一种悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于单轨铁路交通安全技术领域，具体提供了一种悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法，轨道梁动态监测模块、结构静态监测模块、牛耳变形监测模块及螺栓预紧力监测模块；轨道梁动态监测模块用于监测轨道梁结构的振动、动态挠度及噪声；结构静态监测模块用于监测轨道梁结构的静态挠度及立柱倾斜度；牛耳变形监测模块用于测量牛耳的悬挂应变。通过数据自动采集、贮存和查询，自动诊断结构异常情况；结构当前和未来的整体安全性评估；为悬挂式单轨交通系统结构健康诊断、管理养护、结构加固提供依据。

A structural health monitoring system and method for suspended Monorail Transit

The invention belongs to the technical field of monorail traffic safety, and specifically provides a suspension type monorail traffic structure health monitoring system and method, including track beam dynamic monitoring module, structure static monitoring module, ear deformation monitoring module and bolt pre tightening force monitoring module; track beam dynamic monitoring module is used to monitor the vibration, dynamic deflection and noise of track beam structure; structural static state The monitoring module is used to monitor the static deflection and column inclination of the track beam structure, and the ear deformation monitoring module is used to measure the suspension strain of the ear. Through the automatic data collection, storage and query, it can automatically diagnose the abnormal situation of the structure, evaluate the current and future overall safety of the structure, and provide the basis for the structural health diagnosis, management and maintenance, and structural reinforcement of the suspended monorail transit system.

