大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，包括环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块、梁端行车状态监测子模块和轨检车梁端检测子模块。本实用新型专利技术实现了对梁端伸缩装置的智能监测，监测内容涵盖环境影响变量；主引桥梁端变位监测；伸缩装置纵、横向位移监测，竖向挠度与应变监测，视频监控；梁端行车状态监测；同时接入轨检车检测数据。本实用新型专利技术实现了对梁端伸缩装置工作状态的自动实时监测和评估，具有智能监测、数据分析评估和状态预测诊断功能，且涵盖了环境、结构静态和动态各项参数、行车状态的监测，为工务部门提供技术参考。

Intelligent monitoring system for end expansion device of Long-span Railway Steel Bridge

The utility model relates to an intelligent monitoring system for the end telescoping device of a Long-span Railway Steel bridge, which includes the sub-module of environmental impact variable monitoring, the sub-module of the main lead bridge end displacement monitoring, the sub-module of the main body monitoring of the telescoping device, the sub-module of the running condition monitoring at the beam end and the sub-module of the rail inspection vehicle beam end detection. The utility model realizes intelligent monitoring of the beam end expansion device, which covers environmental impact variables, displacement monitoring of the main lead bridge end, longitudinal and lateral displacement monitoring of the expansion device, vertical deflection and strain monitoring, video monitoring, driving condition monitoring at the beam end, and track inspection vehicle detection data. The utility model realizes the automatic real-time monitoring and evaluation of the working state of the beam end expansion device, has the functions of intelligent monitoring, data analysis and evaluation, and state prediction and diagnosis, and covers the monitoring of various parameters of environment, structure static and dynamic, and driving state, and provides technical reference for the engineering department.

【技术实现步骤摘要】
大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系
本技术涉及一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系。
技术介绍
在列车活载、温度、风等耦合作用下，大跨度铁路钢桥梁端存在复杂的空间变位。为适应这种变位，确保高速列车通过梁端时的安全性和平稳性，梁端部位往往需要设置大位移伸缩装置和钢轨伸缩调节器。我国大跨度铁路钢桥普遍采用的梁端伸缩装置分为下承式和上承式两类。两类伸缩装置在结构构造、工作原理等方面均存在不同，下承式梁端伸缩装置采用支承梁下置的方式为轨枕提供竖向支承，支承梁通过位移箱与梁缝两侧的主、引桥联系，主要由位移箱、支承梁、固定钢枕、滑动钢枕、侧向导轨、连杆、承压支座、压紧支座、枕下铁垫板等部件组成，如图1所示；上承式伸缩装置采用支承梁上置的悬挑形式为轨枕提供竖向支承，其结构构造比较简单，主要由支承梁、滑动钢枕、剪刀叉连杆等部件组成。由于梁端部位频繁往复位移，梁端区域成为大跨度铁路钢桥行车状态不良的重点区域，给铁路工务部门的养护维修带来诸多不便。由于梁端伸缩装置产品在设计、制造时未将运营期间的状态监测作为其功能模块，使其在日常运营过程中的工作状态不明确，无法做到及时的状态评估和性能预测，无法实现基于“状态修”的智能养修。检索现有的与梁端伸缩装置智能监测相关的专利、文章及相关报道，均尚未出现将具备监测、评估和诊断功能作为伸缩装置产品功能之一的公开文本，大跨度铁路钢桥“智能梁端伸缩装置”在理念上具有先进性和创新性。