[发明专利]一种寒区高速铁路隧道内风温风速监测装置及施工方法

说明书

本发明公开了一种寒区高速铁路隧道内风温风速监测装置，包括：支架，为六个，用于安装在待测量隧道截面左、右拱腰，左、右边墙和左、右拱脚处的衬砌表面上；其为正方体状框架结构，框架围成一与外界相连通的空腔，以使风流进入空腔，并按原行进方向穿过；风向风速传感器，一一对应位于各支架的空腔内，且用于安装于衬砌表面上；风温传感器，一一对应位于各支架的空腔内，且用于安装于衬砌表面上；数据采集器，为两个，安设在待测量隧道截面左、右拱脚处的边沟内，各数据采集器与位于同侧的各风向风速传感器和风温传感器均相连接。使用该风温风速监测装置解决严寒地区高速铁路隧道内风速和风温不能精确测量和测量过程会影响列车正常运营的问题。

技术领域

本发明属于严寒地区高速铁路隧道内测量技术领域，具体涉及一种寒区高速铁路隧道内风温风速监测装置及施工方法。

背景技术

随着我国东北和西北高纬度、高海拔严寒地区隧道工程及其他交通设施的修建，不断增加。高纬度、高海拔严寒地区修建的隧道常常会出现严重的冻害问题，如拱顶吊冰柱、边墙冻胀开裂、排水管冻结堵塞等。这些冻害很大程度上弱化了隧道的使用功能，给铁路的正常运营带来极大的安全隐患。严寒地区隧道出现冻害的根本原因是围岩或围岩-衬砌之间积聚的水分在负温环境下发生冻结。一般情况下，当严寒地区隧道贯通后，由于隧道进口和出口存在压力差。在冬天，洞外的自然风在压力差的作用下会进入隧道内部，使隧道发生冻害。隧道内自然风的风速和风温对确定严寒地区隧道的冻结范围和冻结程度起着重要的作用。对于严寒地区的高速铁路隧道，隧道发生冻害的范围和程度除与自然风有关外，还与列车通过隧道时的列车风有关。列车通过隧道时，会将洞外的冷空气带入隧道，在空间上加长隧道的冻结范围，在时间上延长隧道的冻结时间；同时，高速铁路隧道内双向通行的列车带入的冷空气对隧道左、右两侧的影响也不尽相同。因此，为了准确确定严寒地区高速铁路隧道的冻结范围和冻结程度，就需要对自然风和列车风作用下的严寒地区高速铁路隧道内的风速和风温进行精确测定。

传统的隧道内风速和风温监测大多是人工在隧道截面架设钢架平台，在列车停运状态下测量隧道截面的风速和风温，这种方法在经济、时间、人力和物力上成本极高，并且无法测量列车高速通过隧道时的风速和风温，给准确确定严寒地区高速铁路隧道的冻结范围和冻结程度带来困难。同时，在列车高速运营条件下测量隧道内的风速和风温，不仅需要测量装置不发生脱落，不危及列车行车安全，还需要测量方法不影响列车正常行驶。

发明内容

本发明的目的是提供一种寒区高速铁路隧道内风温风速监测装置及施工方法，以解决严寒地区高速铁路隧道内风速和风温不能精确测量和测量过程会影响列车正常运营的问题。

本发明采用以下技术方案：一种寒区高速铁路隧道内风温风速监测装置，包括：

支架，为六个，用于安装在待测量隧道截面左、右拱腰，左、右边墙和左、右拱脚处的衬砌表面上；其为正方体状框架结构，框架围成一与外界相连通的空腔，以使风流进入空腔，并按原行进方向穿过；

风向风速传感器，与支架的个数相同，一一对应位于各支架的空腔内，且用于安装于衬砌表面上；用于测量所在位置处的风速；

风温传感器，与支架的个数相同，一一对应位于各支架的空腔内，且用于安装于衬砌表面上；用于测量所在位置处的风温；

数据采集器，为两个，安设在待测量隧道截面左、右拱脚处的边沟内，各数据采集器与位于同侧的各风向风速传感器和风温传感器均相连接；用于采集风向风速传感器和风温传感器监测到的风向、风速和风温。

进一步地，该支架的用于安装于衬砌表面的一面为底面，为板体状，其他五个面均为格栅状。

进一步地，在支架的底面上开设有四个角螺孔，四个角螺孔环绕于底面板体一周间隔排布，且均位于板体对角线的靠近端部的位置；角螺孔与螺栓相配合，用于将支架安装于衬砌表面。

进一步地，在支架底面板体的中心处开设有中心螺孔，用于将风向风速传感器和风温传感器固定于衬砌表面。