铁路路线安全监测

1、9.5铁路路线安全监测概况跨沪昆铁路立交桥桥面为双向横坡土2.0%,本桥为单幅桥，铁路以南桥梁标 准横断面功能布置:0.25m(人行栏杆)+0.75m(检修道)+0.5m(防撞护栏)+8.0m(车 行道)+8.0m (车行道)+0.5m (防撞护栏)+0.75m(检修道)+0.25m (人行栏杆) =19m，铁路以北桥梁标准横断面功能布置：0.25m (人行栏杆)+2.0m (人行道) +0.5m(防撞护栏)+2.0m (非机动车道)+0.5m (隔离栏)+8.25m (车行道)+8.25m (车行道)+0.5m (隔离栏)+2.0m (非机动车道)+0.5m (防撞护栏)+2.0m (人 行

2、道)+0.25m (人行栏杆)=27m。19m与27m宽桥梁之前采用梯道顺接。本桥共四联，孔跨布置为2- (4X30m) +2X30m+3X40m先简支后连续小 箱梁桥，采用40m小箱梁跨越既有沪昆线，铁路南侧桥梁跨度均为30m，铁路 北侧为40m跨。本桥中心里程为CK1+672.923，起点里程CK1+459.773 (桥台 耳墙尾端)，终点里程CK1+886.073 (桥台耳墙尾端)，全长426.3米，在30m跨 与40m交接处的30m跨一侧设置人行兼非机动车梯道。为保证施工期间沪昆铁路的安全运行，对受影响线路进行沉降监测。监测依据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)；建筑基坑工

3、程监测技术规范(GB50497-2009)；建筑变形测量规范(JGJ8-2016)；建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)；国家一、二等水准测量规范(GB/T12897-2006)；工程测量规范(GB50026-2007)；岩土工程监测规范(YS5229-96)；高速铁路工程测量规范(TB10601-2009)；高速铁路设计规范(TB10020-2009/J-2009)；城市轨道交通工程监测技术规范(GB50911-2013)；城市轨道交通工程远程监控系统技术标准(CJJT 278-2017)。监测方案铁路路线监测采取自动化在线监测的方式，利用本公司成立的云计算服务中 心

4、，把在线安全监测系统与云计算有机结合，搭建了强大的云物联技术支撑平台， 形成智能监测云平台。通过系统性的构建传感器神经网，综合性的分析线路的沉 降、变形情况，并对超过安全状态的部位进行预警，实现监测的科学化、信息化 和自动化，为工程安全决策提供科学依据，确保监测的准确性、及时性和有效性。图9-1：云平台展示本项目主要监测内容：铁路路肩沉降；线路影响(线路沉降)；轨面与电化柱间不均匀沉降。监测指标及监测点统计如表9-1。表9-1：监测点统计监测指标传感器名 称规格型号数量布设原则铁路路肩沉降监测静力水准 仪ZD-JLSZ060128按每10m布置一个监测断面，每个断面左右侧路肩各布置一 个静力水

5、准仪。左右侧分别设 置独立的基点。线路沉降 监测激光沉降 挠度仪JMCD-500AD52每5m布设一个监测断面，每个 断面按左右各布设一个激光沉 降仪。参考不动点从检测区段 往前引申40m布设（左右独立 布设）。轨面与电化柱间不均匀沉降激光沉降 挠度仪JMCD-501AD4以跨线桥梁为中心，沿铁路线 路前后两端按序左右各选两个 电化柱为监测对象铁路路肩沉降监测1、监测原理及仪器路肩沉降采用压差式静力水准仪监测。表9-1：沉降变形监测传感器技术指标监测项设备名称设备型号技术指标路肩沉降变形静力水准仪ZD-JLSZ0601量程：0.2m-5m；精度：土 0.2mm；年温度性：0.03%F.S；温度

6、补偿：-20C-60C工作原理: 压差式变形测量系统由多个压差式变形测量传感器通过一根充满液体的PU管连接在一起，最后连接到一个储液罐上，相比于管线的容量，储液罐拥有足够大的容量，能够有效减少管线容量因温度变化导致的细微变化所带来的 影响。将储液罐及其附近的压差式变形测量传感器视作基点，基点必须安装在 垂直位移相对稳定或者可以通过其他人工手段测量确定的位置，接下来就可以 通过测点压差式变形测量传感器的数据变化直接测得该点的相对沉降。根据连通管原理，系统搭建完成后各测点基本处于同一标高，当连通管一 端（末端）密封后，整个通液管路中的液体是不流动的，当测点随结构变形（沉 降或隆起）时，测点相对于基

