I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   E l e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g   ( I J E C E )   V o l .   2 ,   N o .   1 ,   F e b r u a r y   2 0 1 2 ,   p p .   1 ~ 6   I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8             1       J o u r n a l   h o m e p a g e :   h t t p : / / i a e s j o u r n a l . c o m / o n l i n e / i n d e x . p h p / I J E C E   T h e r m o g r a p h i c   Е v a l u a t i o n   o f   Е l e c t r o - m e c h a n i c a l   R e l a y s   Q u a l i t y   i n   R a i l w a y   A u t o m a t i o n       A n n a   V .   A n d o n o v a *   * D e p a r t m e n t   o f   M i c r o e l e c t r o n i c s ,   T e c h n i c a l   U n i v e r s i t y   o f   S o f i a       A r t i c l e   I n f o     A B S T R A C T   A r t i c l e   h i s t o r y :   R e c e i v e d   O c t   1 1 th ,   2 0 1 1   R e v i s e d   D e c   2 0 th ,   2 0 1 1   A c c e p t e d   J a n   1 0 th ,   2 0 1 2       B y   u s i n g   t h e r m a l   p h o t o g r a p h y   t h e   q u a l i t y   o f   a n   e l e c t r o - m e c h a n i c a l   r e l a y   c a n   b e   e x a m i n e d   d u r i n g   p r o d u c t i o n   a n d   t h e   r e l i a b i l i t y   o f   t h e   s e r i e s   c a n   b e   g u a r a n t e e d   a t   h i g h e r   e l e c t r i c   c u r r e n t   v a l u e s   d u r i n g   c o m m u t a t i o n   p r o c e s s .   D u r i n g   e x p l o i t a t i o n   t h e r m a l   p h o t o g r a p h y   i s   p r o v i d e d   i n f o r m a t i o n   a b o u t   t h e   d e g r e e   o f   w e a r i n g   o u t   o f   c o n t a c t s   a n d   t o   h e l p   d e t e r m i n e   w h i c h   c o n t a c t s   n e e d   t o   b e   r e p l a c e d .   By   m e a n s   o f   t h e r m a l   p h o t o g r a p h y   t h e   d u r a t i o n   o f   g a s   d i s c h a r g e   i s   d e t e r m i n e d   a n d   t h i s   d u r a t i o n   i s   a n   i n d i c a t o r   a b o u t   t h e   s p e e d   o f   w e a r i n g   o u t   o f   t h e   c o n t a c t s .   T h e   a r t i c l e   o f f e r s   a   m e t h o d   t o   d e t e r m i n e   t h e   q u a l i t y   o f   e l e c t r o - m e c h a n i c a l   r e l a y s   e s p e c i a l l y   d e v e l o p e d   f o r   s w i t c h i n g   o f   p o w e r f u l   e l e c t r i c a l   c i r c u i t s   u s e d   i n   r a i l w a y   a u t o m a t i o n .   K e y w o r d :   E l e c t r o m e c h a n i c a l   r e l a y s   N D E   Q u a l i t y     T h e r m o g r a p h y     Co p y r i g h t   @   2 0 1 2   I n s t i t u t e   o f   A d v a n c e d   E n g i n e e r i n g   a n d   S c i e n c e .     A l l   r i g h t s   r e s e r v e d .   C o r r e s p o n d i n g   A u t h o r :   A n n a   V l a d o v a   A n d o n o v a ,     D e p a r t m e n t   o f   M i c r o e l e c t r o n i c s ,   T e c h n i c a l   U n i v e r s i t y   o f   S o f i a ,   8   K l i m e n t   O h r i d s k i   b l v d . ,   1 7 9 7   S o f i a ,   B u l g a r i a   E m a i l :   a v a @ e c a d . t u - s o f i a . b g       1 .   I N T R O D U C T I O N   T h e r m a l   i m a g i n g   h a s   e v o l v e d   i n t o   o n e   o f   t h e   m o s t   v a l u a b l e   d i a g n o s t i c   t o o l s   u s e d   f o r   p r e d i c t i v e   m a i n t e n a n c e .   T h e r m a l   i m a g i n g ,   a l s o   c a l l e d   t h e r m o g r a p h y ,   i s   t h e   p r o d u c t i o n   o f   n o n - c o n t a c t   i n f r a r e d ,   o r   h e a t   p i c t u r e s   f r o m   w h i c h   t e m p e r a t u r e   m e a s u r e m e n t s   c a n   b e   m a d e .   B y   d e t e c t i n g   a n o m a l i e s   o f t e n   i n v i s i b l e   t o   t h e   n a k e d   e y e ,   t h e r m o g r a p h y   a l l o w s   c o r r e c t i v e   a c t i o n   b e f o r e   c o s t l y   s y s t e m   f a i l u r e s   o c c u r .   