[发明专利]大跨度轨道交通桥梁损伤检测系统

权利要求书

1、一种大跨度轨道交通桥梁损伤检测系统，其特征在于，包括：数据采集子系统和数据处理子系统两个子系统，其中：

数据采集子系统负责检测轨道交通车辆通过大跨度桥梁时的振动情况，并采集动力响应信号传输给数据处理子系统；

数据处理子系统读取数据采集子系统检测到的桥梁动力响应信号，结合动力学分析计算得到的桥梁模拟动载响应信号实现桥梁的损伤识别，通过图形界面和数据库技术实现用户对系统的操作和数据管理，并通过网络技术实现本地计算机与远程计算机的通讯。

2、根据权利要求1所述的大跨度轨道交通桥梁损伤检测系统，其特征是，所述的数据采集子系统，包括：传感器模块、信号调理模块、信号采集模块，其中：

传感器模块采用加速度传感器，用于测量轨道车辆通过时桥梁的垂向振动加速度，其布设方式为沿桥梁纵向中心轴线均布n个，这样桥面将被划分为n-1个标准损伤识别区域；

信号调理模块负责将传感器上信号进行放大、隔离、滤波处理；

信号采集模块通过数模转换连接信号调理模块与计算机，并最终组成本地检测系统。

3、根据权利要求1所述的大跨度轨道交通桥梁损伤检测系统，其特征是，所述的数据处理子系统，包括辅助动力学分析模块、本地信息处理模块和远程信息处理模块，其中：

辅助动力学分析模块为本地信息处理模块提供损伤分析时模拟动载响应信号；

本地信息处理模块通过采用客户机/服务器构建的网络模式与远程信息处理模块之间进行数据传输；

远程信息处理模块，采用客户机/服务器的网络模式与本地信息处理模块构建了数据远程传输及存储方案。

4、根据权利要求3所述的大跨度轨道交通桥梁损伤检测系统，其特征是，所述的辅助动力学分析模块，是由基准桥梁数值模型与轨道车辆数值模型组成的耦合振动的动力学分析系统，基准桥梁数值模型根据桥梁的实际尺寸及材料参数建立，经过模态分析验证后，符合所检测桥梁的振动特性；车辆的数值模型是车体、转向架和轮对这些多刚体组成的多自由度的动力学系统，具有两级悬挂和浮沉、横摆、摇头、点头、测滚共有27个自由度，车轮与轨道之间的耦合作用采用三维动态接触的方法建模，通过显示积分求解得到模拟桥梁动载响应信号，为桥梁损伤分析提供初始数据。

5、根据权利要求3所述的大跨度轨道交通桥梁损伤检测系统，其特征是，所述的远程信息处理模块，由远程计算机与远程数据库组成，远程计算机负责与本地信息处理模块进行通讯，而远程数据库则用于存储包括时间信息、车速信息、损伤诊断信息的静态数据，以及包括桥梁检测动载响应信号和模拟动载响应信号的动态数据。

6、根据权利要求3所述的大跨度轨道交通桥梁损伤检测系统，其特征是，所述的本地信息处理模块：由数据显示模块、信号读取模块、数据管理模块、模拟信号读取与解析模块、损伤分析模块和远程通讯模块组成，其中：

数据显示模块，为系统的图形界面，用于显示监测数据和损伤识别结果；另外，通过该界面实现用户与系统其它模块的交互操作；

信号采集模块通过缓冲和采样率初始化的设定，完成对硬件子系统中桥梁动载响应信号的采集功能；

数据管理模块，负责软件子系统的数据库操作，并对检测到的桥梁动载响应信号和辅助动力学分析模块计算得到的模拟桥梁动载响应信号数据进行记录，同时，根据用户发送的请求进行数据查询、添加、以及删除操作，并将操作的结果返回到数据显示模块；

模拟信号读取与解析模块，提供了本地信息处理模块与辅助动力学分析模块的数据交换接口，通过解析与读取辅助分析软件的计算结果，形成模拟桥梁动载响应信号，作为信号读取模块中采集到的动载响应信号的比较信号，为损伤分析模块提供初始数据支持；

损伤分析模块，采用多尺度小波包分解法，分别对采集到的动载响应信号和辅助动力学分析模块计算得到的模拟动载响应信号在多频段进行分解，并计算各分解频段下各监测点的小波包能量谱和桥梁损伤定位指标，如果损伤指标为0，则桥梁未出现损伤，否则，判定桥梁出现损伤，发出警报，并确定损伤部位；

远程通讯模块，是本地信息处理模块与远程信息处理模块的通讯接口，实现了按照实时发送、定时发送和按需索取的数据传输机制。