7、点储液罐中的液面的相对高差即产生变化，测点 测值相应改变，此改变量即为该测点的相对沉降量。压差式变形测量传感器变量计算公式:h=(hi-h0)-(Hi-H0)式中：h一当前时刻测点计算值(即相对变形展示值)，kPa或mm；场一测点当前时刻测量值，kPa或mm；h0一测点初始时刻测量值，kPa或mm；头一基点当前时刻测量值，kPa或mm；H0基点初始时刻测量值，kPa或mm。初看折在折晖tt志图9-2 ：工作原理图2、测点布设以受跨线交叉点为中心，沿铁路线路前后方向各取50m为监测区域(加上 桥墩宽度按20m计)，共计120m。按每10m布置一个监测断面，每个断面左右侧路肩各布置一个静力水准仪。

8、 左右侧分别设置独立的基点。共计28个测点。如图9-3所示。图9-3：铁路路肩沉降监测布点示意图线路沉降监测1、监测原理及仪器铁路线路沉降监测采用激光沉降挠度仪(JMCD-500AD)表9-2：激光沉降挠度仪主要技术参数监测项设备名称设备型号技术指标设备图片铁路线路沉降激光沉降挠度仪JMCD-500AD量程：50mm；精度：土 0.2mm；分辨率：0.01mm；温度补偿：-20C-60C产品特点：使用高精度的尽快CMOS图像传感器作为敏感位移 产品结构工业化设计，具有体积小、相应速度快和长期稳定性好等优点 内置智能芯片，直接显示位移mm数字信号，总线输出工作原理：如下图所示，被测物体的表面连续

9、安装了两套激光沉降仪，其一发射模 块安装在一不动参考点，测点1的数据变换量A1表示该测点相对不动点的 位移变化量。测点1的接收模块和发射模块具有相同的位移变化量，测点2 的数据变化量为A2根据换算可计算出测点2相对参考点的实际位移变化量 为A2+A1.由此类推，多组激光沉降仪组成系统的任意一测点相对于不动点 的位移变化量为A1+A2+Ax。根据各测点的位移变化量可知整个被测体 结构的位移变化曲线和趋势。密号点童光接收器童光发射暮形突位置芯交方向图9-4 :激光沉降仪原理图2、测点布设线路沉降主要表现在轨枕沉降，本监测仪器安装在轨枕上。监测区间同路肩 沉降监测按120 m取，每5m布设一个监测断

10、面，每个断面按左右各布设一个激 光沉降仪。参考不动点从检测区段往前引申40m布设(左右独立布设)。共计52 个测点。如图9-5所示。图9-5：线路沉降监测布点示意图9.533轨面与电化柱间不均匀沉降1、监测原理及仪器轨面与电化柱间不均匀沉降监测采用激光沉降挠度仪(JMCD-500AD)进行监测。图9-6:轨面与电化柱间不均匀沉降监测示意图2、测点布设以跨线桥梁为中心，沿铁路线路前后两端按序左右各选两个电化柱为监测对 象（此沉降为相对沉降，无需设置基点），共计4个测点。监测数据采集、处理及信息反馈（软件平台）1、平台概述为了更好地推动结构安全监测事业的发展，中大检测成立了云计算服务中 心，把在线

11、安全监测系统与云计算有机结合，搭建了强大的云物联技术支撑平 台，形成中大智能监测云平台。通过系统性的构建传感器神经网，综合性的分 析结构物的状态，并对超过安全状态的部位进行预警，实现监测的科学化、信 息化和自动化，为工程安全决策提供科学依据，确保监测的准确性、及时性和 有效性。开辟监测自动化监测的新时代与新征程。做到“监测于指标、”、“变 险于分析”、“预警于未然”，保障项目建设期和运营期的安全。图3-1：系统平台2、实现功能（1）实现远程自动化监测，无需人员进行监控，采集方式可以定制触发 采集、定时间采集、特殊事件采集和实时采集等。远程自动化采集可以实现远 程采集监测，无需人员多次进入现场观

