寒区运营铁路隧道监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及铁路隧道监测技术领域，公开了一种寒区运营铁路隧道监测系统，该系统包括：数据采集子系统，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及数据分析子系统，与所述数据采集子系统连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态。本实用新型专利技术能够实现对寒区运营铁路隧道的状态的实时监测，有效避免了因隧道损坏而导致的铁路安全事故，提高了铁路运行的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及铁路隧道监测
，具体地，涉及一种寒区运营铁路隧道监测系统。
技术介绍
寒冷区域的铁路隧道经常会发生衬砌漏水、挂冰、围岩冻胀、衬砌开裂、隧底开裂、冒水、水沟冻结等冻害现象。隧道冻害是围岩温度、地下水渗流及结构应力共同作用的结果。一般在隧道施工期对洞内外环境温度及结构应力的监测手段较多，而对于运营隧道开展的围岩温度、地下水渗流、结构应力及质量缺陷的监测及检测工作开展较少，存在很大的安全隐患。即现有技术中缺少一种能够对寒区运营铁路隧道的状态进行实时监测的系统。
技术实现思路
针对现有技术中缺少一种不能对寒区运营铁路隧道的状态进行实时监测的技术问题，本技术提供了一种寒区运营铁路隧道监测系统，该系统包括：数据采集子系统，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及数据分析子系统，与所述数据采集子系统连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态。优选地，所述铁路隧道状态数据包括洞外环境数据，其中：所述数据采集子系统包括：洞外环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道进出口的拱顶和/或洞外预定距离的测试点处，用于采集洞外环境数据；以及所述数据分析子系统包括：洞外环境数据分析装置，与所述洞外环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞外环境数据分析所述铁路隧道的洞外环境影响规律。优选地，所述洞外环境数据采集装置包括自动气象站和/或自动风向风速仪。优选地，所述铁路隧道状态数据包括洞内环境数据，其中：所述数据采集子系统包括：洞内环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面和/或围岩内部的测试点处，用于采集洞内环境数据；以及所述数据分析子系统包括：洞内环境数据分析装置，与所述洞内环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞内环境数据分析所述铁路隧道的隧道温度场分布规律。优选地，所述洞内环境数据采集装置包括自动温度记录仪和/或温度传感器。优选地，所述铁路隧道状态数据包括衬砌结构数据，其中：所述数据采集子系统包括：衬砌结构数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面的测试点处，用于采集衬砌结构数据；以及所述数据分析子系统包括：衬砌结构数据分析装置，与所述衬砌结构数据采集装置连接，用于根据所采集的衬砌结构数据分析所述铁路隧道的衬砌受力变化规律。优选地，所述衬砌结构数据采集装置包括混凝土表面应变计和/或地质雷达。优选地，所述铁路隧道状态数据包括地下水监测数据，其中：所述数据采集子系统包括：地下水监测数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内排水沟、洞口集水井、洞外排水管、洞内衬砌结构内表面的测试点处，用于采集地下水监测数据；以及所述数据分析子系统包括：地下水监测数据分析装置，与所述地下水监测数据采集装置连接，用于根据所采集的地下水监测数据分析所述铁路隧道的隧道渗流场分布规律。优选地，所述地下水监测数据采集装置包括流速流量计、渗压计、温度传感器、和/或水容器。优选地，所述洞内环境数据采集装置安装在所述铁路隧道的洞内围岩内部的测试点包括：将所述温度传感器放置在锥状保护结构中；以及将所述锥状保护结构安装在所述洞内围岩内部的测试点的通孔中并进行密封处理。采用本技术所提供的寒区运营铁路隧道监测系统，通过安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处的数据采集子系统可以检测铁路隧道状态数据，以及数据分析子系统可以根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态，从而实现对铁路隧道的状态的实时监测，尤其监测在寒冷区域的隧道(即寒区运营隧道)环境温度、围岩及结构温度、地下水渗流、结构应力的发展变化规律，及隧道质量缺陷部位、类型，以进一步分析隧道冻害类型、发生机理、冻害重点防治部位及防治措施，有效避免了因隧道损坏而导致的铁路安全事故，提高了铁路运行的安全性。本技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术，但并不构成对本技术的限制。