高速铁路无线桥梁健康监测系统研究

研究目的:针对当前国内高速铁路桥梁健康监测系统中存在的数据采集装置布点困难、数据采集自动化程度低和数据采集精度不高的问题,利用无线传感网络的优点,设计一种基于ZigB ee技术的高速铁路无线桥梁健康监测系统,采用无线数据采集与传输的手段和方法,达到提高高速铁路桥梁健康监测水平的目的。研究结论:(1)利用无线传感网络具有对网络节点进行动态优化的目标跟踪特点,设计高速铁路无线桥梁监测系统,数据采集节点布点灵活方便,组网可靠;(2)利用无线网络模块的通信功能,可实现高效的在线实时数据采集与数据传输;(3)通过对无线桥梁健康监测系统网络模型进行仿真试验,证明该系统数据采集准确、及时、可靠和高效;(4)该系统可广泛应用于高速铁路桥梁健康状况实时监测。     

基于ZigBee监测高速铁路基础设施监测的无线传感器网络研究与应用

本文根据对高速铁路基础设施状态监测的需求,设计和实现了一种监测高速铁路基础设施的无线传感器网络.采用JN5148 ZigBee模块和GPRS模块沿铁路沿线组建一个链状的无线监测网络完成数据采集、汇聚和远程传输的功能.本文首先阐述了网络节点硬件结构;然后根据节点能量有限的条件,设计了时间同步休眠的ZigBee网络节能策略和基于阈值的传感器采集节能策略,提高设备的生存周期;最后测试了该网络的传输性能,结果表明该无线监测网络可以对传感器信息进行准确采集、数据汇集和远程通信.     

桥梁智能检测技术的研究及应用

传统检测技术在桥梁结构检测中得到了充分的应用,但由于需要进行传输线缆的布设,往往造成工作量大、干扰因素多等诸多不便。基于无线技术的桥梁智能监测技术,在无线收发模块以及移动技术成熟之后,丰富了桥梁测试技术。无线传感测试以及无线传输等技术给桥梁检测带来了诸多方便。本文在分析基于无线传感器的智能监测技术发展历史以及无线采集系统的特点的基础上,探讨了智能无线技术在桥梁检测/监测中的应用。     

高精度梁式倾角仪的研制

对于高速铁路桥梁的长期安全监测,可通过采用倾角仪监测桥梁结构的位置状态,掌握其发展变化趋势。本文介绍了电阻应变式高精度梁式倾角仪的结构原理,通过计算分析给出了其测试精度,并通过试验验证其分辨率、精度、重复性等技术性能指标。高精度梁式倾角仪具有结构简单、测试技术成熟可靠、精度高、造价低等优点,配合远程自动化数据采集系统,可以应用于高速铁路桥梁运营状态的长期化、系统性的安全监测。     

高速铁路车地无线宽带传输系统技术分析

分析我国高速铁路的业务特点以及无线宽带系统的技术特性,根据高速铁路车地宽带系统的测试情况及既有系统(GSM-R)的平滑升级的需求,提出高速铁路车地无线宽带传输系统的主要架构,指出系统应具备的技术特点,分析高带宽、高频率切换和多优先级等关键技术,并对多普勒、高频率切换、无线覆盖和带宽适应等关键技术进行了探讨。     

基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测数传系统

介绍了基于光纤光栅传感技术的高速铁路轨道状态远程监测系统的构成,详细阐述了系统的数据采集、处理和传输方法,包括数据的读取、预处理及无线网络等相关技术方法。针对大流量监测数据实时无线传输的瓶颈问题,提出光纤光栅解调系统数据处理和无线传输的方案,可对监测数据自动进行加密、校验和打包,并通过GPRS模块将监测数据推送至远端数据中心。该系统已应用于我国多处高速铁路轨道状态长期监测工点,系统运行状态良好,数据传输系统稳定可靠。     

高速铁路桥梁雷达非接触测试技术研究

研究目的:我国高速铁路已超过3万公里,桥梁里程占比较大,桥梁数量众多、桥型多样、结构复杂,未来将面临大规模的检测和养护任务。因高速铁路的封闭式运营,桥梁检测的安全性及时效性要求较高,亟待研究发展线外远程非接触的测试技术,为高速铁路安全运营提供技术保障。研究结论:(1)差分干涉微波雷达具有连续、动态、远距离非接触和全天候、全天时等优点,能对高速铁路桥梁的结构参数进行在线监测;(2)在保证铁路正常运营的条件下,在线路外对武汉天兴洲长江大桥拉索频率以及铁路层桥面动态挠度进行了监测,取得了较好的效果,具有推广借鉴意义;(3)雷达对多根拉索的中部动态形变同步进行有效测试,振动信号显著及频率分辨率高,不仅能够提取拉索本身各阶频谱,而且能够准确提取桥梁结构整体的模态频率;(4)雷达测试技术可广泛应用于高速铁路桥梁结构力学参数的在线诊断,对结构的健康状态进行评估。     