12、察，减少人员高空作业次数。（2）系统传输方式灵活高效，在500m范围可以实行有线近距离传输。对 于超长范围可以使用无线采集传输。（3）相关人员可以利用计算机终端，通过不同权限登入云服务中心，实 时查看相关监测数据，或者利用手机终端，在项目现场取得现场道路安全数据 及安全评估信息。（4）通过实施监测得到丰富的数据样本，通过系统的自动分析功能，综 合得出实际变化发展趋势，全面了解项目工程的安全状况。（5）当结构出现异常信息时，系统自动进行预报警，并通过声光报警、 短信、邮件方式将信息及时转达给相关管理人员。（6）对各个监测项设定警戒值，及时对存在隐患部位进行预警，准确的 反映所存在问题的部位。通过

13、预警部位及发现的问题，及时通知施工单位采取 相应的整改措施，以保证监测结构物的安全稳定。（7）每日、周、月提供翔实数据报告给管理者。3、系统架构智能化在线监测系统，包括硬件部分和软件部分，结构图见3-2所示。传惑器子系携数帛采集子累筑数据传输子蕙统数耦库子亲统数藉It理与控和子系统安全评沂、预警子系统图3-2：系统结构图自动化监测传感器子系统作为感知层，是整个监测系统的基础部分，能在 恶劣条件下对监测结构物的各项监测项目能提供真实、实时和可靠的安全监测 数据。传感器的选型按照如下要求：（1）稳定性：长期监测用传感器必须具备长期稳定性，应保证在使用期 限内传感器的量程、精度、线性度等指标不发生变

14、化。避免由于传感器的变化 带来安全评估的错误信息。（2）适用性：传感器的选择应选取合适的量程、精度等指标，不能比结 构测试的要求低，也不必强求高精度，应根据实际情况选择合理的指标，以保 证最优的性价比。（3）耐久性：由于传感器工作环境较为复杂，在此环境下，选择的传感 器应该具有防雷、防尘、防潮等功能。（4）先进性：由于监测是长期的工作，选择的监测设备也应该具有一定 的先进性，以保证设备能在长时间内属于较为先进的测试手段，在测试技术上 也应保持一定的先进性。（5）可更换性：作为电子产品，测试传感器以及采集设备的寿命肯定难 以与长期存在的项目平齐，既然设备存在损坏的可能性，在选择设备以及进行 设备

15、安装时应该考虑可更换性。5、数据采集子系统数据采集子系统采集传感器系统的环境条件和结构物自身的声、光、电、 磁等信号，并将信号处理成数字信号。数据采集子系统具有一定的诊断功能。 对于异常信息数据、传感器失效和损害部位等进行快速的分辨，并保证在恶劣 的条件下正常运行。公司开发的ZD2000工程安全与地质灾害实时安全监测系统，该系统能快 速捕捉一定范围内多诱发因素地质灾变体结构变化量，实时掌握监测对象的变 化趋势，了解监测现场动态，实现智能化监测预警的目的。系统具有实时、动 态、便捷、准确、安全、高效等特点。图3-3：数据采集终端6、数据传输子系统数据的传输则可利用成熟的GPRS/GSM网络，通过

16、灵活地控制设备的采 集制度，进行远程控制。图3-4： GPRS DTU无线传输系统框架图GPRS DTU在线传输采用高性能工业级嵌入式处理器，以实时操作系统为 软件支撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈。为用户提供 高速，稳定可靠，数据终端实时在线，多种协议转换的虚拟专用网络。把DTU设备链接在PC或者采集仪上，此时数据库或采集仪里面采集到 的数据通过DTU里面移动手机卡GPRS功能把数据传送到Internet网络上。从 而用户可以通过登录网站查看自己测得的信息数据。7、数据库子系统数据库子系统是一种数据处理系统，为实际可运行的存储、维护和应用系 统提供数据的软件系统，是存储

17、介质、处理对象和管理系统的集合体。其软件 主要包括操作系统、各种宿主语言、实用程序及数据库管理系统。数据库子系 统管理系统应统一管理，数据的插入、修改和检索均要通过数据库管理系统进 行。8、数据处理与控制子系统数据处理与控制系统是数据传输系统的下一个环节，对于数据采集和传输 系统采集传输过来的大量原始数据资料，需要通过数据处理与控制子系统进一 步处理与分析。通过软件、硬件系统的处理，进行数据校对检验、总体数据初 步分析、响应后续子系统功能模块的指令等。其主要内容分为以下几个方面：（1）数据处理信号在采集前与采集后均可进行数据处理，数据处理有嵌入算法、分析等 以下功能：信号实时显示；数据采集：随

