[发明专利]铁路路基沉降监测

说明书

技术领域

本发明涉及铁路运行安全监测领域，具体地涉及铁路路基沉降的监测。

背景技术

当前，铁路系统正处在迅速建设和发展的时期。同时，铁路运输安全也面临更多的挑战和考验，铁路周边环境更加复杂，自然气候环境变化频繁，灾害天气增加，对铁路运输安全尤其是高铁的运行安全带来不利影响。

出于全面防护的考虑，研发出各种新技术，例如车载化探测装置、高速摄像技术、GPS红外线探测技术、微波无线探测等，广泛应用于定位和监测，为铁路安全允许提供了有效的防护和监测手段。但是，各种单独的技术都有其局限性，分别会受环境，人文，设备等因素的限制，没有一种方法能完全解决铁路特别是高铁沿线的安全防护问题，而是需要靠各种手段的互补。

实践中，铁路运输的安全主要地取决于铁轨的安全。稳定、安全的铁轨线路是火车高速运行的基础。然而，由于近年来中国铁路建设发展迅猛，导致建设周期普遍减短，同时也会存在路基沉降时间不足的缺陷，以及地质条件复杂，铁路线路很多位于沉降带上等原因，由于铁路轨道不均匀沉降造成的安全隐患成为铁路建设中迫切需要关注的重要问题。路基是承受轨道结构重量和列车载荷的基础，也是线路工程中最薄弱最不稳定的环节。由此，路基沉降观测对控制控制铁路工程质量，确保工后沉降满足设计要求至关重要。特别是，铁路桥的过渡区域的沉降成为亟需关注的问题。一般来说，铁路桥的桥桩建于地下的岩石层之上，从而不存在大幅度的沉降问题。但是，与之相连接的铁路路面部分却是建在土壤堆积层上，从而普遍存在土壤沉降问题。在相接的区域，就会出现明显的沉降差别造成的路面断裂。这会严重威胁铁路的安全，从而理应成为重点监测的因素。

现有技术中，对于监测地面沉降，一般都是用埋设沉降板法，即先埋设沉降板，在板上接管后读取高程h1，填筑一定厚度后，挖开路基至原来的管处，读取高程h2，再进行接管，通过前后读取的高程差h1-h2即为每次的沉降量。另外，在现有技术中，对于铁路桥与陆地接界段的沉降监测，也可以采取连通管的方式，即通过在路基中埋设储水槽，其通过导管与外部连通，外部可视标记可以用来标注水位的变化。如果该位置的路基沉降则会导致水槽水位下降，从而外部可视标记也会发生变化。这样，就可以通过查看外部标记来检测路基是否有沉降的问题。

然而，上述方式显然存在着一些缺陷。例如，以人为主的测量主体，在测量精度、数据的测量、判定上都存在不确定性；受自然环境影响比较大，传统的监测手段在恶劣的自然环境下，取得数据的精准性有一定的局限性；

并在数据的处理及时性和准确性上存在问题；实际观测中观测元件易被破坏；实际观测中沉降板和剖面管的误差比较大。

与此相应地，近来光纤器件的快速发展和广泛运用，特别是先进的光纤光栅传感技术，为通过利用光纤光栅器件对沉降来进行远程监测提供了可行性和便利性、以及经济性。其中，光纤光栅传感器具有体积小、精度高、寿命长、高可靠性，与传输光纤兼容等优点，且易埋入到待测物体内部。其中，特别是，光纤Bragg光栅是一种新型的无源光子器件，可制成各种传感器件，在传感领域得到广泛的应用。

已知，目前国际上还没有用光纤光栅传感网络分析系统来监控铁路沉降的案例。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种克服现有技术不足并且符合经济高效需求的用于监测铁路路基沉降的技术。

根据本发明的一个方面，提供一种路基沉降监测系统，其包括：沉降信息采集系统；沉降信息分析系统；和报警系统，在所述沉降信息分析系统确定发生沉降和/或达到危险程度的情况，以一种或多种方式发出报警信号和/或情报信息

根据本发明的一个实施例的监测系统，基于这样的技术构思：在路基内设置水管，其端部设置传感器，传感器所受的水压为该位置的高度与水塔的高度之差的线性函数。这样，利用连通器原理，把高度量的测量转化为水压的测量。利用光纤光栅传感器网络可以测量各个测量点的水压。通过光电解调，算法判断等手段，把解调得到的水压差变化还原为高度差，通过计算比较得到路基的沉降。在确定发生了沉降后，向有关各方提供报警信息。

根据本发明的另一个实施例的监测系统，基于这样的技术构思：在路基的沉降层上设置预制的板，其下表面设置光栅光纤压力传感器，其在发生沉降时所受到的来自下面的层的压力变小或者是消失，从而其反射的激光波长能够反映出这样的信息。该信息经过分析后，可以确定是否发生了沉降。在确定发生了沉降后，向有关各方提供报警信息。