轨道交通下卧地基动应力监测系统技术方案

一种轨道交通下卧地基动应力监测系统，包括：埋设于轨道下卧地基监测动应力的传感器；获取所述传感器位置的位置信息获取单元；将所述传感器监测的动应力及所述位置信息获取单元获取的所述传感器位置信息发送到远端计算机的无线传输单元；以及控制器，该控制器连接所述传感器、所述位置信息获取单元和所述无线传输单元。本发明专利技术可以便捷快速地定位地基动应力超标区域。力超标区域。力超标区域。

【技术实现步骤摘要】
轨道交通下卧地基动应力监测系统


[0001]本专利技术涉及一种轨道交通下卧地基动应力监测系统。

技术介绍

[0002]轨道交通下卧地基的稳定性对车辆的安全运行至关重要。尤其是地下铁路的运营具有频次高，载重大等特点。频繁的地铁运行导致在隧道下卧地基中产生循环的动应力。当动应力超过阈值，地基沉降值将会超过安全范围，从而极大地影响地铁的运营。因此对轨道交通尤其是地铁运营期间下卧地基动应力水平进行实时监测具有重要意义。而目前对地铁下卧地基动应力进行监测的技术较为欠缺。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种轨道交通下卧地基动应力监测系统，可以便捷快速地定位地基动应力超标区域。
[0004]根据本专利技术实施例一方面，提供一种轨道交通下卧地基动应力监测系统，包括：埋设于轨道下卧地基监测动应力的传感器；获取所述传感器位置的位置信息获取单元；将所述传感器监测的动应力及所述位置信息获取单元获取的所述传感器位置信息发送到远端计算机的无线传输单元；以及控制器，该控制器连接所述传感器、所述位置信息获取单元和所述无线传输单元。
[0005]在一些示例中，所述传感器为压电传感器。
[0006]在一些示例中，所述压电传感器将列车经过时的振动能量转换为电能并存储至储能单元。
[0007]在一些示例中，所述压电传感器埋设在轨道下方的50cm
‑
150cm地基内。
[0008]本专利技术可以对地铁从设计、建造到运营全过程进行实时监测；对地铁车辆相关参数进行优化以满足安全标准；采用自供能传感器，解决了其他传感器排线复杂的问题；结合了定位和无线传输，可以便捷快速地定位地基动应力超标区域。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0010]图1为本专利技术一实施例提供的轨道交通下卧地基动应力动态监测系统布置纵截面示意图。
[0011]图2为本专利技术一实施例提供的压电传感器结构示意图，其中(a)俯视图，(b)为纵剖面。
[0012]图3为本专利技术一实施例提供的轨道交通下卧地基动应力监测方法流程图。
具体实施方式
[0013]本专利技术中术语“轨道交通”指铁路(国家铁路、城际铁路和市域铁路)、地铁、轻轨、有轨电车、磁悬浮轨道系统和单轨系统等。
[0014]图1为一种轨道交通下卧地基动应力动态监测系统在隧道6内布置纵截面示意图。沿着轨道延伸方向，每隔一段距离布置一个本专利技术系统。如图1所示，本专利技术系统包括传感器4以及附属单元8。设置在轨道下方的下卧地基内的传感器4通过导线5连接布置于地表的附属单元8。传感器4采集轨道下卧地基中的竖向动应力。如图2，附属单元8包括位置信息获取单元、控制器(数据分析单元)和无线传输单元。位置信息获取单元获取本专利技术系统所布置位置的位置信息。在控制器控制下，无线传输单元将本专利技术系统所监测轨道下卧地基的位置信息和竖向动应力发送到远端的管理系统，使管理方实时掌握地基沉降值。在一种实施方式中，在控制器控制下，所监测轨道下卧地基动应力超过阈值时，触发无线传输单元将下卧地基动应力及位置信息发送到管理系统。管理系统可以部署在个人计算机或服务器上。管理系统通过简单程序实现，本专利技术并不对其进行创新。当监测到某一段轨道的下卧地基动应力超高阈值时，可以通过优化列车7运行速度，列车7载重等参数直至轨道下卧地基动应力满足要求，从而保证轨道交通运营安全。
[0015]传感器4可以采用压电传感器，但不限定于此。如图3(a)、3(b)图所示，压电传感器的压电材料3嵌套在橡胶内芯2和橡胶外壳1之间。压电材料3可为采用压电陶瓷。以地铁为例，压电传感器埋设在轨道下方的50
‑
150cm地基内。地基竖向动应力使压电材料沿厚度方向受压，在上下表面产生电荷形成电压。因此对上下表面电压差进行简单换算可以计算竖向动应力，电压和应力的关系通过室内试验测得。
[0016]位置信息获取单元可以采用GPS器件或北斗器件。本专利技术结合定位和无线传输技术，可以便捷快速地定位地基动应力超标区域。
[0017]此外，还可给本专利技术系统配置储能单元。列车经过监测系统时，在地基中产生振动，压电传感器收集振动能量并输出电信号至控制器，剩余能量存储至储能单元为系统供能。本专利技术系统在实时监测地基动应力的同时，还能保证系统的自我供能。采用自供能传感器，解决了其他传感器排线复杂的问题。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通下卧地基动应力监测系统，其特征在于，包括：埋设于轨道下卧地基监测动应力的传感器；获取所述传感器位置的位置信息获取单元；将所述传感器监测的动应力及所述位置信息获取单元获取的所述传感器位置信息发送到远端计算机的无线传输单元；以及控制器，该控制器连接所述传感器、所述位置信息获取单元和所述无线传输单元。2.根据权利要求1所述的轨道交通下卧地...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏培森，吕延豪，郑凯，张海涛，豆海涛，白晓东，曹志刚，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：