Real-time defect detection in power conduction devices for rail transportation

Abstract

Özetçe -Raylı sistemlerde yolculugun sorunsuz tamamlanabilmesi için sistem bütünlügü kritik öneme sahiptir. Sistem bütünlügü, lokomotif ve vagonlar haricinde katener (yüksek gerilim) hattı, pantograf ve raylara baglıdır. Katener hattı ve pantograf, lokomotife elektrik iletimini saglarken rayların seviyesi pantografın elektrik hattına düzenli temasına etki eder. Raylarda oluşabilecek çöküntüler katener hattı ile pantograf arasında ark (kıvılcım) oluşumuna neden olur. Katener hattının pantograf sınırları dışına çıkması, pantografta oluşabilecek çentikler ve ark oluşumu lokomotif üzerinden anlık izlenebilir. Bu çalışmada amacımız, bu üç ögeden kaynaklanabilecek hataları kameralı bir sistemle, gerçek zamanlı ve otomatik izleyerek tren yolculugunun güvenli ve kesintisiz yapılmasına katkıda bulunmaktır.Anahtar Kelimeler-Raylı sistemler, kusur sezimi, pantograf, katener hattı, ark, dezekseman aralıgı Abstract-System integrity is critical for completion of journey in rail transport systems. System integrity is dependent on the catenary line, pantograph and the train tracks in addition to the locomotive and the wagons. Catenary line and pantograph are the main devices for transmission of electricity to the locomotive. The level of tracks has a direct influence on the continuity of conduction between the catenary line and the pantograph. Settling of tracks momentarily separates the conduction devices, resulting in arcs. In this study we aim to detect catenary line, pantograph and track related problems automatically and in real time for safety of railroad transportation. I. GİRİŞPantograf, tren lokomotifi üzerinde katener hattı ile sürekli temas halinde kalarak trene elektrik iletimini saglayan mekanik cihazdır (Şekil 1). Katener (yüksek gerilim) hattı ile sürekli temas halinde olması nedeniyle pantografta aşınmalar ve bölgesel hasar oluşabilir. Hasar, genellikle çentiklerşeklindedir ve elektrik hattının veya tren yolunun bozuklugundan meydana gelen darbeler nedeniyle oluşur. Hasarlı pantograf, eger anında tespit edilemezse, trenin katener hattını kopararak ilerlemesine neden olabilir. Elektrik akımının kesilmesi, trenin üzerinde bulundugu hattın trafige kapanmasını zorunlu kılar. Bu durum yolcuların zaman, ve kurumun prestij kaybına neden olur.Ş ekil 1: Pantograf ve katener hattı Günümüzde yüksek hızlı trenler haricinde, banliyo veşe-hirlerarası trenlerdeki sorunlar otomatik bir sistem aracılıgıyla tespit edilmemektedir. Bu trenlerde kontrol, tren istasyona girdiginde ilgili bir kişi tarafından çıplak gözle yapılmaktadır. Bu kontrol sırasında ince ayrıntılar gözden kaçabilir. Bunun sonucu olarak, hasar görmüş pantografa sahip bir lokomotif tekrar sefere sokulabilir.Borromeo ve digerleri [1] katener hattında meydana gelen aşınmaların tespiti için lazer diyotları ve CCD kamera kullanmıştır. Hamey ve digerleri [2], iki CCD kamera ile pantografın yan ve üst görüntülerini almış, bu görüntüler üzerinde hasar tespiti yapmıştır. Ancak yüksek gerilim hattı seviyesine kamera yerleştirilmesi zor ve tehlikelidir. Benet ve digerleri [...