P o r t a b l e   i n f r a r e d   ( I R )   i m a g i n g   s y s t e m s   s c a n   e q u i p m e n t   a n d   s t r u c t u r e s ,   t h e n   i n s t a n t l y   c o n v e r t   t h e   t h e r m a l   i m a g e s   t o   v i s i b l e   p i c t u r e s   f o r   q u a n t i t a t i v e   t e m p e r a t u r e   a n a l y s i s   [ 1 ] .   Q u a n t i t a t i v e   i n f r a r e d   t h e r m o g r a p h y   N D E   m e t h o d s   a r e   n o n c o n t a c t   f u l l f i e l d   t e c h n i q u e s   w h e r e b y   a n   I R   c a m e r a   w i t h   d i g i t a l   s e n s o r s   i s   u s e d   t o   d e t e c t   s m a l l   c h a n g e s   o f   t e m p e r a t u r e   d u e   t o   d i f f e r e n t   s o u r c e s   [ 2 ] .   T h e   l a t e r   c a n   b e   i n   t h e   f o r m   o f   a n   i r r e v e r s i b l e   a p p l i e d   e l e c t r o - m e c h a n i c a l   l o a d .   T h e   o v e r a l l   g o a l   i s   t o   s u b j e c t   t h e   s t r u c t u r e   o r   t h e   m a t e r i a l   t o   t h e r m o   m e c h a n i c a l   d e f o r m a t i o n   t h a t   p r o d u c e   s p a t i a l   v a r i a t i o n s   i n   t h e   s u r f a c e   t e m p e r a t u r e s   a n d   a l l o w   c o r r e l a t i o n   b e t w e e n   m e a s u r e d   I R   f i e l d   a n d   t h e   s t r e s s   o r   s t r a i n   o n   t h e   s u r f a c e .   U n d e r   a d i a b a t i c   a n d   r e v e r s i b l e   c o n d i t i o n s   i n   i s o t r o p i c   m a t e r i a l s ,   t h e   a p p l i c a t i o n   o f   a   s m a l l   c y c l i c   l o a d   w i l l   i n d u c e   s m a l l   a n d   r e p e a t e d   v a r i a t i o n s   i n   t e m p e r a t u r e   t h a t   a r e   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   s u m   o f   p r i n c i p l e   s t r e s s e s .   A t   p r e s e n t   t h e   R a i l w a y   a u t o m a t i o n   s t i l l   u s e s   u t t e r l y   r e l a y   s y s t e m s   f o r   t r a i n   t r a f f i c   m a n a g e m e n t .   T h e r e   h a v e   b e e n   u s e d   r e l a y s   w i t h   s p e c i f i c   c o n s t r u c t i o n ,   d e f i n e d   a s   e l e m e n t s   w i t h   a s y m m e t r i c a l   f a i l u r e .   W i t h i n   t h e s e   e l e m e n t s   t h e   p r o b a b i l i t y   f o r   f a i l u r e   t y p e   0     1   ( i n s t e a d   o f   l o g i c a l   0   i n   c a s e   o f   f a i l u r e   i n   t h e   e x i t   t o   a p p e a r   l o g i c a l   1 )   i s   s l i g h t l y   s m a l l ,   c o m p a r e d   t o   p r o b a b i l i t y   f o r   t r a n s i t i o n   1     0 .   B a s e d   o n   t h a t ,   t h e   s e c u r i n g   s y s t e m s   a r e   s y n t h e s i z e d   i n   w a y   t h a t   w h e n   s y s t e m   f a i l u r e   o c c u r s   t o   a v o i d   d a n g e r - o u t   d e v e l o p m e n t   o f   t h e   t r a n s p o r t   p r o c e s s .   T h i s   l e a d s   o n l y   t o   m o t i o n   s u s p e n s i o n   o f   t h e   m a c h i n e ,   b u t   n o t   t o   c r a s h .   I n   a   s y s t e m   l i k e   t h i s ,   f o r   m i d d l e   s i z e d   t r a i n   s t a t i o n s   a r e   u s e d   o v e r   h u n d r e d   r e l a y s .   A   p r o b l e m   o f   s i g n i f i c a n t   i m p o r t a n c e   f o r   t h e   t r a i n   t r a f f i c   i s   t h e   c o n t a c t s   w e a r i n g - o u t   a n d   p e r f o r m i n g   o p t i m a l   r e g i m e   f o r   r e p l a c e m e n t .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   2 ,     F e b r u a r y   2 0 1 2   :     1     6   2 T h e   d i a g n o s t i c s   o f   r e l a y s   ( f u n c t i o n a l   t e s t ,   c a l i b r a t i o n   a n d   c o n t r o l   o f   d e g r e e   o f   w e a r i n g - o u t   o f   c o n t a c t   c l o s u r e s )   u s u a l l y   i n c l u d e s   r e m o v a l   o f   t h e   r e l a y   f r o m   s e r v i c e   t o   a   t e s t   e n v i r o n m e n t .   