[发明专利]大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系

说明书

本发明涉及一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系，包括环境影响变量监测子模块、主引桥梁端变位监测子模块、伸缩装置主体监测子模块、梁端行车状态监测子模块和轨检车梁端检测子模块。本发明实现了对梁端伸缩装置的智能监测，监测内容涵盖环境影响变量；主引桥梁端变位监测；伸缩装置纵、横向位移监测，竖向挠度与应变监测，视频监控；梁端行车状态监测；同时接入轨检车检测数据。本发明实现了对梁端伸缩装置工作状态的自动实时监测和评估，具有智能监测、数据分析评估和状态预测诊断功能，且涵盖了环境、结构静态和动态各项参数、行车状态的监测，为工务部门提供技术参考。

技术领域

本发明涉及一种大跨度铁路钢桥梁端伸缩装置的智能监测体系。

背景技术

在列车活载、温度、风等耦合作用下，大跨度铁路钢桥梁端存在复杂的空间变位。为适应这种变位，确保高速列车通过梁端时的安全性和平稳性，梁端部位往往需要设置大位移伸缩装置和钢轨伸缩调节器。我国大跨度铁路钢桥普遍采用的梁端伸缩装置分为下承式和上承式两类。两类伸缩装置在结构构造、工作原理等方面均存在不同，下承式梁端伸缩装置采用支承梁下置的方式为轨枕提供竖向支承，支承梁通过位移箱与梁缝两侧的主、引桥联系，主要由位移箱、支承梁、固定钢枕、滑动钢枕、侧向导轨、连杆、承压支座、压紧支座、枕下铁垫板等部件组成，如图1所示；上承式伸缩装置采用支承梁上置的悬挑形式为轨枕提供竖向支承，其结构构造比较简单，主要由支承梁、滑动钢枕、剪刀叉连杆等部件组成。

由于梁端部位频繁往复位移，梁端区域成为大跨度铁路钢桥行车状态不良的重点区域，给铁路工务部门的养护维修带来诸多不便。由于梁端伸缩装置产品在设计、制造时未将运营期间的状态监测作为其功能模块，使其在日常运营过程中的工作状态不明确，无法做到及时的状态评估和性能预测，无法实现基于“状态修”的智能养修。

检索现有的与梁端伸缩装置智能监测相关的专利、文章及相关报道，均尚未出现将具备监测、评估和诊断功能作为伸缩装置产品功能之一的公开文本，大跨度铁路钢桥“智能梁端伸缩装置”在理念上具有先进性和创新性。而与梁端监测、评估相关的专利包括：专利号ZL201610011582.2“铁路单连杆梁端伸缩装置的变形监测及方法”，公开了一种铁路单连杆梁端伸缩装置的变形监测装置，包括视频传感器和后台服务器，通过在铁路单连杆梁端伸缩装置剪刀叉的每个铰接点外端面涂覆标识层，并由外侧的视频传感器识别标识层后传递视频信号，从而实现非接触式测量，可在非天窗时间对剪刀叉变形进行实时监测。专利号ZL201610011583.7“铁路双连杆梁端伸缩装置的变形监测装置及方法”，其监测原理与ZL201610011582.2专利完全相同，仅仅是剪刀叉连杆由单连杆型式变化为双连杆型式。以上两项专利均针对结构构造比较简单的上承式梁端伸缩装置，未涉及国产下承式梁端伸缩装置。且以上两项专利仅针对剪刀叉的变形进行监测，无法全面评估伸缩装置的工作状态，是其局限性所在。专利号ZL201019026007.X“基于梁端纵向位移的桥梁伸缩缝损伤诊断智能方法”，提出通过在桥梁上设置少量的传感器获得桥梁建成后的主梁纵向位移、温度和竖向加速度的长期监测数据，分步建立健康状态下主梁纵向位移与桥梁温度、竖向加速度的相关性模型，利用该相关性模型消除主梁温度、竖向加速度对纵向位移的影响，得到反映伸缩缝工作状态的“环境条件归一化”位移，通过处理未知状态监测数据，得到“环境条件归一化”位移，输入位移控制图后通过判断样本点是否超出控制线确定伸缩缝是否存在损伤，从而实现对伸缩缝损伤的智能识别。该专利主要提出的是基于监测数据来判断伸缩缝损伤的方法，涉及的监测量为桥梁主梁的温度、竖向加速度和纵向位移，并非针对伸缩装置本身。专利号ZL201520748818.1“桥梁大位移伸缩缝结构监测系统”通过安装光源靶标、摄像机实现伸缩缝位移变化和梁端位移变化的监测，通过安装温湿度传感器实现对结构温湿度的监测；通过安装拾振器监测伸缩缝结构振动；摄像机接于网络交换机，网络交换机接于现场采集站，现场采集站通过无线网络接于服务器，温湿度传感器与拾振器均接于采集仪，采集仪接于串口服务器，串口服务器接于网络交换机。从而通过光电技术及传感网络监测伸缩缝位移变化、结构温湿度及振动等伸缩缝结构动力特性。该专利主要针对的是公路模数式大位移伸缩缝的监测，与铁路梁端伸缩装置和钢轨伸缩调节器存在较大区别。