道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置及一體化檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置及軌道?橋梁?基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)。道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，包括用于鋪設(shè)在鋼軌與道砟之間作為固定基板的水平鋼板，水平鋼板沿水平向卡固于鋼軌底部，水平鋼板底部固接有處于道砟內(nèi)并用于模擬道砟豎向加速度的豎向加速度耦合檢測機構(gòu)以及固接于豎向加速度耦合檢測機構(gòu)底部并用于模擬道砟橫向加速度的橫向加速度耦合檢測機構(gòu)。具有裝拆方便、測量結(jié)果精度高、輕質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能一體化等優(yōu)點，可作為高精度傳感裝置應(yīng)用于軌道?橋梁?基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)中；人工模擬有機道砟制作簡便，相同地質(zhì)條件下可循環(huán)利用，使結(jié)果更加符合道砟的真實受力，技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理、施工便利的檢測方法。
【專利說明】
道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置及一體化檢測系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及鐵路軌道檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種使用道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置的軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]橋梁作為線路的咽喉和交通樞紐，是加快我國經(jīng)濟發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)步伐的重要組成部分。隨著時間的推移，橋梁本身、支撐橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)以及鋪設(shè)于橋梁上的軌道結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、增大的交通量和交通荷載作用下，必然會出現(xiàn)不同程度的結(jié)構(gòu)損傷和缺陷。
[0003]特別針對我國目前既有的有砟軌道、橋梁及相應(yīng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由于設(shè)計時按照早期設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行，加之服役期間各種物理、化學(xué)作用，軌道-橋梁-基礎(chǔ)出現(xiàn)碳化、銹蝕、裂縫等缺陷，同時伴隨鐵路通行量的增大、軸重增加，對軌道-橋梁-基礎(chǔ)的運營狀況、損傷程度、承載能力及剩余壽命等問題進行正確的判斷與評估，并在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)加固、維修對策，努力挖掘現(xiàn)有軌道-橋梁-基礎(chǔ)的承載潛力顯得較為重要。
[0004]近幾年來，我國有砟軌道鐵路橋梁行車密度高、車輛軸重不斷地增大。為全面、實時掌握運營階段軌道-橋梁-基礎(chǔ)服役狀態(tài)的變化，對軌道-橋梁-基礎(chǔ)建立一套一體化檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)、全面的監(jiān)控軌道-橋梁-基礎(chǔ)各種動態(tài)參數(shù)指標(biāo)，及時掌握軌道-橋梁-基礎(chǔ)的技術(shù)狀況和承載能力，并做出準(zhǔn)確的判斷和評估，進而確保列車安全正常營運。
[0005]若采用常規(guī)檢測裝置及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，存在的問題如下:
[0006](I)數(shù)據(jù)測量值不準(zhǔn)確:列車通過時引起的道砟振動方向是復(fù)雜多變的，軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測需測試道砟橫向和豎向加速度。常規(guī)檢測裝置直接將加速度量測裝置放置于道砟中，得到數(shù)據(jù)并非為道砟沿橫向和豎向方向振動的真實加速度，造成檢測結(jié)果的失真，影響評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。一旦測試結(jié)果較小而實際值超限時會對行車安全性帶來嚴(yán)重威脅。
[0007](2)檢測任務(wù)危險性較大:動態(tài)數(shù)據(jù)的測量過程需要人工控制測試的開始及結(jié)束，這要求測量過程中需要技術(shù)人員需在測試儀器放置點(一般多為橋梁墩頂)進行長時間操作。特別當(dāng)橋梁橋墩較高時，過大的墩頂振幅給技術(shù)人員帶來不舒適感，增大檢測難度，增加人工成本，影響檢測安全。
