處理裝置能夠被捕獲的方式設(shè)計(jì)，所述圖像處理裝置為用于捕獲所述磨損指示標(biāo)志的目的的紅外攝像機(jī)。
[0006]接觸滑條包括接觸元件，接觸元件通常由碳制成，并且能夠抵靠接觸線，由此能夠產(chǎn)生與接觸線的電氣連接。所述接觸元件由接觸滑條支撐件保持，接觸滑條支撐件進(jìn)而貼附在所謂的受電弓上，受電弓自身貼附在車輛的頂部上。此處，接觸元件具有至少一個(gè)磨損指示標(biāo)志，至少一個(gè)磨損指示標(biāo)志以通過圖像處理裝置能夠被捕獲的方式設(shè)計(jì)。由于所述標(biāo)志以光學(xué)的方式被可視地檢測，因此沒有能夠發(fā)生在基于無線電的磨損檢測系統(tǒng)中的類型的傳輸中斷的危險(xiǎn)。當(dāng)生產(chǎn)接觸滑條時(shí)，磨損指示標(biāo)志能夠被直接地集成在接觸滑條中，而無需復(fù)雜的單獨(dú)的生產(chǎn)過程。由此，根據(jù)本發(fā)明的具有磨損指示標(biāo)志的接觸滑條也能夠以比已知系統(tǒng)大大降低的成本生產(chǎn)。此外，該接觸滑條不需要任何維護(hù)并且能夠在接收到自動(dòng)產(chǎn)生的已經(jīng)達(dá)到限定的磨損程度的信息之后被更換。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的磨損檢測系統(tǒng)中，接觸滑條能夠通過圖像處理裝置捕獲。有利地，圖像處理裝置為用于捕獲磨損指示標(biāo)志的攝像機(jī)?？赡苜N附該用于捕獲磨損指示標(biāo)志的攝像機(jī)以沿車輛通過的路徑固定，接觸滑條貼附在車輛上。通過該磨損檢測系統(tǒng)，能夠確保正在通過的車輛上的接觸滑條的磨損程度的連續(xù)監(jiān)測。例如，可想到的是，當(dāng)具有已經(jīng)達(dá)到或者超過限定的磨損程度的接觸滑條的車輛通過時(shí)，磨損檢測系統(tǒng)產(chǎn)生自動(dòng)信息。此處，磨損檢測系統(tǒng)的攝像機(jī)能夠特別有利地貼附在已經(jīng)存在的基礎(chǔ)設(shè)施上，例如橋、電線桿或建筑。通過該磨損檢測系統(tǒng)，能夠保證車輛上的束縛到接觸線的接觸滑條的磨損程度的連續(xù)并可靠的檢測。由操作人員進(jìn)行的復(fù)雜甄選程序能夠被省去，由此能夠減少車輛的停機(jī)時(shí)間并且節(jié)約成本。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的磨損檢測系統(tǒng)的攝像機(jī)設(shè)計(jì)為紅外攝像機(jī)。如果接觸滑條的磨損指示標(biāo)志以這樣的方式設(shè)計(jì):在所述標(biāo)志和接觸滑條的材料的剩余材料之間存在可被紅外攝像機(jī)檢測的溫度差，通過以這樣的方式設(shè)計(jì)的磨損檢測系統(tǒng)能夠減少檢測中的故障電納。該系統(tǒng)尤其對差照明條件、冰雹或霧有抵抗能力。攝像機(jī)例如也能夠貼附在隧道內(nèi)，由此能夠避免天氣的影響。
[0009]當(dāng)接觸滑條按照預(yù)期使用時(shí)，由于與接觸線的接觸導(dǎo)致在上側(cè)產(chǎn)生碳的不斷磨耗，所以接觸滑條被連續(xù)不斷地磨損。為了能夠確定接觸滑條的磨耗或磨損程度，一個(gè)或多個(gè)磨損指示標(biāo)志能夠被集成到接觸滑條中。如果同種的多個(gè)磨損指示標(biāo)志被集成到接觸滑條中，由于磨損指示標(biāo)志能夠被設(shè)計(jì)為相對于彼此冗余，所以檢測可靠性增加。如果，當(dāng)接觸滑條通過圖像處理裝置時(shí)，例如，光學(xué)障礙以磨損指示標(biāo)志不能夠被圖像處理裝置捕獲的方式位于磨損指示標(biāo)志和圖像處理裝置之間，由于事實(shí):在接觸滑條中，還具有冗余的另外的磨損指示標(biāo)志，仍然能夠保證檢測到接觸滑條的磨損程度。這樣，可以想到的是在接觸滑條中設(shè)想相對于彼此冗余的多個(gè)磨損指示標(biāo)志?；谒瞿p指示標(biāo)志，能夠可靠地確定接觸滑條的磨損程度，并由此省去由操作人員進(jìn)行的復(fù)雜甄別程序。
