[发明专利]测量导电弓和架空线路之间的接触强度的光学系统

权利要求书

1.一种用于测量导电弓(1)的滑动弓(11)的位置和加速度以及该滑动弓(11)与悬链线之间的接触力的光学系统，包括：

-至少一个摄像机(21)，被安装在铁路车辆的顶部，并被配置为使包含至少一部分所述滑动弓(11)的区域被形成帧；

-至少一个激光器(22)，被聚焦在被安排在大体上竖直平面上的激光片上并且被指向所述导电弓(1)，所述激光片交叉由所述摄像机(21)形成帧的所述区域；

其特征在于

所述光学系统还包括至少一个目标(111)，在所述至少一个目标(111)被所述至少一个激光器(22)照亮并由所述至少一个摄像机(21)形成帧的位置中，所述至少一个目标(111)被整体地安装到所述滑动弓(11)上，所述至少一个目标(111)用对所述至少一个激光器(22)发射的光的频率反射的材料实现，

并且所述至少一个目标(111)是圆柱形的，并以轴平行于所述滑动弓的轴被安装，以及

所述光学系统还包括至少另一个圆柱形目标(112)，在所述至少另一个圆柱形目标(112)被所述至少一个激光器(22)照亮并由所述至少一个摄像机(21)形成帧的位置中，所述至少另一个圆柱形目标(112)被整体地安装到所述滑动弓(11)的支架(12)上。

2.按照权利要求1的用于测量导电弓(1)的滑动弓(11)的位置和加速度以及该滑动弓(11)与悬链线之间的接触力的光学系统，其特征在于，至少两个圆柱形目标(111)被整体地安装到所述滑动弓(11)上，所述至少两个圆柱形目标(111)分别被激光片照亮，并且两个激光片都交叉由所述至少一个摄像机(21)形成帧的所述区域。

3.按照权利要求2的用于测量导电弓(1)的滑动弓(11)的位置和加速度以及该滑动弓(11)与悬链线之间的接触力的光学系统，其特征在于，至少两个圆柱形目标(111)被整体地安装到所述滑动弓(11)上，所述至少两个圆柱形目标(111)分别被激光片照亮，并且所述光学系统还包括至少两个摄像机(21)，所述激光片的每个都交叉由至少两个所述摄像机(21)形成帧的区域。

4.按照权利要求3的用于测量导电弓(1)的滑动弓(11)的位置和加速度以及该滑动弓(11)与悬链线之间的接触力的光学系统，其特征在于，所述激光器发射波长在800nm到850nm之间的近红外光。

5.按照权利要求4的用于测量导电弓(1)的滑动弓(11)的位置和加速度以及该滑动弓(11)与悬链线之间的接触力的光学系统，其特征在于，所述至少两个摄像机(21)配备有中心在所述至少一个激光器(22)的频率上的带通干涉滤波器。

6.按照权利要求5的用于测量导电弓(1)的滑动弓(11)的位置和加速度以及该滑动弓(11)与悬链线之间的接触力的光学系统，其特征在于，所述至少两个摄像机(21)是线性传感器摄像机。

7.按照权利要求6的用于测量导电弓(1)的滑动弓(11)的位置和加速度以及该滑动弓(11)与悬链线之间的接触力的光学系统，其特征在于，所述至少两个摄像机(21)是矩阵传感器摄像机。

8.借助使用按照前面权利要求任一项的光学系统测量铁路车辆的导电弓(1)的滑动弓(11)的运动及其加速度的方法，包括的步骤有：

a)以轴平行于导电弓的滑动弓，把至少一个圆柱形目标(111) 紧紧夹在所述导电弓(1)上；

b)用聚焦在被定位在交叉所述至少一个圆柱形目标(111)的竖直平面中的激光片(221)上的激光源照亮所述导电弓(1)；

c)用线性摄像机(21)或矩阵摄像机(23)，按照接连的时间瞬间，获取含有所述导电弓(1)的区域的多个图像；

d)按每一个所述接连的时间瞬间，在所述图像的每一个中，识别与所述至少一个圆柱形目标(111)的位置有关的像素，并且从而，确定所述至少一个圆柱形目标(111)和所述滑动弓到列车顶部的高度；

e)根据在步骤d)测量的所述滑动弓(11)随着时间的位置，计算所述滑动弓(11)的速度和加速度。

9.借助使用按照权利要求1到7任一项的光学系统测量铁路车辆的导电弓(1)的滑动弓(11)与悬链线之间交换的接触力的方法，包括的步骤有：

f)利用按照权利要求8的方法，按接连的时间瞬间，确定滑动弓的位置和加速度；

g)按在步骤f)确定的滑动弓的位置的函数，对每一考虑的时间瞬间，计算由所述滑动弓(11)的悬置弹簧(13)施加的力；

h)获取铁路车辆的速度，并且按每一时间瞬间，按所述速度的函数，确定作用在所述导电弓(1)上的气动力；

i)按在步骤f)计算的加速度的函数，对每一时间瞬间，计算作用在所述滑动弓(11)上的惯性力；

j)作为在步骤g)、h)和i)计算的力的和，按每一时间瞬间，计算滑动弓(11)与悬链线之间交换的力。