冻土地温自动监测系统的设计与实现

冻土地温自动监测系统是集GSM-R无线通信技术、信号采集技术以及计算机网络技术为一体的监测系统.本文介绍冻土地温自动监测系统的硬软件设计和编程方法,冻土地温数据的GSM-R无线网络上传以及为用户提供基于C/S结构的冻土地温数据管理软件的具体实现流程;解决了高采集精度、低系统功耗、电池使用寿命长、远程无线传输及密封性和防雷电干扰等技术难题;实现了对青藏铁路冻土地温数据实时采集、存储以及无线上传,监测人员在任何时间、能接入GSM-R的任何地点都可以自动监测到青藏铁路冻土地温数据.系统已经成功运用在青藏铁路冻土区地温自动监测;系统同样适用于东北冻土区地温的测量,以及对冷库、各种冷藏车温度的检测和自动控制.     

毫米波5G通信系统动态链路及决策树切换算法

毫米波是5G通信系统的重要频段,具有波长短、频带宽等优点.将毫米波5G通信技术应用于高速铁路车地通信系统,采用多链路融合无线通信组网方式,为车地之间的信息交换提供大容量、连续、可靠的无线传输通道.针对高速铁路车地通信中的越区切换,提出适用于不同环境的动态链路—决策树切换算法.经过仿真试验,证明动态链路算法可以有效完成切...     

大跨度高速铁路桥梁健康监测系统研发

为确保高速列车行车舒适性、平稳性和安全性,有必要实时监测高速铁路桥梁在各种激励下的变形与动力响应。然而,相对于公路桥梁,高速铁路桥梁存在天窗时间短、全封闭式运营等特点,因此为高速铁路桥梁建立健康监测必须结合其自身特点,保证长期无人照料下系统自动采集、传输与存储。以南广铁路西江特大桥为工程背景,开发了一套基于云计算的DASP-MTS在线健康监测系统,利用3G无线网络将实时数据上传至云端服务器;同时DASP-MTS采用Brower/Server工作方式,使用过程中无需安装任何软件,解决了远程监控的难题;用户可在任意场所实时掌控系统中的各种监测量。研究成果可为同类型高速铁路桥梁的健康监测系统设计提供参考。     

高速铁路沉降自动化监测系统SMAIS的研发及应用

研究目的:为解决高速铁路自动化沉降监测问题,研发出一套"高速铁路工程结构沉降及变形自动监测分析预警系统SMAIS",该系统融合传感器、数据采集传输、客户端实时跟踪和远程查询、监测成果后处理、自动预警、人工监测数据管理及监测数据分析、管理与评估等七个子系统,成功在京津城际等高铁部分段落工程上进行长期应用和检验。研究结论:工程应用结果表明:(1)在高铁工程结构的沉降监测过程中,所研发的SMAIS自动监测系统具有较高的监测精度,具有较强的适用性和稳定性;(2)SMAIS数据实时跟踪和远程网络的动态查询访问平台,可实现实时化、可视化、远程化的监测目标,节约大量的人力;(3)SMAIS监测预警子系统,可实现自动报警和报警后的预警信息分析功能,为信息化施工和科学决策提供指导;(4)本系统可适用于高速铁路路基和桥梁等工程结构的沉降监测。     

下白石大桥健康监测系统的设计与研究

以跨径布置为145 m +2×260 m +145 m的下白石连续刚构桥为工程背景,介绍该桥健康监测系统的总体目标、监测内容、仪器选择、测点布置、信号采集与传输和安全报警等.采集系统实现静力和动力数据综合采集与控制,包括加速度、动位移等动态特征及应变、温度、支座位移和线形等静态信息.星型传输系统可保证各个采集子站的独立性和抗干扰能力,并采用多模光纤和电话网络实现数据远距离传输、远程监控和现场无人值守.该健康监测系统工作正常、性能稳定、监测数据可信.通过对监测数据的初步分析,表明下白石大桥没有异常发生,目前桥梁基本处于安全状态.     

铁路桥梁非接触检测技术发展

针对铁路桥梁非接触检测的迫切需求,对桥梁非接触检测技术进行了探讨,介绍了基于全球导航卫星系统(GNSS)和合成孔径雷达干涉技术(InSAR)的星载遥感测试技术,以及基于光电图像、地基干涉雷达和激光多普勒测振技术的测站式测试技术的原理、方法与精度.对比分析发现星载遥感测试技术不适用于铁路常用跨度桥跨结构的测试.从测试信号...     