[0008](3)數(shù)據(jù)傳輸線布置繁瑣:軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測通常需對多個部位進行同時監(jiān)測，繁多的數(shù)據(jù)傳輸線的布置會極大增加檢測工作量，同時長時間的橋面作業(yè)對檢測人員的人身安全和列車的行車安全帶來極大威脅，鐵路跨線操作工作嚴(yán)重影響了檢測人員安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明目的在于克服常規(guī)檢測方法的數(shù)據(jù)測量值不準(zhǔn)確、檢測任務(wù)危險性較大、數(shù)據(jù)傳輸線布置繁瑣等問題，提供一種準(zhǔn)確的道砟加速度檢測方法，實現(xiàn)電子感應(yīng)控制檢測的開始與結(jié)束以及軌道-橋梁-基礎(chǔ)不同部位無線傳輸?shù)囊惑w化的檢測系統(tǒng)。
[0010]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明專利的技術(shù)方案是:一種道昨橫豎向加速度親合檢測裝置，包括用于鋪設(shè)在鋼軌與道砟之間作為固定基板的水平鋼板，水平鋼板沿水平向卡固于鋼軌底部，水平鋼板底部固接有處于道砟內(nèi)并用于模擬道砟豎向加速度的豎向加速度親合檢測機構(gòu)以及固接于豎向加速度親合檢測機構(gòu)底部并用于模擬道昨橫向加速度的橫向加速度耦合檢測機構(gòu)。檢測過程中無需技術(shù)人員上下橋梁，方便完成較長時間段內(nèi)對軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測數(shù)據(jù)的采集。道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置可以大幅提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，提升檢測工作安全性，體現(xiàn)現(xiàn)代化檢測優(yōu)勢，減少人工成本，無礙交通，快速方便，是一種集技術(shù)性、經(jīng)濟性、操作性三方面優(yōu)勢的現(xiàn)代化檢測方法?？蛇x地，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置各個部件間通過螺栓連接，便于安轉(zhuǎn)、拆卸及攜帶?？蛇x地，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置的主要構(gòu)件為橫豎向耦合限位軌道。橫豎向限位軌道由兩個平行的空腔角鋼組成，水平安裝軌道通過輕質(zhì)滑塊與橫豎向限位軌道形成整體，實現(xiàn)特定方向的限位要求。道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，可保證加速度計僅能在特定的方向發(fā)生位移，解決了列車引起的道砟振動方向復(fù)雜而難以檢測的問題。橫豎向限位軌道端部預(yù)留螺栓孔，安裝方便，滿足裝置剛度要求，保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0011]進一步地，豎向加速度耦合檢測機構(gòu)包括沿豎向固接于水平鋼板上的豎向限位軌道、滑動連接于豎向限位軌道上并沿水平向布置的水平安裝軌道以及帶有加速度計并用于模擬道砟加速度的人工模擬有機道砟;人工模擬有機道砟裝于水平安裝軌道上。道砟豎向加速度耦合檢測裝置，可保證加速度計僅能在特定的方向發(fā)生位移，解決了列車引起的道砟振動方向復(fù)雜而難以檢測的問題。豎向限位軌道端部預(yù)留螺栓孔，安裝方便，滿足裝置剛度要求，保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0012]進一步地，豎向限位軌道設(shè)有平行布設(shè)的兩根，水平安裝軌道兩端分別滑動連接于兩根豎向限位軌道上;兩根豎向限位軌道之間通過內(nèi)側(cè)斜撐加勁固接。
[0013]進一步地，橫向加速度耦合檢測機構(gòu)包括沿水平向固接于豎向限位軌道上的水平限位軌道、滑動連接于水平限位軌道上并沿水平向布置的水平安裝軌道以及帶有加速度計并用于模擬道砟加速度的人工模擬有機道砟;人工模擬有機道砟裝于水平安裝軌道上。道砟橫向加速度耦合檢測裝置，可保證加速度計僅能在特定的方向發(fā)生位移，解決了列車引起的道砟振動方向復(fù)雜而難以檢測的問題。橫向限位軌道端部預(yù)留螺栓孔，安裝方便，滿足裝置剛度要求，保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0014]進一步地，水平限位軌道設(shè)有平行布設(shè)的兩根，水平安裝軌道兩端分別滑動連接于兩根水平限位軌道上;兩根水平限位軌道之間通過內(nèi)側(cè)斜撐加勁固接。
[0015]進一步地，豎向限位軌道和/或水平限位軌道由鋼板和L型角鋼焊接構(gòu)成，鋼板和/或L型角鋼端部預(yù)留有用于拆裝的預(yù)留螺栓孔。
[0016]進一步地，豎向限位軌道與水平限位軌道通過輕質(zhì)滑塊連接形成具有抗側(cè)剛度的整體構(gòu)件。
[0017]進一步地，人工模擬有機道砟采用3D掃描技術(shù)制作而成且內(nèi)置中空，加速度計放置于人工模擬有機道的內(nèi)置中空，以保護加速度計。
[0018]進一步地，人工模擬有機道砟通過高性能粘合劑固定于水平安裝軌道上。
[0019]進一步地，水平安裝軌道兩端分別通過連接螺桿固接有用于滑動連接的輕質(zhì)滑塊。
[0020]進一步地，輕質(zhì)滑塊由塑料滑塊外包四氟板制成，四氟板外涂抹有用于減少滑動摩擦的硅脂潤滑油。
[0021]進一步地，水平鋼板上設(shè)有用于卡固鋼軌的倒U型金屬槽，水平鋼板通過倒U型金屬槽固接于鋼軌底部。
