鐵路路線安全監(jiān)測

1、9.5鐵路路線安全監(jiān)測概況跨滬昆鐵路立交橋橋面為雙向橫坡土2.0%,本橋為單幅橋，鐵路以南橋梁標 準橫斷面功能布置:0.25m(人行欄桿)+0.75m(檢修道)+0.5m(防撞護欄)+8.0m(車 行道)+8.0m (車行道)+0.5m (防撞護欄)+0.75m(檢修道)+0.25m (人行欄桿) =19m，鐵路以北橋梁標準橫斷面功能布置：0.25m (人行欄桿)+2.0m (人行道) +0.5m(防撞護欄)+2.0m (非機動車道)+0.5m (隔離欄)+8.25m (車行道)+8.25m (車行道)+0.5m (隔離欄)+2.0m (非機動車道)+0.5m (防撞護欄)+2.0m (人 行

2、道)+0.25m (人行欄桿)=27m。19m與27m寬橋梁之前采用梯道順接。本橋共四聯(lián)，孔跨布置為2- (4X30m) +2X30m+3X40m先簡支后連續(xù)小 箱梁橋，采用40m小箱梁跨越既有滬昆線，鐵路南側橋梁跨度均為30m，鐵路 北側為40m跨。本橋中心里程為CK1+672.923，起點里程CK1+459.773 (橋臺 耳墻尾端)，終點里程CK1+886.073 (橋臺耳墻尾端)，全長426.3米，在30m跨 與40m交接處的30m跨一側設置人行兼非機動車梯道。為保證施工期間滬昆鐵路的安全運行，對受影響線路進行沉降監(jiān)測。監(jiān)測依據(jù)建筑基坑支護技術規(guī)程(JGJ120-2012)；建筑基坑工

3、程監(jiān)測技術規(guī)范(GB50497-2009)；建筑變形測量規(guī)范(JGJ8-2016)；建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50202-2002)；國家一、二等水準測量規(guī)范(GB/T12897-2006)；工程測量規(guī)范(GB50026-2007)；巖土工程監(jiān)測規(guī)范(YS5229-96)；高速鐵路工程測量規(guī)范(TB10601-2009)；高速鐵路設計規(guī)范(TB10020-2009/J-2009)；城市軌道交通工程監(jiān)測技術規(guī)范(GB50911-2013)；城市軌道交通工程遠程監(jiān)控系統(tǒng)技術標準(CJJT 278-2017)。監(jiān)測方案鐵路路線監(jiān)測采取自動化在線監(jiān)測的方式，利用本公司成立的云計算服務中 心

4、，把在線安全監(jiān)測系統(tǒng)與云計算有機結合，搭建了強大的云物聯(lián)技術支撐平臺， 形成智能監(jiān)測云平臺。通過系統(tǒng)性的構建傳感器神經(jīng)網(wǎng)，綜合性的分析線路的沉 降、變形情況，并對超過安全狀態(tài)的部位進行預警，實現(xiàn)監(jiān)測的科學化、信息化 和自動化，為工程安全決策提供科學依據(jù)，確保監(jiān)測的準確性、及時性和有效性。圖9-1：云平臺展示本項目主要監(jiān)測內(nèi)容：鐵路路肩沉降；線路影響(線路沉降)；軌面與電化柱間不均勻沉降。監(jiān)測指標及監(jiān)測點統(tǒng)計如表9-1。表9-1：監(jiān)測點統(tǒng)計監(jiān)測指標傳感器名 稱規(guī)格型號數(shù)量布設原則鐵路路肩沉降監(jiān)測靜力水準 儀ZD-JLSZ060128按每10m布置一個監(jiān)測斷面，每個斷面左右側路肩各布置一 個靜力水

5、準儀。左右側分別設 置獨立的基點。線路沉降 監(jiān)測激光沉降 撓度儀JMCD-500AD52每5m布設一個監(jiān)測斷面，每個 斷面按左右各布設一個激光沉 降儀。參考不動點從檢測區(qū)段 往前引申40m布設（左右獨立 布設）。軌面與電化柱間不均勻沉降激光沉降 撓度儀JMCD-501AD4以跨線橋梁為中心，沿鐵路線 路前后兩端按序左右各選兩個 電化柱為監(jiān)測對象鐵路路肩沉降監(jiān)測1、監(jiān)測原理及儀器路肩沉降采用壓差式靜力水準儀監(jiān)測。表9-1：沉降變形監(jiān)測傳感器技術指標監(jiān)測項設備名稱設備型號技術指標路肩沉降變形靜力水準儀ZD-JLSZ0601量程：0.2m-5m；精度：土 0.2mm；年溫度性：0.03%F.S；溫度