基于以太网技术的铁路计量系统设计研究

当前国内铁路的计量系统普遍实行对传感器模拟信号的采集、传输、处理应用的模式,为降低信号传输受干扰的影响,实现远程对各采集传感器的监控和管理,提高高速计量设备的检测精度,阐述铁路计量系统现状,结合运营需要,从软硬件技术的自行研发、功能结构设计改进方面,研究设计基于以太网技术的新型铁路计量系统。该系统在青藏铁路线上试运行,验证了信号传输方面有较强抗干扰能力,能够满足列车高速检测下的计量精度,实现便捷的远程化管理功能,为提高铁路计量设备的测量精度、高速检测、远程化管理提供参考。     

铁路箱梁预应力自动张拉技术研究

为克服传统预应力施工方法的缺陷,研制了铁路桥梁预应力自动张拉系统。该系统可实现预应力自动化平衡张拉及精确施加,并用伸长量来实时校准和调控,具有张拉、持荷、锚固全过程智能控制,数据自动采集、存储,数据无线远程传输等功能。现场试验结果表明:张拉力偏差0.5%、伸长值偏差6%、两端不平衡力5 k N。与传统张拉工艺相比,应用该系统可显著提高工作效率,降低劳动强度。     

客运专线铁路桥梁振动实时监测技术研究

随着客运专线的发展,桥梁在高速铁路中所占比重越来越大,桥梁振动实时无线监测对于实时掌握客运专线铁路桥梁状态,保证列车的运营安全有重要的意义。本文结合兰新客专一座立交桥的4跨预应力混凝土梁振动的实时监测工作,阐述了研发的桥梁振动实时监测系统的组成与工作方法,前期准备工作及现场监测效果。     

石济客专济南黄河桥健康监测系统总体设计

研究目的:随着高速铁路大型桥梁的快速建设,铁路大型桥梁的健康监测愈来愈成为高速铁路运营安全及检修维护的重要保障。石济黄河公铁两用桥为(128+3×180+128) m刚性悬索加劲钢桁梁结构体系,本文结合该桥的结构特点及运营养护维修需求,研究该桥健康监测系统的设计方法。在结构静动力分析的基础上,提出监测内容及设计原则,全桥布置157个测点,桥上及监控中心设备总数397台。对传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统、中心数据库子系统、结构安全预警与分析子系统及用户界面子系统六大子系统进行详细设计,探索健康监测系统在铁路大跨桥梁上应用的可行性,从而为铁路桥梁开展长期健康监测奠定基础。研究结论:(1)铁路桥梁健康监测系统布点设计需同时考虑静态及动态监测指标,并与成桥静载、动载试验相结合;(2)传感器选型要遵循耐久可靠、技术先进、方便更换维护及经济合理的原则;(3)数据采集及传输宜采用光纤环网进行组网设计,监控中心宜设置在铁路局工务段调度中心,便于养护维修与设备管理;(4)预警指标的确定应结合铁路设计、检定规范以及运营阶段计算承载力共同确定;(5)本研究成果可在铁路大跨桥梁健康监测项目中推广应用。     

基于ZigBee和GPRS技术的列车远程监测系统设计

基于ZigBee技术组网、GPRS技术远程传输、labVIEW软件平台编写上位机软件,设计了城轨列车牵引电机及齿轮箱远程监测系统,实现了列车牵引电机和齿轮箱三维加速度及温度的网络化实时采集和数据远程传输.试验测试表明,该系统采集数据准确、数据传输实时性较好,能够完成车运行状态的远程连续监测.     

高速铁路桥梁安全防护措施分析

分析高速铁路桥梁设置列车安全防护措施的必要性,总结国内外铁路桥梁主要防护措施的有关情况,介绍我国高速铁路桥梁安全防护措施的实施方案,并对今后有关研究工作提出了建议。     

沉降智能监测与评估系统的开发及应用

研究目的:高速铁路线下工程沉降监测作为铁路建设与工务维护的重要组成部分,对于保障高速铁路安全运营具有十分重要的意义。通过将岩土工程、物联网、大数据等先进技术进行深度融合,本文主要介绍一套高速铁路线下工程沉降的智能监测与评估系统,以期为高速铁路运营维护提供科学决策。研究结论:(1)通过温度补偿试验对传感器进行校正,大大提高了静力水准仪在变温条件下的精度(-20℃～40℃下0. 2 mm);(2)研发了一套基于无线组网技术的沉降智能监测评估系统,系统具有自适应降噪、变频采样控制、数据掉线重传、大数据分区存储、数据压缩传输、三维地理信息展示等技术特点,可满足桥、隧、路等多种监测应用场景;(3)系统实现了高速铁路线下工程施工期与运营期的沉降安全状态实时监测与评估。