I n j e c t i n g   c u r r e n t   a n d / o r   v o l t a g e   i n t o   t h e   r e l a y   a n d   o b s e r v i n g   t h e   r e s p o n s e   a c c o r d i n g   t o   t h e   m a n u f a c t u r e s   t e s t   p r o c e d u r e   v e r i f i e s   t h e   r e c o m m e n d e d   s e t t i n g s .   C a l i b r a t i o n   o f   e l e c t r o - m e c h a n i c a l   r e l a y s   i s   r e c o m m e n d e d   f a i r l y   f r e q u e n t l y   s i n c e   o p e r a t i n g   m e c h a n i s m s   c a n   w e a r   a n d   g e t   o u t   o f   a d j u s t m e n t .       2 .   R E S E A R C H   M E T H O D   P R E C O N D I T I O N   F O R   T H E R M O G R A F Y   S T U D Y   O F   R E L A Y   C O N T A C T   C L O S U R E S   T h e r e   a r e   f o u r   w o r k i n g   r e g i m e s   o f   t h e   c o n t a c t s .   T h e   d i f f e r e n c e   i s   r e s u l t   o f   t h e   e l e c t r i c a l   c o n d i t i o n s ,   p h y s i c a l   p r o c e s s e s   a n d   t h e   w e a r i n g - o u t .   T w o   o f   t h e s e   p r i n c i p l e s   a r e   i n   o u r   s c o p e   o f   i n t e r e s t :   c l o s e d   c o n t a c t s   a n d   o p e n e d   c o n t a c t s .   C l o s e d   c o n t a c t   m a i n   p a r a m e t e r   i s   t h e   t r a n s i e n c e   r e s i s t a n c e   R 0 .   C o m m o n   g r o u n d   p o i n t   o f   t h e   c o n t a c t s   i s   n o t   e x t e n d e d   o v e r   t h e   w h o l e   c o v e r e d   s u r f a c e .   N o   m a t t e r   h o w   g o o d   t h e   c o n t a c t s   a r e   p o l i s h e d ,   t h e r e   a r e   s o m e   p r o t r u d i n g   s p o t s   i n   w h i c h   e x a c t l y   t h e   c o n t a c t   h a s   b e e n   m a d e .   C u r r e n t s / e l e c t r i c i t y   l i n e s   a r e   g a t h e r i n g   a t   t h e   c o n t a c t   a r e a s .   T h i s   d e f i n e s   t h e   d e n s i t y   r e s i s t a n c e   R c .   I t   d e p e n d s   o f   t h e   m a t e r i a l   o f   t h e   c o n t a c t s ,   t h e   t o t a l   s h a r e d   s u r f a c e   a n d   t h e   c o n t a c t s   p r e s s u r e .   B y   i n c r e a s i n g   t h e   c o n t a c t   p r e s s u r e ,   t h e   n u m b e r s   o f   c o n t a c t   p o i n t s   a r e   a l s o   i n c r e a s e d .   T h e   c o n t a c t   r e s i s t a n c e   d e p e n d s   a l s o   f r o m   t h e   r e s i s t a n c e   o f   t h i n   l a y e r s   f o r m e d   o n   t h e   s u r f a c e   o f   t h e   c o n t a c t s .   T r a n s i e n c e   r e s i s t a n c e   i s   i n c r e a s i n g   i n   t h e   w o r k i n g   p r o c e s s   w i t h   t h e   c o n t a c t s   w e a r i n g   o u t .   A   t h e r m o g r a p h i c   c a n   d i s p l a y   t h e   g a t h e r i n g   o f   t h e   l i n e s ,   r e s p e c t i v e l y   t h e   c o u n t   a n d   t h e   t o t a l   c o n t a c t   s u r f a c e .   I n   t h i s   m a n n e r   b a c k   a t   p r o d u c i n g   s t a g e   t h e   b a d   c o n t a c t s   c a n   b e   r e m o v e d ,   i n   o r d e r   t h e   r e l i a b l e   r e l a y   w o r k   t o   b e   g u a r a n t e e d   a t   h i g h   v o l t a g e   c o m m u t a t i o n .   I n   t h e   e x p l o i t a t i o n   p r o c e s s   t h e   t h e r m o g r a p h i c   c a n   p r o v i d e   i n f o r m a t i o n   o f   c o n t a c t s   w e a r i n g - o u t   d e g r e e   a n d   t o   d e t e r m i n e   w h i c h   c o n t a c t   c l o s u r e s   a r e   s u b j e c t   o f   r e p l a c e m e n t .     U n d e r   c o n t a c t   o p e n i n g   t h e   r e s i s t a n c e   i s   c h a n g i n g   f r o m   R 0   t o   .   