[0022]本發(fā)明專利的另一技術(shù)方案是:一種軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)，其包括道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置。
[0023]進一步地，包括傳感裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)處理與分析裝置以及數(shù)據(jù)管理裝置，傳感裝置與數(shù)據(jù)采集裝置就近放置以排除信號干擾，數(shù)據(jù)采集裝置、數(shù)據(jù)處理與分析裝置以及數(shù)據(jù)管理裝置之間通過無線傳輸實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速交互。
[0024]進一步地，傳感裝置由軌道數(shù)據(jù)采集設(shè)備、橋梁數(shù)據(jù)采集設(shè)備和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成，以實現(xiàn)全方位監(jiān)測。
[0025]進一步地，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置裝配于軌道數(shù)據(jù)采集設(shè)備內(nèi)。
[0026]進一步地，供電裝置由線路中輸電塔支撐的電力傳輸設(shè)備提供，輸電塔支撐于梁體邊緣。
[0027]進一步地，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置的水平安裝軌道與橫豎向限位軌道間的連接方式為輕質(zhì)滑塊連接。輕質(zhì)滑塊由塑料滑塊外包四氟板制成，其邊長較空腔角鋼內(nèi)徑小5-10mm，安裝后通過硅脂潤滑油減小摩擦，保證水平安裝軌道在特定方向滑動的同時不至于產(chǎn)生過大的摩擦力，保證人工模擬有機道砟運動狀態(tài)的真實性，使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0028]進一步地，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置的人工模擬有機道砟采用較為先進的道砟模擬技術(shù)，通過3D掃描、三維成像技術(shù)結(jié)合散體分析軟件模擬與服役橋梁形態(tài)接近的道砟，通過現(xiàn)有的有機纖維材料生成人工模擬道砟散體顆粒，應(yīng)用在現(xiàn)場檢測中。這種人工模擬有機道砟可以較好的模擬實際服役狀態(tài)下道砟的運動狀態(tài)與受力情況，同時對加速度計起到外部保護作用，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0029]進一步地，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置橫豎向限位軌道內(nèi)側(cè)設(shè)置斜支撐，形成內(nèi)側(cè)斜支撐加勁角鋼。通過斜向支撐有效提高了角鋼軌道的抗側(cè)向剛度，改善鋼結(jié)構(gòu)的缺陷，同時不會明顯增加結(jié)構(gòu)重量，限制水平安裝軌道的行程，使得檢測裝置能夠抵抗上部列車的蛇形運動、搖頭或溫度變化等對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的橫向力。
[0030]進一步地，軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)主要包括傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。以本發(fā)明道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置為例，此種新型的加速度檢測裝置即為軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)的組成部分。它首先將實測道砟的橫向、縱向電壓信號通過有線傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備以及計算機等將傳感器輸出的各種信號進行調(diào)理、采集、傳輸和存儲，然后基于無線傳輸系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號傳送至數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)中心，最終數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以利用Internet共享數(shù)據(jù)信息，發(fā)現(xiàn)橋梁問題并作出決策。
[0031]進一步地，軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)場選用無線采集模塊，直接將采集模塊安裝在傳感器(測點)附近，避免了應(yīng)變信號遠距離傳輸因為導(dǎo)線電阻(應(yīng)變測量)、電磁干擾等問題的影響，保障了信號的真實性、可靠性。數(shù)據(jù)通過中國移動無線遠距離傳輸至遠程監(jiān)控室數(shù)據(jù)中心，傳輸完成后將數(shù)據(jù)刪除以節(jié)省磁盤空間，如遇網(wǎng)絡(luò)堵塞，可將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)采集控制器磁盤中，待網(wǎng)絡(luò)通暢后續(xù)傳。