[0010]此處，能夠選擇幾乎任何幾何形狀的磨損指示標(biāo)志。它可以為圓的、有角的、有邊的或者它們的組合。例如，磨損指示標(biāo)志能夠被設(shè)計(jì)為立方體的形狀、楔形的形狀、金字塔的形狀、圓柱的形狀、圓錐的形狀、多面體的形狀或者所述形狀的組合。如果在接觸滑條中設(shè)想多個(gè)磨損指示標(biāo)志，它們可以不同地設(shè)計(jì)。通過以這樣的方式設(shè)計(jì)磨損指示標(biāo)志，能夠確保在沒有故障的情況下以可靠的方式檢測接觸滑條的磨損程度。
[0011]磨損程度能夠檢測，由于:隨著接觸滑條的磨損和撕裂的增加，并且最終當(dāng)達(dá)到限定的磨損程度，接觸滑條的能夠被圖像處理裝置捕獲的圖像不同于接觸滑條的在超過限定的磨損程度之前的圖像。由此，特別容易能夠檢測到已經(jīng)達(dá)到限定的磨損程度。
[0012]為了產(chǎn)生這樣的效果，磨損指示標(biāo)志能夠被嵌入接觸滑條的材料中，由于沒有進(jìn)一步的構(gòu)件必須貼附或通過金屬線連接到接觸滑條，所以這允許簡化的生產(chǎn)和操縱。
[0013]此處，接觸滑條的能夠被圖像處理裝置捕獲的圖像能夠以不同的方式變化。例如，接觸滑條能夠以這樣的方式設(shè)計(jì):當(dāng)超過接觸滑條的限定的磨損程度時(shí)，由于顯露磨損指示標(biāo)志的事實(shí)，接觸滑條的形狀或圖像經(jīng)歷變化。由此，圖像處理裝置能夠無容置疑地確定已經(jīng)到達(dá)限定的磨損程度。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，磨損指示標(biāo)志能夠以這樣的方式被集成到接觸滑條中:磨損指示標(biāo)志最初由接觸滑條的材料以磨損指示標(biāo)志不能夠被圖像處理裝置捕獲的方式覆蓋。
[0015]在接觸滑條的進(jìn)一步的實(shí)施例中，接觸滑條能夠以這樣的方式設(shè)計(jì):磨損指示標(biāo)志沒有被接觸滑條的材料覆蓋住，由此從接觸滑條的使用的開始能夠被圖像處理裝置捕獲，直至已達(dá)到限定的磨損程度，將近接觸滑條的使用壽命的終點(diǎn)。
[0016]此處，磨損指示標(biāo)志能夠優(yōu)選地被嵌入接觸滑條的面向接觸線的側(cè)平面中，以使磨損指示標(biāo)志由接觸金屬線擦傷到與接觸滑條相同的程度，并且以使磨損指示標(biāo)志在已經(jīng)達(dá)到限定的磨損程度之后徹底消失。這意味著在該實(shí)施例中通過磨損指示標(biāo)志的消耗保證能夠被圖像處理裝置捕獲的接觸滑條的形狀或圖像中的變化。
[0017]在接觸滑條的特別有利的實(shí)施例中，磨損指示標(biāo)志由與接觸滑條的材料光學(xué)地形成對照的材料形成，導(dǎo)致通過圖像處理裝置捕獲所述磨損指示標(biāo)志特別容易。能夠被光學(xué)地捕獲的對照產(chǎn)生，由于:磨損指示標(biāo)志就其顏色、其反射性質(zhì)、其表面粗糙度或其熱力學(xué)性質(zhì)(例如熱熔)而言與接觸滑條的材料不同。例如，磨損指示標(biāo)志能夠由不同顏色的碳或石墨形成，這能夠?qū)⒔佑|滑條的構(gòu)造降低到一個(gè)單個(gè)材料并保證接觸滑條和磨損指示標(biāo)志的整體均勻的磨耗。為了能夠穩(wěn)定地承受高溫，此外磨損指示標(biāo)志還能夠由金屬形成，金屬例如鋁、(不銹)鋼、銅或適應(yīng)于各個(gè)情況的任何合金。但是磨損指示標(biāo)志還能夠由其他任何合適的基本材料形成。
[0018]此外，磨損指示標(biāo)志還能夠由塑料材料形成，例如聚四氟乙稀。這能夠大大提高著色的可能性并由此提高磨損指示標(biāo)志能夠被捕獲的程度。
[0019]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，磨損指示標(biāo)志能夠由接觸滑條中的凹槽形成。由于為了做到這點(diǎn)不用必須將進(jìn)一步的材料引入接觸滑條中，所以所述接觸滑條的該結(jié)構(gòu)形狀能夠以特別簡單并節(jié)約成本的方式產(chǎn)生。此處，凹槽要么能夠在接觸滑條的面向接觸線的一側(cè)敞開要么能夠在背向接觸線的一側(cè)具有開口，或者，換言之，在接觸滑條內(nèi)形成中空空間。此夕卜，凹槽能夠被側(cè)向地布置，沿著接觸滑條的在磨損極限水平上的縱向邊沿。這對接觸滑條的能夠被圖像處理裝置捕獲的圖像產(chǎn)生影響，以便凹槽要么最初能夠被捕獲并隨著接觸滑條的磨耗的增加而消失要么最初不能夠被捕獲并且當(dāng)已達(dá)到接觸滑條的限定的磨損程度時(shí)能夠