18、机采样、触发采样，多次触发采样，采样时间和采样数据 长度自由设定，采样时实时观察波形变化，定时采样；数学算法：去漂移，求平均等；相关分析：可对各系统间信号的相关性进行分析。（2）数据优化控制目前绝大多数结构安全与安全监控预警系统所遵循的采集制度是实时采集，这样得到的数据量最大化，信息量也最多，可是随之而来的问题是数据量 太多了。因此数据采集中必须有采集优化方法，以便能采集到有意义的数据， 尽可能减少重复性的、冗余的、日常性的数据。针对基坑的实时监测功能，采 样时间可以根据实际情况灵活设置。9、安全评价、预警子系统安全评价与预警子系统的主要功能就是对数据进行统计分析，在各种条件 下，观察监测关键

19、参数的变化，并通过数据初步判断出趋势，在遇到突发情况 下，能够根据已有的数据发布信息，让相关人员及时对不稳定结构或者可能出 现失稳的结构采取一定的治理措施，防止灾害的发生或扩大，减少损失。（1）当监测数据超过设定的预警值时，系统会自动将预警信息以短信、 邮件等形式发送至系统指定的相关人员，同时现场发生声光报警。管理人员可 以及时了解测点位置、传感器编号、告警类别以及产生时间等。（2）定期组织专家会诊判断，分析异常数据的变化趋势，判断基坑的运 营的正确性，采用及时有效的应急处理措施。10、界面展示（1）人性化主页系统主页可直观的对结构物的基本情况包括：基本信息、人员信息、设备 信息、数据监控、视

20、频监控、危险源、项目告警、项目文库、操作日志方面等 方面，界面清晰，使看到的不再是数据的堆积，而是更加易懂的监测结果，是 否有无告警和危险源，结构物是否安全，使监测更加人性化。图3-5:主页演示图1云渤5云产E产与豆持地铁自动化监测:黄M览攻自告暨攻豆骂叩a览项目描述R版目曾每*肉=六号邮干is蛭震也谶去与海字露炽虫北3* tStEr*Sfcfaf?3itiI.监昶中异锅自已充半舞将充宰哉有哑自图3-6:主页演示图(2)监测分析单击页面上侧“数据监控”栏，如下图所示，可以集成多个监测内容单元 信息，分别查阅。观可间初!Slo 序 *& 的藤20M-M-妇J?EJZEJ2D19-QJ-ai ll

21、：lfc4S - M13-DJ-3D 1115：fl9列点名再KL07博孩溟1ciSilifltr二氓若*三职告曹-4H0-46W免!511 牢2 4O30WW 59739图3-7：项目信息单击其中任意测点，页面显示将会提供包括：累计变化量、单次变化量、 变化速率等信息，点击监测点可查看该监测点的任意时段的监测数据图表，演 示图如下图所示：-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图3-8：图展示血硕选择

22、啪: LOO.OdD250.KO 10? g ZCL07 Q ZCUMSI ZG.07H心Crt：4图3-9：数据对比数据导出单击菜单导航栏“项目文库”选项，如下图所示，可以选“方案”和“数 据”选项，相应的文档将自动导出。图3-10:数据报表展示告警管理单击菜单导航栏“告警信息”项进入告警管理模块主界面，如下图。用户 可以在告警管理里面可以清晰的知晓告警源、告警等级、告警时间、告警可能 原因等信息。对告警的处理也可以进行批量处理。W32W 点绿鞋目萱m司购-忒率ZCLD7739ZCL7蛙里舌 富亶；书闻。的1&州N1血洒巳的.ew.KL3HE&33炒9.史比袖二J75O.沏涮TMKEM .大于*:套区 : 1600.0SDl-9-tn-a 11916已蜘EgZCLP7739ZCL7哮贝_息娥IS : -595JT3Wia5a&=.小于Bt堪.誓适 曜!ML3-01-24 ETUI己明oWJL.IE际;W卷丰KLM夕