[0032]進一步地，軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)的傳感系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分布于橋梁的不同部位，由于其檢測結(jié)果的可靠性及信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性直接影響后續(xù)軌道-橋梁-基礎(chǔ)評估安全性，故設(shè)備必須配備防水防塵機箱。針對信號衰減可能引發(fā)的測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失等問題，要求必須在每跨都配備一個數(shù)據(jù)采集控制器，以保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可靠性。
[0033]進一步地，軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)中的無線傳輸系統(tǒng)必須具備像數(shù)據(jù)傳輸機制的設(shè)計、消息通信的設(shè)置和安全連接網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建等各種分布的跨平臺信息集成系統(tǒng)的要素。數(shù)據(jù)采集子站由多個數(shù)據(jù)采集模塊組成，模塊采用成熟可靠的WIFI無線模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至采集控制器，確保了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性、持續(xù)性和抗干擾性。
[0034]進一步地，軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間的傳輸符合TCP/IP協(xié)議，TCP/IP協(xié)議是Internet最基本的協(xié)議，以它為基礎(chǔ)組建的Internet是目前國際上規(guī)模最大的計算機網(wǎng)絡(luò)，Internet的廣泛應(yīng)用使得TCP/IP成了實事上的標(biāo)準(zhǔn)?；赥CP/IP協(xié)議，保證了軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)的可行性。
[0035]進一步地，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置橫豎向軌道、水平安裝軌道制作鋼板宜采用厚度為5-10mm的Q235鋼、Q345鋼，其質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 700和《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 1591的規(guī)定。
[0036]進一步地，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置內(nèi)側(cè)斜支撐與角鋼間、橫豎向軌道普通鋼板與角鋼的焊接宜采用自動焊接或半自動焊接，采用的焊絲和相應(yīng)的焊劑應(yīng)與主體金屬力學(xué)性能相適應(yīng)，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；同時選用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)電弧螺栓焊用《圓柱頭焊釘》GB/T 10433規(guī)定的圓柱頭焊釘。
[0037]本發(fā)明還在于道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置為多段拼接角鋼。整個檢測裝置的軌道分為上中下三部分，每個部分采用普通鋼板與角鋼焊接而成，使得軌道部分形成一側(cè)開口的空腔結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部空腔為水平安裝軌道提供滑動行程。該種材料規(guī)格統(tǒng)一，在加工制作時方便快捷，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。
[0038]本發(fā)明還在于道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置角鋼間通過螺栓連接。裝置上中下三個部分為相互獨立的，在使用中現(xiàn)場通過螺栓連接成為整體，滿足檢測裝置的剛度要求。同時這種分離的構(gòu)件便于運輸、攜帶，螺栓可以根據(jù)型號購買，連接簡單方便，可重復(fù)使用，是一種模塊化在軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測中的應(yīng)用。
[0039]本發(fā)明還在于道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置有豎向限位軌道。豎向限位軌道由兩個平行的空腔角鋼組成，通過軌道的限位，可保證加速度計僅能在道砟豎向發(fā)生位移。傳統(tǒng)的檢測方法直接放置加速度計進行測量，但實際情況下，道砟在列車通過時的振動是復(fù)雜的，鐵路道砟振動劇烈，振動形態(tài)復(fù)雜、規(guī)律性差，軌枕以下區(qū)域的道砟甚至?xí)l(fā)生破碎。直接在道砟豎向放置傳感器，振動過后已經(jīng)偏離原方向，測量結(jié)果雜亂無章，無法得到實際需要的物理量，甚至在一段時間作用后，傳感器會被棱角尖銳的道砟損壞。因而測得的加速度結(jié)果并非為真實的豎向加速度值，一旦當(dāng)測量值遠小于真實值時，對于檢測及評估工作而言就存在了嚴(yán)重的失真，嚴(yán)重時可能帶來嚴(yán)重的社會、經(jīng)濟損失。