6、補償：-20C-60C工作原理: 壓差式變形測量系統(tǒng)由多個壓差式變形測量傳感器通過一根充滿液體的PU管連接在一起，最后連接到一個儲液罐上，相比于管線的容量，儲液罐擁有足夠大的容量，能夠有效減少管線容量因溫度變化導致的細微變化所帶來的 影響。將儲液罐及其附近的壓差式變形測量傳感器視作基點，基點必須安裝在 垂直位移相對穩(wěn)定或者可以通過其他人工手段測量確定的位置，接下來就可以 通過測點壓差式變形測量傳感器的數(shù)據(jù)變化直接測得該點的相對沉降。根據(jù)連通管原理，系統(tǒng)搭建完成后各測點基本處于同一標高，當連通管一 端（末端）密封后，整個通液管路中的液體是不流動的，當測點隨結構變形（沉 降或隆起）時，測點相對于基

7、點儲液罐中的液面的相對高差即產(chǎn)生變化，測點 測值相應改變，此改變量即為該測點的相對沉降量。壓差式變形測量傳感器變量計算公式:h=(hi-h0)-(Hi-H0)式中：h一當前時刻測點計算值(即相對變形展示值)，kPa或mm；場一測點當前時刻測量值，kPa或mm；h0一測點初始時刻測量值，kPa或mm；頭一基點當前時刻測量值，kPa或mm；H0基點初始時刻測量值，kPa或mm。初看折在折暉tt志圖9-2 ：工作原理圖2、測點布設以受跨線交叉點為中心，沿鐵路線路前后方向各取50m為監(jiān)測區(qū)域(加上 橋墩寬度按20m計)，共計120m。按每10m布置一個監(jiān)測斷面，每個斷面左右側路肩各布置一個靜力水準儀。

8、 左右側分別設置獨立的基點。共計28個測點。如圖9-3所示。圖9-3：鐵路路肩沉降監(jiān)測布點示意圖線路沉降監(jiān)測1、監(jiān)測原理及儀器鐵路線路沉降監(jiān)測采用激光沉降撓度儀(JMCD-500AD)表9-2：激光沉降撓度儀主要技術參數(shù)監(jiān)測項設備名稱設備型號技術指標設備圖片鐵路線路沉降激光沉降撓度儀JMCD-500AD量程：50mm；精度：土 0.2mm；分辨率：0.01mm；溫度補償：-20C-60C產(chǎn)品特點：使用高精度的盡快CMOS圖像傳感器作為敏感位移 產(chǎn)品結構工業(yè)化設計，具有體積小、相應速度快和長期穩(wěn)定性好等優(yōu)點 內(nèi)置智能芯片，直接顯示位移mm數(shù)字信號，總線輸出工作原理：如下圖所示，被測物體的表面連續(xù)

9、安裝了兩套激光沉降儀，其一發(fā)射模 塊安裝在一不動參考點，測點1的數(shù)據(jù)變換量A1表示該測點相對不動點的 位移變化量。測點1的接收模塊和發(fā)射模塊具有相同的位移變化量，測點2 的數(shù)據(jù)變化量為A2根據(jù)換算可計算出測點2相對參考點的實際位移變化量 為A2+A1.由此類推，多組激光沉降儀組成系統(tǒng)的任意一測點相對于不動點 的位移變化量為A1+A2+Ax。根據(jù)各測點的位移變化量可知整個被測體 結構的位移變化曲線和趨勢。密號點童光接收器童光發(fā)射暮形突位置芯交方向圖9-4 :激光沉降儀原理圖2、測點布設線路沉降主要表現(xiàn)在軌枕沉降，本監(jiān)測儀器安裝在軌枕上。監(jiān)測區(qū)間同路肩 沉降監(jiān)測按120 m取，每5m布設一個監(jiān)測斷