W h e n   o p e n i n g   c o n t a c t s   a   t e n s i o n   b e t w e e n   t h e m   o c c u r s .   I n   t h e   b e g i n n i n g   t h e   d i s t a n c e   b e t w e e n   t h e   c o n t a c t s   i s   s m a l l   a n d   i t   i s   p o s s i b l e   o c c u r r e n c e s   o f   d i s c h a r g e   p h e n o m e n a .   T h o s e   p h e n o m e n a   a r e   c o n n e c t e d   t o   d e s t r o y i n g   o r   c a r r y i n g   o u t   m a t e r i a l   f r o m   o n e   c o n t a c t   t o w a r d s   a n o t h e r .   I f   d e m o l i t i o n   d o e s   n o t   o c c u r ,   t h e n   o c c u r s   h i g h   i n c r e a s i n g   o f   t h e   r o u g h n e s s ,   r e s p e c t i v e l y   t o   t h e   t r a n s i e n c e   r e s i s t a n c e   o f   t h e   c l o s e d   c o n t a c t .   T h i s   s t a n d s   b e h i n d   t h e   c o n c e p t i o n   c o n t a c t s   w e a r i n g - o u t .     A t   c i r c u i t   c o m m u t a t i o n   w i t h   i n d u c t i v e   c h a r a c t e r i s t i c s   w h e n   c o n t a c t s   h a s   b e e n   o p e n ,   a   j u m p   i n   t h e   v o l t a g e   i s   b e e n   o b s e r v e d .   T h i s   i n c r e a s i n g   i s   d u e   t o   t h e   s a v e d   w i t h i n   i n d u c t i v i t y   m a g n e t i c   e n e r g y .   T h e   s i z e   o f   t h e   o c c u r r i n g   t e n s i o n   i s   d i r e c t l y   p r o p o r t i o n a l   t o   i n d u c t i v i t y ,   o f   t h e   s p e e d   o f   t h e   d e c r e a s i n g   v o l t a g e   a n d   i t   i s   i n v e r s e l y   p r o p o r t i o n a l   t o   t h e   a c t i v e   r e s i s t a n c e   o f   t h e   c i r c u i t .   T h e   i n d u c t i v e   c h a r a c t e r i s t i c s   s u b   s e r v e s   t h e   a r i s i n g   o f   d i s c h a r g e   p h e n o m e n a   a n d   t h e   w e a r i n g - o u t   o f   t h e   c o n t a c t s .   T o t a l   a v o i d a n c e   o f   t h o s e   p h e n o m e n a   i s   n o t   p o s s i b l e .   T h e   q u e s t i o n   i s   c o n d i t i o n s   t o   b e   c r e a t e d   f o r   q u i c k   s u s p e n s i o n   o f   t h e s e   u n d e s i r e d   e v e n t s .         3 .   M E T H O D O L O G Y   O F   T H E   T H E R M O G R A F Y   E V A L U A T I O N   O F   T H E   E L E C T R O - M E C H A N I C A L   R E L A Y   T w o   t y p e s   o f   e l e c t r o - m e c h a n i c a l   r e l a y s   h a v e   b e e n   r e s e a r c h e d :   n e u t r a l   r e l a y s   o f   t h e   Н МШ 1 - 4 0 0   t y p e ,   w h i c h   a r e   d e s i g n e d   t o   w o r k   i n   D C   e l e c t r i c a l   c i r c u i t   a n d   w h i c h   a r e   u s e d   f o r   s i g n a l i n g ,   c e n t r a l i z a t i o n   a n d   i n t e r l o c k   d e v i c e s   i n   r a i l w a y   a u t o m a t i o n   a n d   n e u t r a l   s t a r t e r   r e l a y s   o f   t h e   Н М П Ш - 9 0 0   t y p e ,   w h i c h   a r e   d e s i g n e d   t o   w o r k   i n   D C   e l e c t r i c a l   c i r c u i t   a n d   w h i c h   a r e   e s p e c i a l l y   d e v e l o p e d   f o r   s w i t c h i n g   s y s t e m s   u s e d   i n   r a i l w a y   a u t o m a t i o n .   S i g n a t u r e s   o f   t h e r m o g r a p h i c   m e a s u r e m e n t s   w e r e   r e g i s t e r e d   a t   v a r i o u s   a c t i v e   l o a d s   ( 0 . 5   А ,   1 А ,   3 А ,   a n d   6 А )   a n d   a t   v a r i o u s   f r e q u e n c i e s   a n d   c o m m u t a t e d   p o w e r   ( 6 5 V А ,   1 5 0 V А ,   a n d   3 0 0 V А ) .     T h e   d e g r e e   o f   w e a r - o u t   h a s   b e e n   d e t e r m i n e d   b y   c o m p a r i n g   t h e r m o g r a p h i c   s i g n a t u r e s   o f   n e w   c a r b o n - m e t a l   a n d   m e t a l - m e t a l   c o n t a c t   c l o s u r e s   a n d   u s e d   c o n t a c t   c l o s u r e s .   