而与梁端监测、评估相关的专利包括：专利号ZL201610011582.2“铁路单连杆梁端伸缩装置的变形监测及方法”，公开了一种铁路单连杆梁端伸缩装置的变形监测装置，包括视频传感器和后台服务器，通过在铁路单连杆梁端伸缩装置剪刀叉的每个铰接点外端面涂覆标识层，并由外侧的视频传感器识别标识层后传递视频信号，从而实现非接触式测量，可在非天窗时间对剪刀叉变形进行实时监测。专利号ZL201610011583.7“铁路双连杆梁端伸缩装置的变形监测装置及方法”，其监测原理与ZL201610011582.2专利完全相同，仅仅是剪刀叉连杆由单连杆型式变化为双连杆型式。以上两项专利均针对结构构造比较简单的上承式梁端伸缩装置，未涉及国产下承式梁端伸缩装置。且以上两项专利仅针对剪刀叉的变形进行监测，无法全面评估伸缩装置的工作状态，是其局限性所在。专利号ZL201019026007.X“基于梁端纵向位移的桥梁伸缩缝损伤诊断智能方法”，提出通过在桥梁上设置少量的传感器获得桥梁建成后的主梁纵向位移、温度和竖向加速度的长期监测数据，分步建立健康状态下主梁纵向位移与桥梁温度、竖向加速度的相关性模型，利用该相关性模型消除主梁温度、竖向加速度对纵向位移的影响，得到反映伸缩缝工作状态的“环境条件归一化”位移，通过处理未知状态监测数据，得到“环境条件归一化”位移，输入位移控制图后通过判断样本点是否超出控制线确定伸缩缝是否存在损伤，从而实现对伸缩缝损伤的智能识别。该专利主要提出的是基于监测数据来判断伸缩缝损伤的方法，涉及的监测量为桥梁主梁的温度、竖向加速度和纵向位移，并非针对伸缩装置本身。专利号ZL201520748818.1“桥梁大位移伸缩缝结构监测系统”通过安装光源靶标、摄像机实现伸缩缝位移变化和梁端位移变化的监测，通过安装温湿度传感器实现对结构温湿度的监测；通过安装拾振器监测伸缩缝结构振动；摄像机接于网络交换机，网络交换机接于现场采集站，现场采集站通过无线网络接于服务器，温湿度传感器与拾振器均接于采集仪，采集仪接于串口服务器，串口服务器接于网络交换机。从而通过光电技术及传感网络监测伸缩缝位移变化、结构温湿度及振动等伸缩缝结构动力特性。该专利主要针对的是公路模数式大位移伸缩缝的监测，与铁路梁端伸缩装置和钢轨伸缩调节器存在较大区别。综上所述，既有的大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置及监测系统存在以下问题和缺点：(1)大跨度铁路钢桥的健康监测系统未将梁端伸缩装置的监测纳入到其系统功能之中，且伸缩装置也缺少独立的监测系统，导致铁路钢桥梁端区域的空间变位特征不明确，伸缩装置的日常病害无法做到提前预防，产生病害以后无法给出合理对策，工务养修部门无法及时获取针对性的技术建议，做出合理决策，使得伸缩装置无法得到有效、及时的养护维修。(2)现有专利多针对公路模数式大位移伸缩缝的监测及评估方法，与铁路相关的监测专利技术仅针对简单的上承式梁端伸缩装置的单一状态参数，如仅涉及到剪刀叉变形的监测，从而导致监测不全面、评估也难以充分。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，通过在现有梁端伸缩装置产品中增加监测功能，实现对梁端伸缩装置工作状态的自动实时监测和评估，具有智能监测、数据分析评估和状态预测诊断功能，且涵盖了环境、结构静态和动态各项参数、行车状态的监测，为工务部门提供技术参考，具有明显的先进性。本技术所述智能监测体系具有的基本技术特征是：(1)对梁端区域风速和风向、环境温湿度和结构温度的实时监测和传输；(2)对梁端伸缩装置区域的监测，主要监测内容包括主引桥纵向相对位移、主引桥横向相对位移、主引桥转角、滑动钢枕间距位移、滑动钢枕歪斜度、伸缩装置应变、伸缩装置竖向变形、调节器伸缩量、梁温、轨温等；(3)对轨道部位的监测，主要包括在梁端区域安装的连续轮轨力测试系统以及日常轨检车检测系统，共同形成对轨道几何状态、行车状态的监测。通过在梁端区域安装连续轮轨力测试系统，监测列车运行速度、轮重、列车脱轨系数、轮轴横向力等行车状态参数；通过日常轨检车的检测数据，实现对轨道几何状态的分析和评价。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，包括：环境影响变量监测子模块，由温湿度仪和风向风速仪集成，固定在桥梁边墩墩台或墩台护栏上；主引桥梁端变位监测子模块，用于监测主引桥梁端纵向位移、主引桥梁端横向位移和梁端竖向转角；其中所述主引桥梁端纵向位移的测量采用磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器的一端固定在墩台上，另一端通过专用卡具安装在主梁梁底，所述磁致伸缩位移传感器的不锈钢测杆与所述专用卡具之间可纵向滑动；所述主引桥梁端横向位移的测量采用激光位移传感器，所述激光位移传感器通过安装架固定在所述墩台上，在梁端支座的底部还固定有激光透射面板，所述激光透射面板与梁端支座的底部同步运动；所述梁端竖向转角的测量采用倾角仪测量，所述倾角仪固定在主梁梁底中部的下表面；伸缩装置主体监测子模块，用于监测伸缩装置的纵向位移、横向位移、应变和竖向挠度；所述伸缩装置纵向位移的测量采用平行于钢轨设置的磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器一端固定在主桥端固定钢枕端部的下表面或侧面，另一端固定在滑动钢枕或引桥端固定钢枕端部下表面或侧面，所述磁致伸缩位移传感器随