10、面，每個斷面按左右各布設一個激 光沉降儀。參考不動點從檢測區(qū)段往前引申40m布設(左右獨立布設)。共計52 個測點。如圖9-5所示。圖9-5：線路沉降監(jiān)測布點示意圖9.533軌面與電化柱間不均勻沉降1、監(jiān)測原理及儀器軌面與電化柱間不均勻沉降監(jiān)測采用激光沉降撓度儀(JMCD-500AD)進行監(jiān)測。圖9-6:軌面與電化柱間不均勻沉降監(jiān)測示意圖2、測點布設以跨線橋梁為中心，沿鐵路線路前后兩端按序左右各選兩個電化柱為監(jiān)測對 象（此沉降為相對沉降，無需設置基點），共計4個測點。監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、處理及信息反饋（軟件平臺）1、平臺概述為了更好地推動結構安全監(jiān)測事業(yè)的發(fā)展，中大檢測成立了云計算服務中 心，把在線

11、安全監(jiān)測系統(tǒng)與云計算有機結合，搭建了強大的云物聯(lián)技術支撐平 臺，形成中大智能監(jiān)測云平臺。通過系統(tǒng)性的構建傳感器神經(jīng)網(wǎng)，綜合性的分 析結構物的狀態(tài)，并對超過安全狀態(tài)的部位進行預警，實現(xiàn)監(jiān)測的科學化、信 息化和自動化，為工程安全決策提供科學依據(jù)，確保監(jiān)測的準確性、及時性和 有效性。開辟監(jiān)測自動化監(jiān)測的新時代與新征程。做到“監(jiān)測于指標、”、“變 險于分析”、“預警于未然”，保障項目建設期和運營期的安全。圖3-1：系統(tǒng)平臺2、實現(xiàn)功能（1）實現(xiàn)遠程自動化監(jiān)測，無需人員進行監(jiān)控，采集方式可以定制觸發(fā) 采集、定時間采集、特殊事件采集和實時采集等。遠程自動化采集可以實現(xiàn)遠 程采集監(jiān)測，無需人員多次進入現(xiàn)場觀

12、察，減少人員高空作業(yè)次數(shù)。（2）系統(tǒng)傳輸方式靈活高效，在500m范圍可以實行有線近距離傳輸。對 于超長范圍可以使用無線采集傳輸。（3）相關人員可以利用計算機終端，通過不同權限登入云服務中心，實 時查看相關監(jiān)測數(shù)據(jù)，或者利用手機終端，在項目現(xiàn)場取得現(xiàn)場道路安全數(shù)據(jù) 及安全評估信息。（4）通過實施監(jiān)測得到豐富的數(shù)據(jù)樣本，通過系統(tǒng)的自動分析功能，綜 合得出實際變化發(fā)展趨勢，全面了解項目工程的安全狀況。（5）當結構出現(xiàn)異常信息時，系統(tǒng)自動進行預報警，并通過聲光報警、 短信、郵件方式將信息及時轉達給相關管理人員。（6）對各個監(jiān)測項設定警戒值，及時對存在隱患部位進行預警，準確的 反映所存在問題的部位。通過

13、預警部位及發(fā)現(xiàn)的問題，及時通知施工單位采取 相應的整改措施，以保證監(jiān)測結構物的安全穩(wěn)定。（7）每日、周、月提供翔實數(shù)據(jù)報告給管理者。3、系統(tǒng)架構智能化在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件部分，結構圖見3-2所示。傳惑器子系攜數(shù)帛采集子累筑數(shù)據(jù)傳輸子蕙統(tǒng)數(shù)耦庫子親統(tǒng)數(shù)藉It理與控和子系統(tǒng)安全評沂、預警子系統(tǒng)圖3-2：系統(tǒng)結構圖自動化監(jiān)測傳感器子系統(tǒng)作為感知層，是整個監(jiān)測系統(tǒng)的基礎部分，能在 惡劣條件下對監(jiān)測結構物的各項監(jiān)測項目能提供真實、實時和可靠的安全監(jiān)測 數(shù)據(jù)。傳感器的選型按照如下要求：（1）穩(wěn)定性：長期監(jiān)測用傳感器必須具備長期穩(wěn)定性，應保證在使用期 限內(nèi)傳感器的量程、精度、線性度等指標不發(fā)生變