T h i s   c o m p a r i s o n   w a s   a l s o   u s e d   t o   d e t e r m i n e   r e m a i n i n g   r e s o u r c e   v a l u e s   o f   c o n t a c t   c l o s u r e s .   F o r   t h e   t h e r m o g r a p h i c a l   r e s e a r c h e s   i t   i s   u s e d   I R   c a m e r a   t y p e   F L I R   P 6 4 0   w i t h   2 4 0   l e n s   a n d   c l o s e   u p   l e n s   5 0   µ m   [ 1 ] .   T h e r m o g r a p h y   i s   b a s e d   o n   r e l a y s   r e a l - t i m e   p r o c e s s   o f   w o r k i n g .   T h e   i m a g e   h a s   b e e n   t a k e n   a s   s e q u e n c e s   w i t h   d i f f e r e n t   f r e q u e n c y   o f   r e i t e r a t i o n   a n d   f o r   d i f f e r e n t   v o l t - a g e s   o f   c o m m u t a t i o n .   A n   a c c e l e r a t e d   t e s t   o f   t h e   w e a r i n g - o u t   o f   t h e   r e l a y s   w a s   a l s o   c a r r i e d   o u t .   T h e   c r i t e r i o n   o f   w e a r i n g - o u t   i s   t h e   a l t e r n a t i o n   o f   t h e   r e s i s t a n c e ,   r e s p e c t i v e l y   t e m p e r a t u r e   u n d e r   e q u a l   c o m m u t a t i o n   v o l t a g e .   U n d e r   d a t a   p r o c e s s i n g   w a s   r e c o g n i z e d   t h e   f a c t   t h a t   t h e   h e a t   i s   g e n e r a t e d   b u r i e d   d e e p   i n s i d e   a   r e l a y s   s t r u c t u r e   w i t h   l o s s   o f   t h e r m a l   i n s u l a t i o n   b e t w e e n   t h e   h e a t   s o u r c e   a n d   t h e   s u r f a c e   t h e   I R   c a m e r a   s e e s   ( i n d i r e c t   m e a s u r e m e n t s ) .   A f t e r   i d e n t i f y i n g   t h e   z o n e s   w i t h   i n c r e a s e d   t e m p e r a t u r e   a n d   d e f i n i n g   t h e   p o s s i b l e   r e a s o n s ,   t h e   t e s t e d   r e l a y s   w e r e   d i s a s s e m b l e d   f o r   c o n f i r m a t i o n   o f   t h e   r e a c h e d   c o n c l u s i o n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       T h e r m o g r a p h i c   Е v a l u a t i o n   o f   Е l e c t r o - m e c h a n i c a l   R e l a y s   Q u a l i t y   i n   R a i l w a y   .   ( A n n a   V .   A n d o n o v a )   3 F i g . 1   s h o w s   t h e r m o g r a m s   o f   a n   u n s e a l e d   r e l a y   w i t h   c l o s e   u p   l e n s e s .       2 9 . 7 ° C 3 4 . 6 ° C 3 0 3 2 3 4                         2 9 . 7 ° C 3 4 . 6 ° C 3 0 3 2 3 4           a   2 9 . 7 ° C 3 5 . 2 ° C 3 0 3 2 3 4                                   2 9 . 7 ° C 3 5 . 2 ° C 3 0 3 2 3 4               b   F i g u r e   1 .   T h e r m o g r a m s   o f   n e w   c o n t a c t   c l o s u r e s   c o m m u t a t i n g   a t   i d l e :   a )   c o n t a c t   t y p e   m e t a l - m e t a l   a n d   b )   c o n t a c t   t y p e       F i g . 2   s h o w s   t h e r m o g r a m s   o f   c o n t a c t   c l o s u r e s   o f   t h e   c a r b o n - m e t a l   a n d   m e t a l - m e t a l   t y p e   l o a d e d   w i t h   r e a c t i v e   l o a d   a n d   c o m m u t a t i o n   f r e q u e n c y   3 . 5   H z .         2 9 . 6 ° C 7 3 . 9 ° C 4 0 6 0   2 9 . 6 ° C 7 7 . 5 ° C 4 0 6 0   2 9 . 6 ° C 7 8 . 9 ° C 4 0 6 0 a   3 0 . 4 ° C 3 6 . 5 ° C 3 2 3 4 3 6                             3 0 . 3 ° C 3 6 . 4 ° C 3 2 3 4 3 6                       b     F i g u r e   2 .   T h e r m o g r a m s   s h o w i n g   a )   a n   o l d   c o n t a c t   c l o s u r e   t y p e   c a r b o n - m e t a l   a n d   b )   a   n e w   c o n t a c t   c l o s u r e   t y p e   m e t a l - m e t a l       F o r   t h e   t h e r m o g r a p h i c a l   p r o c e s s i n g   o f   i m a g e   s e q u e n c e s   T h e r m a C A M   R e s e a r c h e r   P r o   2 . 9   w a s   u s e d .   F i g .   