本發(fā)明通過豎向的限位軌道，突破傳統(tǒng)方法的限制，可以得到道砟在豎直方向的加速度數(shù)值。與此同時，本專利可以方便得到道砟沿深度方向的分布規(guī)律，為道砟在不同深度的動力性能分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0040]本發(fā)明還在于道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置有水平限位軌道。水平限位軌道由兩個水平的平行空腔角鋼組成，通過軌道的限位，可保證加速度計僅能在橋梁橫向發(fā)生位移。同樣地，本發(fā)明可以準(zhǔn)確測得道砟在水平方向的加速度數(shù)值，得到道砟沿縱向的分布規(guī)律，為深層次軌道結(jié)構(gòu)的性能分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0041]本發(fā)明還在于道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置的橫、豎向限位軌道間設(shè)置內(nèi)側(cè)設(shè)置斜支撐，形成內(nèi)側(cè)斜支撐加勁角鋼。無論是豎向限位裝置還是水平限位裝置，均由兩個平行的空腔角鋼組成。本發(fā)明中一側(cè)的軌道與另一側(cè)軌道間通過設(shè)置連接件實現(xiàn)該方向的剛度要求。連接件材料為預(yù)制鋼材，通過螺栓與兩側(cè)軌道連接使之成為整體。該連接方式使各個連接部分便于裝拆與攜帶，提高檢測效率。
[0042]本發(fā)明還在于采用人工模擬有機道砟。傳統(tǒng)的檢測手段直接將加速度計放置于道砟中，測量結(jié)果不準(zhǔn)確。本發(fā)明采用目前較為先進的道砟模擬技術(shù)，通過3D掃描、三維成像技術(shù)結(jié)合散體分析軟件模擬與服役橋梁形態(tài)接近的道砟塊，通過現(xiàn)有的有機纖維材料生成人工模擬道砟散體顆粒，應(yīng)用在現(xiàn)場檢測中，可以使傳感器以最真實的狀態(tài)跟隨道砟振動。本發(fā)明方法可以更加真實的模擬道砟顆粒間的相互作用，還原在列車荷載下道砟的真實運動軌跡，改善傳統(tǒng)測量方式的粗放性，最大程度減小因檢測設(shè)備的不準(zhǔn)確帶來的測量誤差，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
[0043]本發(fā)明還在于加速度計的放置方式。加速度計放置于上述人工模擬有機道砟內(nèi)，通過設(shè)置的孔洞將數(shù)據(jù)傳輸線引出。人工模擬道砟則粘貼于預(yù)制的水平安裝軌道上，接入豎向、橫向連接軌道進行現(xiàn)場測量。發(fā)明中加速度計的放置方式可以有效保護加速度計不受損壞，同時保證了加速度計跟同人工模擬道砟沿特定的方向運動，是一種技術(shù)上可靠、施工便利的有效檢測方法。
[0044]本發(fā)明還在于橫豎向限位軌道與水平安裝軌道間的連接方式。兩者通過輕質(zhì)滑塊連接。輕質(zhì)滑塊由塑料滑塊外包四氟板制成，其邊長較空腔角鋼內(nèi)徑小5-1 Omm，安裝后通過硅脂潤滑油減小摩擦，保證水平安裝軌道在特定方向滑動的同時不至于產(chǎn)生過大的摩擦力。能較為真實的模擬實際橋梁中道砟的運動情況，是一種較為合理的設(shè)置方式。
[0045]本發(fā)明還在于道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置安裝在鋼軌下方。橋梁鋼軌的鋪裝均嚴(yán)格按照國家規(guī)定施工標(biāo)準(zhǔn)進行，其安全性能良好。本發(fā)明將加速度檢測裝置上部分通過一個倒U形金屬槽固定在鋼軌下方，可很好的保證連接可靠性，同時方便簡潔，便于現(xiàn)場的快速安裝，解決了鐵路運營期間天窗期短的問題。
[0046]本發(fā)明還在于道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置裝卸便捷高效。道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置由三部分通過螺栓連接組成，橫豎向限位軌道兩軌道間連接件也采用螺栓連接，在攜帶中可將各部分獨立分解，不會占用太大空間，在現(xiàn)場使用中直接采用螺栓連接，安裝卸載操作方便省時，提高檢測工作效率。
[0047]本發(fā)明還在于軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測裝置系統(tǒng)間采用無線傳輸方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測系統(tǒng)涉及軌道、橋梁、基礎(chǔ)等各個部分，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式將會極大的增加人工成本和經(jīng)濟成本，同時繁多的數(shù)據(jù)傳輸線也會給現(xiàn)場檢測帶來極大不便。無線傳輸方式可以改善這一現(xiàn)狀，軌道-橋梁-基礎(chǔ)各個部分的數(shù)據(jù)檢測結(jié)果可以通過無線傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)統(tǒng)一傳輸至橋面指定的數(shù)據(jù)儲存裝置，實現(xiàn)軌道、橋梁、基礎(chǔ)各部分的數(shù)據(jù)匯總，檢測人員只需將該數(shù)據(jù)儲存裝置內(nèi)數(shù)據(jù)進行整理和處理即可得到所需參數(shù)。該方法減少了人工成本，降低操作危險系數(shù)，是一種現(xiàn)代化信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。