14、化。避免由于傳感器的變化 帶來安全評估的錯誤信息。（2）適用性：傳感器的選擇應選取合適的量程、精度等指標，不能比結 構測試的要求低，也不必強求高精度，應根據(jù)實際情況選擇合理的指標，以保 證最優(yōu)的性價比。（3）耐久性：由于傳感器工作環(huán)境較為復雜，在此環(huán)境下，選擇的傳感 器應該具有防雷、防塵、防潮等功能。（4）先進性：由于監(jiān)測是長期的工作，選擇的監(jiān)測設備也應該具有一定 的先進性，以保證設備能在長時間內(nèi)屬于較為先進的測試手段，在測試技術上 也應保持一定的先進性。（5）可更換性：作為電子產(chǎn)品，測試傳感器以及采集設備的壽命肯定難 以與長期存在的項目平齊，既然設備存在損壞的可能性，在選擇設備以及進行 設備

15、安裝時應該考慮可更換性。5、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集傳感器系統(tǒng)的環(huán)境條件和結構物自身的聲、光、電、 磁等信號，并將信號處理成數(shù)字信號。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)具有一定的診斷功能。 對于異常信息數(shù)據(jù)、傳感器失效和損害部位等進行快速的分辨，并保證在惡劣 的條件下正常運行。公司開發(fā)的ZD2000工程安全與地質(zhì)災害實時安全監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能快 速捕捉一定范圍內(nèi)多誘發(fā)因素地質(zhì)災變體結構變化量，實時掌握監(jiān)測對象的變 化趨勢，了解監(jiān)測現(xiàn)場動態(tài)，實現(xiàn)智能化監(jiān)測預警的目的。系統(tǒng)具有實時、動 態(tài)、便捷、準確、安全、高效等特點。圖3-3：數(shù)據(jù)采集終端6、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸則可利用成熟的GPRS/GSM網(wǎng)絡，通過

16、靈活地控制設備的采 集制度，進行遠程控制。圖3-4： GPRS DTU無線傳輸系統(tǒng)框架圖GPRS DTU在線傳輸采用高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為 軟件支撐平臺，超大內(nèi)存，內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供 高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端實時在線，多種協(xié)議轉換的虛擬專用網(wǎng)絡。把DTU設備鏈接在PC或者采集儀上，此時數(shù)據(jù)庫或采集儀里面采集到 的數(shù)據(jù)通過DTU里面移動手機卡GPRS功能把數(shù)據(jù)傳送到Internet網(wǎng)絡上。從 而用戶可以通過登錄網(wǎng)站查看自己測得的信息數(shù)據(jù)。7、數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)是一種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，為實際可運行的存儲、維護和應用系 統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，是存儲

17、介質(zhì)、處理對象和管理系統(tǒng)的集合體。其軟件 主要包括操作系統(tǒng)、各種宿主語言、實用程序及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫子系 統(tǒng)管理系統(tǒng)應統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)的插入、修改和檢索均要通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進 行。8、數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的下一個環(huán)節(jié)，對于數(shù)據(jù)采集和傳輸 系統(tǒng)采集傳輸過來的大量原始數(shù)據(jù)資料，需要通過數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)進一 步處理與分析。通過軟件、硬件系統(tǒng)的處理，進行數(shù)據(jù)校對檢驗、總體數(shù)據(jù)初 步分析、響應后續(xù)子系統(tǒng)功能模塊的指令等。其主要內(nèi)容分為以下幾個方面：（1）數(shù)據(jù)處理信號在采集前與采集后均可進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理有嵌入算法、分析等 以下功能：信號實時顯示；數(shù)據(jù)采集：隨

18、機采樣、觸發(fā)采樣，多次觸發(fā)采樣，采樣時間和采樣數(shù)據(jù) 長度自由設定，采樣時實時觀察波形變化，定時采樣；數(shù)學算法：去漂移，求平均等；相關分析：可對各系統(tǒng)間信號的相關性進行分析。（2）數(shù)據(jù)優(yōu)化控制目前絕大多數(shù)結構安全與安全監(jiān)控預警系統(tǒng)所遵循的采集制度是實時采集，這樣得到的數(shù)據(jù)量最大化，信息量也最多，可是隨之而來的問題是數(shù)據(jù)量 太多了。因此數(shù)據(jù)采集中必須有采集優(yōu)化方法，以便能采集到有意義的數(shù)據(jù)， 盡可能減少重復性的、冗余的、日常性的數(shù)據(jù)。針對基坑的實時監(jiān)測功能，采 樣時間可以根據(jù)實際情況靈活設置。9、安全評價、預警子系統(tǒng)安全評價與預警子系統(tǒng)的主要功能就是對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，在各種條件 下，觀察監(jiān)測關鍵