在附图中：图1是根据本技术的一种实施方式的寒区运营铁路隧道监测系统的结构示意图；以及图2-3是根据本技术的一种实施方式的寒区运营铁路隧道监测系统的测试点以及检测线布置的示意图；附图标记说明10 洞外环境数据采集装置 11 洞内环境数据采集装置12 衬砌结构数据采集装置 13 地下水监测数据采集装置20 洞外环境数据分析装置 21 洞内环境数据分析装置22 衬砌结构数据分析装置 23 地下水监测数据分析装置31 拱顶测线 32 左拱腰测线33 左边墙测线 34 隧底测线35 右边墙测线 36 右拱腰测线100 数据采集子系统 200 数据分析子系统1a、1b、2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g、3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、6b、7c 测试点具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。下面将举例说明本技术的思想，但应当理解的这些示例为非局限性示例，本技术的保护范围不限于此：为了更加清楚地说明本技术的思想，以寒区运营铁路隧道监测系统为例进行详细地说明。该系统可以包括：数据采集子系统100，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及数据分析子系统200，与所述数据采集子系统100连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态。由于反映铁路隧道状态的因素很多，因此需要对不同的因素进行数据的采集和分析，本技术中考虑了对不同影响因素的数据采集和分析，本领域技术人员可以根据实际情况选择这些因素中的一者或多个及其组合来进行配置，本技术对此不进行限定。图1是根据本技术的一种实施方式的寒区运营铁路隧道监测系统的结构示意图，图2-3是根据本技术的一种实施方式的寒区运营铁路隧道监测系统的测试点以及检测线布置的示意图。如图1所示，所述铁路隧道状态数据可以包括洞外环境数据，其中：所述数据采集子系统100可以包括：洞外环境数据采集装置10，安装在所述铁路隧道进出口的拱顶和/或洞外预定距离(例如洞外50m)的测试点处(避免受洞口地形、日照影响)，用于采集洞外环境数据；以及所述数据分析子系统包括：洞外环境数据分析装置20，与所述洞外环境数据采集装置10连接，用于根据所采集的洞外环境数据分析所述铁路隧道的洞外环境影响规律。根据本技术的一种实施方式，所述洞外环境数据采集装置10可以包括自动气象站和/或自动风向风速仪(例如JMZX-1F单通道风速风向采集模块)，所述自动气象站和/或自动风向风速仪安装在洞顶或洞外50m位置，导线暗埋引入洞内(例如通过图3所示的拱顶测线31)，与洞外环境数据分析装置20连接，并做好保护。采集的洞外环境数据可以反映洞外环境的地形、地貌、水文、植被、降雨量、洞外气温、风速、风向等，洞外环境数据分析装置20可以对这些数据进行分析从而得到洞外环境影响规律，以实时监测寒区运营隧道状态。根据本技术的一种实施方式，如图1所示，所述铁路隧道状态数据可以包括洞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种寒区运营铁路隧道监测系统，其特征在于，该系统包括：数据采集子系统，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及数据分析子系统，与所述数据采集子系统连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态；其中所述铁路隧道状态数据包括洞外环境数据，所述数据采集子系统包括：洞外环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道进出口的拱顶和/或洞外预定距离的测试点处，用于采集洞外环境数据；以及所述数据分析子系统包括：洞外环境数据分析装置，与所述洞外环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞外环境数据分析所述铁路隧道的洞外环境影响规律。

【技术特征摘要】
1.一种寒区运营铁路隧道监测系统，其特征在于，该系统包括：数据采集子系统，用于检测铁路隧道状态数据，安装在所述铁路隧道的洞外测试点和洞内测试点处；以及数据分析子系统，与所述数据采集子系统连接，用于根据所述数据采集子系统所采集的数据分析所述铁路隧道的状态；其中所述铁路隧道状态数据包括洞外环境数据，所述数据采集子系统包括：洞外环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道进出口的拱顶和/或洞外预定距离的测试点处，用于采集洞外环境数据；以及所述数据分析子系统包括：洞外环境数据分析装置，与所述洞外环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞外环境数据分析所述铁路隧道的洞外环境影响规律。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述洞外环境数据采集装置包括自动气象站和/或自动风向风速仪。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述铁路隧道状态数据包括洞内环境数据，其中：所述数据采集子系统包括：洞内环境数据采集装置，安装在所述铁路隧道的洞内衬砌结构外表面和/或围岩内部的测试点处，用于采集洞内环境数据；以及所述数据分析子系统包括：洞内环境数据分析装置，与所述洞内环境数据采集装置连接，用于根据所采集的洞内环境数据分析所述铁路隧道的隧道温度场分布规律。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述洞内环境数据采集 装置包括自动温度记录仪和/或温度传感器。5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵英光，呼枭，何宝华，马凤伟，张端阳，史歌，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华准池铁路有限责任公司，石家庄铁道大学，
类型：新型
国别省市：北京;11