主桥可纵向滑动；所述伸缩装置横向位移的测量采用激光位移传感器，所述激光位移传感器分别安装在主、引桥伸缩装置位移箱处，测量主、引桥位移箱的相对横向位移；所述伸缩装置应变测量采用应变传感器，所述应变传感器分别固定在所述滑动钢枕跨中下表面、支承梁跨中下表面以及连杆中部和靠近节点部位；所述伸缩装置竖向挠度测量采用拉线位移计，所述拉线位移计分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，其特征在于，包括：环境影响变量监测子模块，由温湿度仪和风向风速仪集成，固定在桥梁边墩墩台或墩台护栏上；主引桥梁端变位监测子模块，用于监测主引桥梁端纵向位移、主引桥梁端横向位移和梁端竖向转角；其中所述主引桥梁端纵向位移的测量采用磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器的一端固定在墩台(23)上，另一端通过专用卡具(26)安装在主梁梁底，所述磁致伸缩位移传感器的不锈钢测杆(27)与所述专用卡具(26)之间可纵向滑动；所述主引桥梁端横向位移的测量采用激光位移传感器(31)，所述激光位移传感器(31)通过安装架固定在所述墩台(23)上，在梁端支座的底部还固定有激光透射面板(30)，所述激光透射面板(30)与梁端支座的底部同步运动；所述梁端竖向转角的测量采用倾角仪测量，所述倾角仪固定在主梁梁底中部的下表面；伸缩装置主体监测子模块，用于监测伸缩装置的纵向位移、横向位移、应变和竖向挠度；所述伸缩装置纵向位移的测量采用平行于钢轨设置的磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器一端固定在主桥端固定钢枕端部的下表面或侧面，另一端固定在滑动钢枕或引桥端固定钢枕端部下表面或侧面，所述磁致伸缩位移传感器随主桥可纵向滑动；所述伸缩装置横向位移的测量采用激光位移传感器，所述激光位移传感器分别安装在主、引桥伸缩装置位移箱处，测量主、引桥位移箱的相对横向位移；所述伸缩装置应变测量采用应变传感器(34)，所述应变传感器分别固定在所述滑动钢枕跨中下表面、支承梁跨中下表面以及连杆中部和靠近节点部位；所述伸缩装置竖向挠度测量采用拉线位移计(35)，所述拉线位移计分别固定在支承梁及滑动钢枕跨中，测量所述支承梁及滑动钢枕相对于墩台的相对位移；梁端行车状态监测子模块，用于监测梁端区域轮轨垂向力和水平力的变化趋势以及脱轨系数、减载率和轮重；将滑动钢枕(3)及与所述滑动钢枕(3)相邻的固定钢枕(2)上的枕下铁垫板(38)更换为二维垫板传感器(39)；在相对钢轨固定区(37)的两轨枕支点中心处钢轨轨腰中性轴位置安装不打孔剪力传感器(40)；分别在相对钢轨滑动区(36)端部的两轨枕支点中心处钢轨轨腰中性轴位置及固定钢枕上方的钢轨轨腰中心轴位置安装打孔剪力传感器或点焊应变传感器(41)；轨检车梁端检测子模块，大桥运营期通过轨检车检测梁端轨道几何参数，将上述环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块、梁端行车状态监测子模块和轨检车梁端检测子模块的数据接入梁端伸缩装置智能监测系统，通过统计分析，形成对梁端轨道状态的监测和评估。...

【技术特征摘要】
1.一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，其特征在于，包括：环境影响变量监测子模块，由温湿度仪和风向风速仪集成，固定在桥梁边墩墩台或墩台护栏上；主引桥梁端变位监测子模块，用于监测主引桥梁端纵向位移、主引桥梁端横向位移和梁端竖向转角；其中所述主引桥梁端纵向位移的测量采用磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器的一端固定在墩台(23)上，另一端通过专用卡具(26)安装在主梁梁底，所述磁致伸缩位移传感器的不锈钢测杆(27)与所述专用卡具(26)之间可纵向滑动；所述主引桥梁端横向位移的测量采用激光位移传感器(31)，所述激光位移传感器(31)通过安装架固定在所述墩台(23)上，在梁端支座的底部还固定有激光透射面板(30)，所述激光透射面板(30)与梁端支座的底部同步运动；所述梁端竖向转角的测量采用倾角仪测量，所述倾角仪固定在主梁梁底中部的下表面；伸缩装置主体监测子模块，用于监测伸缩装置的纵向位移、横向位移、应变和竖向挠度；所述伸缩装置纵向位移的测量采用平行于钢轨设置的磁致伸缩位移传感器，所述磁致伸缩位移传感器一端固定在主桥端固定钢枕端部的下表面或侧面，另一端固定在滑动钢枕或引桥端固定钢枕端部下表面或侧面，所述磁致伸缩位移传感器随主桥可纵向滑动；所述伸缩装置横向位移的测量采用激光位移传感器，所述激光位移传感器分别安装在主、引桥伸缩装置位移箱处，测量主、引桥位移箱的相对横向位移；所述伸缩装置应变测量采用应变传感器(34)，所述应变传感器分别固定在所述滑动钢枕跨中下表面、支承梁跨中下表面以及连杆中部和靠近节点部位；所述伸缩装置竖向挠度测量采用拉线位移计(35)，所述拉线位移计分别固定在支承梁及滑动钢枕跨中，测量所述支承梁及滑动钢枕相对于墩台的相对位移；梁端行车状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓光，郭辉，赵欣欣，李旭伟，柴雪松，暴学志，凌烈鹏，许兆军，肖鑫，苏朋飞，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，中国铁道科学研究院集团有限公司，中国铁路总公司，
类型：新型
国别省市：北京,11