19、參數(shù)的變化，并通過數(shù)據(jù)初步判斷出趨勢，在遇到突發(fā)情況 下，能夠根據(jù)已有的數(shù)據(jù)發(fā)布信息，讓相關人員及時對不穩(wěn)定結構或者可能出 現(xiàn)失穩(wěn)的結構采取一定的治理措施，防止災害的發(fā)生或擴大，減少損失。（1）當監(jiān)測數(shù)據(jù)超過設定的預警值時，系統(tǒng)會自動將預警信息以短信、 郵件等形式發(fā)送至系統(tǒng)指定的相關人員，同時現(xiàn)場發(fā)生聲光報警。管理人員可 以及時了解測點位置、傳感器編號、告警類別以及產(chǎn)生時間等。（2）定期組織專家會診判斷，分析異常數(shù)據(jù)的變化趨勢，判斷基坑的運 營的正確性，采用及時有效的應急處理措施。10、界面展示（1）人性化主頁系統(tǒng)主頁可直觀的對結構物的基本情況包括：基本信息、人員信息、設備 信息、數(shù)據(jù)監(jiān)控、視

20、頻監(jiān)控、危險源、項目告警、項目文庫、操作日志方面等 方面，界面清晰，使看到的不再是數(shù)據(jù)的堆積，而是更加易懂的監(jiān)測結果，是 否有無告警和危險源，結構物是否安全，使監(jiān)測更加人性化。圖3-5:主頁演示圖1云渤5云產(chǎn)E產(chǎn)與豆持地鐵自動化監(jiān)測:黃M覽攻自告暨攻豆罵叩a覽項目描述R版目曾每*肉=六號郵干is蛭震也讖去與海字露熾蟲北3* tStEr*Sfcfaf?3itiI.監(jiān)昶中異鍋自已充半舞將充宰哉有啞自圖3-6:主頁演示圖(2)監(jiān)測分析單擊頁面上側“數(shù)據(jù)監(jiān)控”欄，如下圖所示，可以集成多個監(jiān)測內(nèi)容單元 信息，分別查閱。觀可間初!Slo 序 *& 的藤20M-M-婦J?EJZEJ2D19-QJ-ai ll

21、：lfc4S - M13-DJ-3D 1115：fl9列點名再KL07博孩溟1ciSilifltr二氓若*三職告曹-4H0-46W免!511 牢2 4O30WW 59739圖3-7：項目信息單擊其中任意測點，頁面顯示將會提供包括：累計變化量、單次變化量、 變化速率等信息，點擊監(jiān)測點可查看該監(jiān)測點的任意時段的監(jiān)測數(shù)據(jù)圖表，演 示圖如下圖所示：-60,000-30.000015-02-26 0002:102019-02-2&D44420201S-02-26 0?:214&2019-02-26 1310:482019-02-26 17：.2D.OOO-40,00020.000圖3-8：圖展示血碩選擇

22、啪: LOO.OdD250.KO 10? g ZCL07 Q ZCUMSI ZG.07H心Crt：4圖3-9：數(shù)據(jù)對比數(shù)據(jù)導出單擊菜單導航欄“項目文庫”選項，如下圖所示，可以選“方案”和“數(shù) 據(jù)”選項，相應的文檔將自動導出。圖3-10:數(shù)據(jù)報表展示告警管理單擊菜單導航欄“告警信息”項進入告警管理模塊主界面，如下圖。用戶 可以在告警管理里面可以清晰的知曉告警源、告警等級、告警時間、告警可能 原因等信息。對告警的處理也可以進行批量處理。W32W 點綠鞋目萱m司購-忒率ZCLD7739ZCL7蛙里舌 富亶；書聞。的1&州N1血灑巳的.ew.KL3HE&33炒9.史比袖二J75O.沏涮TMKEM .大于*:套區(qū) : 1600.0SDl-9-tn-a 11916已蜘EgZCLP7739ZCL7哮貝_息娥IS : -595JT3Wia5a&=.小于Bt堪.誓適 曜!ML3-01-24 ETUI己明oWJL.IE際;W卷豐KLM夕