3   s h o w s   d a t a   o f   t h e r m o g r a m s   o f   h e r m e t i c a l l y   s e a l e d   r e l a y s   w i t h   n e w   c o n t a c t   c l o s u r e s   w h i c h   a r e   p r o c e s s e d   w i t h   t h i s   s o f t w a r e .   F i g . 4   s h o w s   r e s u l t s   o f   t h e   s t u d y   o f   c a r b o n - m e t a l   w o r n - o u t   c o n t a c t     a   3 D   i m a g e ,   t h e r m o g r a m ,   a n d   c o n t o u r   a n a l y s i s .   I n   t h e   r e s e a r c h   p r o c e s s   a   d e p e n d e n c y   b e t w e e n   t h e   p o w e r   o f   a   c o m m u t a t e d   c i r c u i t   a n d   t h e   t e m p e r a t u r e   o f   t h e   c o n t a c t   s y s t e m   w a s   e s t a b l i s h e d .   T h e   r e s e a r c h   w a s   c o n d u c t e d   u s i n g   h e r m e t i c a l l y   s e a l e d   a n d   u n s e a l e d   r e l a y s .   R e s e a r c h   w a s   d o n e   f o r   b o t h   h e r m e t i c a l l y   s e a l e d   a n d   u n s e a l e d   r e l a y s   u s i n g   s y n c h r o n i z e d   a n d   u n s y n c h r o n i z e d   f r e q u e n c y   o f   f r a m e s   a n d   c o m m u t a t i o n s   m e a s u r i n g   t h e   t e m p e r a t u r e   o f   a   s p e c i f i c   c o m m u t a t i n g   e l e m e n t   a t   a   s p e c i f i c   p o w e r   o f   c o m m u t a t i o n   i n   a   s w i t c h i n g   c i r c u i t   w h e n   t h e   r e l a y   i s   c o m m u t a t i n g .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   2 ,     F e b r u a r y   2 0 1 2   :     1     6   4     F i g u r e   3 .   R e s u l t s   o f   2 0 0   s e q u e n c e s   o f   a   n e w   c o n t a c t   c l o s u r e s   f o r   h e r m e t i c a l l y   s e a l e d   r e l a y .               F i g u r e   4 .   O n   t h e   l e f t   i s   s h o w n   3 D   v i e w   o f   a   n o n   p a c k a g e   c o n t a c t   c l o s u r e .   O n   t h e   r i g h t   ( u p )   a r e   s h o w n   t h e   t h e r m o g r a m   a n d   c o n t o u r   p i c t u r e   ( d o w n )   o f   t h e   s a m e   p a c k a g e d   r e l a y   c o n t a c t   c l o s u r e .       A   s o l u t i o n   w a s   f o u n d   t o   t h e   p r o b l e m   o f   e s t i m a t i n g   t h e   c o m m u t a t i n g   p o w e r   w h e n   c o m m u t a t i n g   e l e m e n t s   t h a t   a r e   n o t   w o r n - o u t   a r e   u s e d .   T h e   w e a r i n g - o u t   o f   c o m m u t a t i n g   e l e m e n t s   l e a d s   t o   i n c r e a s e d   t e m p e r a t u r e s   t h a t   a r e   3 0 - 5 0 0 С   h i g h e r   t h a n   t h e   n o r m a l   t e m p e r a t u r e   a t   o n e   a n d   t h e   s a m e   c o m m u t a t e d   p o w e r .     F o r   n o n - c o n t a c t   c h a r a c t e r i z a t i o n   a n d   i d e n t i f i c a t i o n   o f   t h e   c r i t i c a l   c o n t a c t   c l o s u r e s   i s   u s e d   a d d i t i o n a l   s p e c i a l l y   d e v e l o p e d   s o f t w a r e   f o r   I R   i m a g e   p r o c e s s i n g   w i t h   2 4 - b i t   c o l o r   d e p t .   T h e   p r o c e s s   s p e e d   i s   s i g n i f i c a n t   5 0 0   0 0 0   p i x e l s   a r e   f u l l y   a n a l y z e d   f o r   1 - 5   s e c o n d s .   T h e   C T E   c o n t r o l s   t h e   p o l l u t i o n   l e v e l s   b y   m a n a g i n g   s e p a r a t e l y   t h e   c o l o r   c h a n n e l s   f o r   e a c h   p i x e l .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8       T h e r m o g r a p h i c   Е v a l u a t i o n   o f   Е l e c t r o - m e c h a n i c a l   R e l a y s   Q u a l i t y   i n   R a i l w a y   .   ( A n n a   V .   A n d o n o v a )   5 T h e   d e v e l o p e d   a p p r o a c h   i s   a   c o m p a r i s o n   o f   i m a g e   t h e r m a l   h i s t o g r a m s   f o r   o n e   a n d   t h e   s a m e   o b j e c t   u n d e r   d i f f e r e n t   l o a d   s t a g e .   O n   F i g .   