【技术实现步骤摘要】
一种悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法
本专利技术属于单轨铁路交通安全
，具体涉及一种悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法。
技术介绍
悬挂式单轨铁路是单轨铁路的一种，特点是使用的轨道只有一条，而非传统铁路的两条平衡路轨。悬挂式单轨的结构物主要是由轨道梁和立柱组成，类似于桥梁中的梁和墩。立柱的主要型式有倒L型和Y型两种，可根据地形、用地等不同情况选择使用。单轨车辆轨道不同于一般的轨道交通方式中的钢轨，而是采用梁式轨道。悬挂式单轨交通系统在运营阶段的结构工作状态、结构的安全性、关键零部件的及部位的异常与报警等都时刻影响着系统运营的稳定性和安全性。悬挂式单轨交通系统结构健康诊断、管理养护、结构加固也需要系统正常运行时的实时数据作为支撑，因此，悬挂式单轨交通系统养护、管理、维修、加固和运营需要一个完整的监测系统作为支撑，以便为运营阶段的养护管理提供决策依据。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于结构损伤和状态评估、满足其养护管理、运营和维修加固的悬挂式单轨交通健康监测系统。为此，本专利技术提供了一种悬挂式单轨交通结构健康监测系统，轨道梁动态监测模块、结构静态监测模块及牛耳变形监测模块；所述轨道梁动态监测模块用于监测轨道梁结构的振动、动态挠度及噪声；所述结构静态监测模块用于监测轨道梁结构的静态挠度及立柱倾斜度；所述牛耳变形监测模块用于测量牛耳的悬挂应变。优选地，所述轨道梁动态监测模块采用宽频高精度MEMS光纤加速度传感器，对轨道梁跨中位置的振动和声音信号进行在线采集和分析，并通过加速度积分同时获得轨道梁的动态挠度。优选地，所述轨道梁动态监测模块还用于将宽频高精度MEMS光纤加速度传感器的数据转化为音频，以还原列车通过该监测位置前后的结构振动噪声和环境噪声。优选地，所述结构静态监测模块采用高精度MEMS光纤压力传感器，通过液位连通管构成光纤静力水准仪实现对结构静态挠度及立柱倾斜测量。优选地，在每个轨道梁跨中监测点位，设置一个储液桶或液位连通管并在底部位置安装1只高精度MEMS光纤压力传感器。优选地，所述牛耳变形监测模块采用自温补焊接式光纤应变计，且每只牛耳布设四支自温补焊接式光纤应变计。优选地，所述自温补焊接式光纤应变计的应变量程±3000με，测量标距16mm。优选地，所述监测系统还包括轨道梁间位移监测模块及风向风速仪；所述轨道梁间位移监测模块用于相邻两个梁之间的X轴及Y轴的不平度；所述风向风速仪用于测量经过轨道梁的风载荷。本专利技术还提供了一种悬挂式单轨交通结构健康监测方法，所述监测方法用于根据如前任一项所述的悬挂式单轨交通结构健康监测系统监测悬挂式单轨交通结构的健康状态。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的这种悬挂式单轨交通结构健康监测系统，轨道梁动态监测模块、结构静态监测模块及牛耳变形监测模块；轨道梁动态监测模块用于监测轨道梁结构的振动、动态挠度及噪声；结构静态监测模块用于监测轨道梁结构的静态挠度及立柱倾斜度。对悬挂式单轨交通系统进行实时监测，支持数据自动采集、贮存和查询；对关键构件进行多级报警功能，可自动诊断结构异常情况；结构当前和未来的整体安全性评估；为悬挂式单轨交通系统结构健康诊断、管理养护、结构加固提供依据。以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法的功能模块示意图；图2是本专利技术悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法的轨道梁振动及动态挠度监测布点；图3是本专利技术悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法的光纤光栅位移传感器在主梁上安装位置示意图；图4是本专利技术悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法的牛耳监测布点示意图；图5是本专利技术悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法的梁间位移监测布置点；图6是本专利技术悬挂式单轨交通结构健康监测系统及方法的沉降监测原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本专利技术实施例提供了一种悬挂式单轨交通结构健康监测系统，如图1所示，轨道梁动态监测模块、结构静态监测模块及牛耳变形监测模块；所述轨道梁动态监测模块用于监测轨道梁结构的振动、动态挠度及噪声；所述结构静态监测模块用于监测轨道梁结构的静态挠度及立柱倾斜度；所述牛耳变形监测模块用于测量牛耳的悬挂应变。该方案是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，同时结合智能传感器、大数据处理、综合评估等技术可实现监测指标的实时采集、实时传输、实时预警。亦可用于非长期或人工形式的监测、检测中。在悬挂式单轨交通系统上建立的结构健康监测系统能把握其运营阶段的结构工作状态和评估结构的安全性与正常使用性提供必要而可靠的数据，为运营阶段的养护管理提供决策依据。拟开发的悬挂式单轨交通结构健康监测系统要达到的功能目标为：(1)对悬挂式单轨交通系统进行实时监测，支持数据自动采集、贮存和查询；(2)对关键构件进行多级报警功能，可自动诊断结构异常情况；(3)结构荷载-响应采用“数值模拟+机器学习”方法进行变形预测分析；(4)结构当前和未来的整体安全性评估；(5)为悬挂式单轨交通系统结构健康诊断、管理养护、结构加固提供依据。(6)为列车安全运行控制提供智能化决策。(7)简洁、实用、性能可靠、经济合理，并具有可扩展性和接入轨道交通智慧运维平台的能力。总体上，悬挂式单轨交通结构健康监测系统是一个集结构分析计算、计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术和BIM技术等高新技术于一体的综合系统工程。为了使悬挂式单轨交通结构健康监测系统成为一个功能强大并能真正用于结构损伤和状态评估，满足其养护管理、运营和维修加固的需要，同时又具有经济效益的轨道交通结构健康系统，应遵循如下设计原则：(1)简洁、实用、性能可靠、经济合理；(2)系统应能体现结构健康监测的最新技术，并具有可扩展性。(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬挂式单轨交通结构健康监测系统，其特征在于：轨道梁动态监测模块、结构静态监测模块及牛耳变形监测模块；/n所述轨道梁动态监测模块用于监测轨道梁结构的振动、动态挠度及噪声；/n所述结构静态监测模块用于监测轨道梁结构的静态挠度及立柱倾斜度；/n所述牛耳变形监测模块用于测量牛耳的悬挂应变。/n

【技术特征摘要】
1.一种悬挂式单轨交通结构健康监测系统，其特征在于：轨道梁动态监测模块、结构静态监测模块及牛耳变形监测模块；
所述轨道梁动态监测模块用于监测轨道梁结构的振动、动态挠度及噪声；
所述结构静态监测模块用于监测轨道梁结构的静态挠度及立柱倾斜度；
所述牛耳变形监测模块用于测量牛耳的悬挂应变。


2.根据权利要求1所述的悬挂式单轨交通结构健康监测系统，其特征在于：所述轨道梁动态监测模块采用宽频高精度MEMS光纤加速度传感器，对轨道梁跨中位置的振动和声音信号进行在线采集和分析，并通过加速度积分同时获得轨道梁的动态挠度。


3.根据权利要求2所述的悬挂式单轨交通结构健康监测系统，其特征在于：所述轨道梁动态监测模块还用于将宽频高精度MEMS光纤加速度传感器的数据转化为音频，以还原列车通过该监测位置前后的结构振动噪声和环境噪声。


4.根据权利要求1所述的悬挂式单轨交通结构健康监测系统，其特征在于：所述结构静态监测模块采用高精度MEMS光纤压力传感器，通过液位连通管构成光纤静力水准仪实现对结构静态挠度及立柱倾斜测量。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李强，杨进，
申请(专利权)人：武汉益坤先舰电气有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42