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[监测传感设备] 关于轨道安全监测的介绍

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Nino 发表于 2022-9-20 14:46:17 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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本帖最后由 Nino 于 2022-9-20 14:47 编辑

轨道安全监测的目的主要有以下几个方面

a)检验新的设计理论。高速铁路的设计在我国还比较新,需要现场监测结果的验证。

b)确保安全运行。因为铁路沿线的地质条件较为复杂,而设计中仅能考虑几个有限的理想模型,两者之间有一定差距。现场监测能够获取路基在运行条件下的性状,如有不安全因素(超出设计许可的沉降量)及时发出预警,以便采取相应措施。

鉴于上述考虑,建议在详细研究沿线地质资料后,根据运行要求,减少监测断面数量,增加一些典型断面和控制性断面的监测投入,尽可能在给定预算的前提下获得实用的数据。

目前,在国内行业内,对轨道沉降监测较成熟的技术就是安装电水平尺,学名为水平梁式倾斜仪。该仪器专门设计用于监测轨道的沉降和抬升变化。由于其精度较高(能监测到0.005mm/m的微小位移),故多用于监测高速铁路轨道的变形,及其周边的土体变形对轨道的影响。

下面就水平梁式倾斜仪做一个较完整的介绍。

一、仪器系统的介绍
1、工作原理
梁式倾斜仪由安装在钢性金属梁上的电解质式倾角倾斜仪组成。倾斜仪传感器是高精密度的水准气泡,通过电阻电桥来测量其变化。电桥电路输出量为电压,其值与倾角成正比例。

梁一般安装在锚头螺栓上,锚头螺栓固定在结构物上。结构物移动改变了梁的倾角从而改变倾斜仪的输出。

倾斜仪的电压读数可转换成倾斜读数单位为mm/m。将当前倾角读数减去初始倾角读数,再乘以梁的长度(两锚头之间的距离),即可计算出位移。

倾斜仪首尾连接时,位移值也会从一支锚头累加到另一支上,从而可绘出反映差动位移或沉降的剖面图。

2、系统构成


image.png

上图为一套完整的水平梁式倾斜仪的实物照片。

一套完整的水平梁式倾斜仪包括一个EL倾角传感器、一根带安装托架的粱和把梁固定在结构物上的底角螺丝及相关配件。

1)、梁

正方形截面的铝合金梁的末端托架长度包括在梁长内。水平梁上有一个倾斜传感器。

每根梁两端的末端托架可直接锚固在结构物上。把多只梁以串联形式安装可以达到量测变形的目的。

2)、锚固配件(底角螺丝)

底角螺丝用于两根梁之间的连接与固定,其配备数量应比梁的数量多一个。锚固配件包含一根M10 ×200 mm全螺纹不锈钢螺栓,一个角铁支架,低摩擦衬套和其他部件。每根梁配备有两套锚固配件。相连接的梁共享一个锚栓,因此串联安装时每根梁只需要一套锚固配件,最后一根梁需要加用一套锚固配件。

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3、仪器的安装

该仪器的安装主要是梁的安装和传感器的调零。

1)、梁的安装

i) 检查锚栓是否平行。如果需要的话可以把弯曲的锚栓扳直。

ii) 检查末端托架是否嵌入梁中,注意不要过紧。

iii) 将角铁支架安装到锚固螺栓上,如上图中所示。

iv) 将梁式传感器的末端托架与角铁支架连接起来。零件中所提供各种垫圈通常是放在上图中所示的位置。参看上面图中的说明,找到末端托架和角铁支架所适合的位置。拧紧螺母,直到弹簧垫圈开始变形。

v) 检查梁的安装方向是否正确,如下图中所示。

vi) 利用蓝色螺纹胶【Loctite(#242)】或螺纹固定粘合胶密封保护螺丝,再拧紧所有的螺帽。

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2)、传感器的调零

EL倾斜仪量程小,精度高。因此,需将初始值尽可能地调至零位。这样,整个量程范围可得以有效利用。

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标准型线路板内有一SC型接线路板,用于连接EL读数仪或调零设备,见下图。

image.png

4、传感器的数据采集与分析

通常我们都是数据自动化处理,主要在于有大量的数据和计算系数。这里我们介绍如何人工将电压值转换为位移值。

i) EL读数仪可以记录EL梁式传感器产生的电压值。必须应用传感器率定表中的率定系数,才能把电压值转换成倾斜值。

ii) 传感器率定表上的系数是一个5次多项式中的系数。通过这个多项式可以将电压值转换为以mm/m为单位的倾斜值。

iii) 将这个倾斜值乘上梁式传感器的测量长度(两个锚栓中心的距离),得到以mm为单位的数据。

iv) 用当前单位为mm的数据减去初始单位为mm的数据,就会得到相邻两个锚栓变化后的距离值,即我们要得到的位移值。

二、系统安装的实际工程案例
本案例为监测地铁开挖线路穿越既有铁路。(锚固配件依据具体工程实际情况而确定安装方式)

安装准备

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安装过程

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安装结束

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数据采集单元连线

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来源: 北京盛科瑞,文章仅用作交流学习,侵权删

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