5   i s   s h o w n   t h e   v i e w   o f   t h e   s o f t w a r e   a n d   o n   t h e   F i g .   6   -   t h e r m a l   h i s t o g r a m   o f   t h e   s a m e   c o n t a c t   c l o s u r e   f o r   t e m p e r a t u r e   r a n g e   o f   2 9 0 С   a n d   4 9 . 4 0 С   r e s p e c t i v e l y .           F i g u r e   5 .   A   v i e w   o f   t h e   s o f t w a r e   o f   r e l a y   c o n t a c t   c l o s u r e s   e v a l u a t i o n       a )   b )     F i g u r e   6 .   T h e r m a l   h i s t o g r a m s :   a )   f o r   a   s i n g l e   t h e r m o g r a m   a n d   d e f i n e d   t e m p e r a t u r e   r a n g e s   a n d   b )   b a t c h   t h e r m a l   h i s t o g r a m s   o f   a   g o o d   c o n t a c t   f o r   s e q u e n c e s .       T h e   t h e r m a l   h i s t o g r a m s   c a n   b e   c o m p a r e d   i n   f o u r   a r b i t r a r i l y   s e l e c t e d   t e m p e r a t u r e   r a n g e s .   I n   c a s e   o f   b a t c h   p r o c e s s i n g   o f   s e r i e s   o f   t h e r m o g r a m s   o f   o n e   a n d   s a m e   o b j e c t   i s   c a r r i e d   o u t   u n d e r   d i f f e r e n t   w o r k i n g   r a t e s   ( r e s p e c t i v e l y   t o   d i f f e r e n t   s u r f a c e   t e m p e r a t u r e s ) .   I n   a c c o r d a n c e   o f   t h e   d u r a t i o n   o f   t r a n s i t i o n s   p r o c e s s ,   a n   i n d i v i d u a l   s n a p s h o t s   c a n   b e   g e n e r a t e d   a f t e r   t h e r m o d y n a m i c   e q u i l i b r i u m   i s   o c c u r r e d ,   o r   a u t o m a t i c a l l y   b y   s e t t i n g   i n t e r v a l   o f   t i m e   b e t w e e n   t h e   i n d i v i d u a l   s n a p s h o t s   w i t h   f r e q u e n c y   u p   t o   3 0   H z .   W h e n   t h e   c a m e r a   i s   c o n t r o l l e d   t h r o u g h   c o m p u t e r ,   s n a p s h o t s   c a n   b e   t a k e n   i n   t i m e   i n t e r v a l   l a r g e r   t h a n   1 0 s .     I n   t h i s   m a n n e r   a   c r i t e r i a   f o r   d i a g n o s t i c s   a n d   r e s o u r c e   e v a l u a t i o n   o f   t h e   t e s t e d   r e l a y s   w a s   f o r m e d   o n   t h e   b a s e   o f   t h e   o u t c o m e   t h e r m a l   h i s t o g r a m s   [ 3 ] .     H o t   s p o t s   a r e   f o r m e d   i n   t h e   a r e a s   a r o u n d   t h e   c o n t a c t s   l e a d i n g   t o   t h e   a p p e a r a n c e   o f   l o c a l l y   i n c r e a s e d   t e m p e r a t u r e s   o n   t h e   s u r f a c e .   O n - l i n e   t h e r m a l   s c a n n i n g   o f   t h e s e   s u r f a c e s   w i l l   i d e n t i f y   t h e   h o t - s p o t s   a n d   s e v e r i t y   o f   t h e   f a u l t   ( s e e   T a b l e   I ) .   A t t e n d i n g   t h e s e   f a u l t   p o i n t s   w i l l ,   o f   c o u r s e ,   r e d u c e   t h e   b r e a k d o w n   o f   t h e   s i g n a l   s y s t e m   a n d   r e l i a b i l i t y   c a n   b e   i m p r o v e d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I J E C E     V o l .   2 ,   N o .   2 ,     F e b r u a r y   2 0 1 2   :     1     6   6 T a b l e   1 .   C r i t i c a l i t y   c r i t e r i a   o f   t h e r m o g r a p h i c   s u r v e y   o f   t h e   e l e c t r o - m e c h a n i c a l   r e l a y   S e v e r i t y   l o a d   C r i t e r i a   ( d i f f e r e n t i a l   t e m p e r a t u r e   a b o v e   a m b i e n t )   C r i t i c a l i t y   c o n d i t i o n   R e c o m m e n d e d   a c t i o n   1   U p   t o   1 0 0 C   N o n   N o   a c t i o n   i s   n e e d e d   2   B e t w e e n   1 0 0 C   a n d   2 0 0 C   L e s s   R e g u l a r   m o n i t o r i n g   i s   n e e d e d   3   B e t w e e n   2 0 0 C   a n d   4 0 0 C   S e m i   C l o s e   m o n i t o r i n g   n e e d e d .   S h o u l d   b e   a t t e n d e d   i n   t h e   n e x t   o p p o r t u n i t y .   4   A b o v e   4 0 0 C   C r i t i c a l   S h o u l d   b e   a t t e n d e d   i m m e d i a t e l y   a s   p e r   t h e   s e v e r i t y .       4 .   C O N C L U S I O N   I n   t h i s   a r t i c l e   a r e   p r e s e n t e d   r e s u l t s   f r o m   t h e   a p p l i a n c e   o f   t h e r m o - m o n i t o r i n g   m e t h o d s   a n d   p r o c e s s i n g   o f   I R   i m a g e s   f o r   d i a g n o s t i c s   o f   r e l a y s   c o n t a c t s   w e a r i n g - o u t .   I n   g r e a t   s i g n i f i c a n c e   f o r   R a i l w a y   s a f e t y   e q u i p m e n t   s t a n d s   t h e   s o l v i n g   o f   t h e   p r o b l e m   w i t h   t h e   o p t i m a l   r e g i m e   f o r   r e p l a c e m e n t .   O n   t h e   t h e r m o g r a p h i c   i m a g e   t h e   a r e a s   o f   i n c r e a s e d   r e s i s t a n c e   a n d   w o r n - o u t   c o n t a c t   c l o s u r e s   c a n   b e   m o n i t o r e d .   I n   s u c h   m a n n e r   u s i n g   p e r i o d i c a l   i n s p e c t i o n ,   b a d   r e l a y   c o n t a c t   c l o s u r e s   c a n   b e   d e t e c t e d ,   r e m o v e d ,   o r   r e p l a c e d .   A   m e t h o d o l o g y   a n d   s o f t w a r e   t o   f o r   t h e   e s t i m a t i o n   o f   t h e   r e s o u r c e   o f   c o n t a c t   c l o s u r e s   o f   e l e c t r o - m e c h a n i c a l   r e l a y s   w e r e   d e v e l o p e d .         A C K N O W L E D G E M E N T S   T h e   a u t h o r   w o u l d   l i k e   t o   t h a n k   t o   t h e   s u p p o r t   o f   M i n i s t r y   o f   E d u c a t i o n     S c i e n t i f i c   I n v e s t i g a t i o n s   F o n d   a n d   N I S   T U - S o f i a   u n d e r   w h i c h   c o n t r a c t s   r e s p e c t i v e l y   1 - 8 5 4 / 2 0 0 7   a n d   0 9 1   n i   0 3 7 - 0 3 ,   t h e   p r e s e n t   w o r k   w a s   c o n d u c t e d .       R E F E R E N C E S   [ 1 ]   F L I S y s t e m s ,   T e c h n i c a l   S p e c i f i c a t i o n ,   1 5 5 8 5 5 0 ,   Re v .   a 1 7 4 ,   2 0 0 5 ,   p p   2 4 3 - 2 4 4 .   [ 2 ]   X .   P .   V .   M a l d a g u e ,   T h e o r y   a n d   P r a c t i c e   o f   I n f r a r e d   T e c h n o l o g y   f o r   N o n d e s t r u c t i v e   T e s t i n g " ,   J o h n   W i l e y - I n t e r s c i e n c e ,   6 8 4   p . ,   2 0 0 1 .   [ 3 ]   A .   A n d r e e v   a n d   A .   A n d o n o v a ,   " M e a s u r e m e n t   o f   I T e m p e r a t u r e   D e v i a t i o n   i n   Bi o - M e d i c i n e " ,   P r o c e e d i n g s   o f   CE M A ,   A t h e n s ,   G r e e c e ,   N o v e m b e r ,   2 0 0 8 ,   p p . 4 5 - 5 0 .         B I B L I O G R A P H Y   O F   A U T H O R       A n n a   V l a d o v a   A n d o n o v a   w a s   b o r n   i n   D i m i t r o v g r a d ,   Bu l g a r i a .   S h e   r e c e i v e d   t h e   M .   E n g .   a n d   P h D   d e g r e e s   a l l   i n   e l e c t r o n i c s   f r o m   T e c h n i c a l   U n i v e r s i t y   o f   S o f i a ,   Bu l g a r i a .   S h e   i s   a   p r o f e s s o r   a t   D e p a r t m e n t   o f   M i c r o e l e c t r o n i c s ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g   a n d   T e c h n o l o g i e s ,   T e c h n i c a l   U n i v e r s i t y   o f   S o f i a ,   Bu l g a r i a .   A t   p r e s e n t   s h e   i s   H e a d   o f   D e p t .   o f   M i c r o e l e c t r o n i c s .   H e r   c u r r e n t   r e s e a r c h   i n t e r e s t s   i n c l u d e :   q u a l i t y   a s s u r a n c e ,   r e l i a b i l i t y   t e s t i n g   a n d   a s s e s s m e n t ,   M E M S ,   N D E ,   i n f r a r e d   t h e r m o g r a p h y ,   t h e r m a l   s i m u l a t i o n   a n d   t h e r m a l   m a n a g e m e n t .                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.