[0048]本發(fā)明還在于橋梁軌道檢測系統(tǒng)無需準(zhǔn)備發(fā)電裝置，直接利用鐵路供電系統(tǒng)。在鐵路電力線路中，橋面兩旁一定距離間隔會設(shè)置電力設(shè)備，在現(xiàn)場檢測中可以直接利用該電力設(shè)備，減少發(fā)電機的配置。此外，線路中的供電系統(tǒng)可以長時間為無線傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲存裝置供電，實現(xiàn)較長時間的軌道-橋梁-基礎(chǔ)監(jiān)測，為軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測提供數(shù)據(jù)資料。
[0049]本發(fā)明還在于減少人工操作或?qū)崿F(xiàn)無人操作。軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)即通過改進檢測方法和橋梁各部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸機制實現(xiàn)更加準(zhǔn)確、更加高效的橋梁檢測任務(wù)。通過無線傳輸系統(tǒng)可以將人工作業(yè)量主要集中在準(zhǔn)備階段，在實際檢測階段(有列車通行)減少人工操作或?qū)崿F(xiàn)無人操作。該方法在改善檢測人員工作環(huán)境、提高檢測工作安全性和檢測精度上有具有明顯優(yōu)勢。
[0050]綜上所述，本發(fā)明可以廣泛的應(yīng)用于有砟軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測中，完成軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測任務(wù)。該方法可以大幅提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性的同時，提升檢測工作安全性，實現(xiàn)檢測不中斷交通，快速方便，減少人工成本，是一種技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理、施工便利的有效檢測方法。
[0051 ]本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果:
[0052]本發(fā)明裝置優(yōu)勢在于:提供了加速度檢測裝置的豎向和水平向的道砟模擬軌道；豎向、橫向加速度耦合檢測機構(gòu)的連接方式簡潔;采用人工模擬有機道砟，真實模擬橋梁上的道砟形態(tài)并對加速度計起到保護作用；人工道砟可真實模擬實際道砟受力;檢測裝置的安裝、拆卸方式方便;實現(xiàn)軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測。具有裝拆方便、測量結(jié)果精度高、輕質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能一體化等優(yōu)點，可作為高精度傳感裝置應(yīng)用于軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)中；人工模擬有機道砟制作簡便，相同地質(zhì)條件下可循環(huán)利用，使結(jié)果更加符合道砟的真實受力，技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理、施工便利的檢測方法。
[0053]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
【附圖說明】
[0054]圖1是道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置圖
[0055]圖2是道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置側(cè)立面詳圖
[0056]圖3是豎向限位軌道內(nèi)側(cè)斜撐加勁構(gòu)造詳圖
[0057]圖4是水平鋼板與豎向限位軌道螺栓連接示意圖
[0058]圖5是豎向限位軌道與水平安裝軌道連接三維示意圖(輕質(zhì)滑塊)
[0059]圖6是豎向限位軌道與水平安裝軌道連接俯視圖
[0060]圖7是水平安裝軌道構(gòu)造詳圖
[0061 ]圖8是豎向(水平)限位軌道橫斷面圖
[0062]圖9是軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測電力供應(yīng)系統(tǒng)圖
[0063]圖10是軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測原理圖
[0064]圖11是軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)流程圖
[0065]其中:
[0066]1、鋼軌;2、水平鋼板;3、倒U型金屬槽;4、螺栓;5、豎向限位軌道;6、水平限位軌道；
7、輕質(zhì)滑塊;8、連接螺桿;9、水平安裝軌道；1、人工模擬有機道砟；11、內(nèi)側(cè)斜撐加勁；12、道砟；13、梁體；14、輸電塔；15、擋板；16、軌道數(shù)據(jù)采集設(shè)備；17、橋梁數(shù)據(jù)采集設(shè)備；18、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集設(shè)備；19、橋墩;20、電力傳輸設(shè)備；21、列車；22、傳感裝置;23、數(shù)據(jù)采集裝置；24、數(shù)據(jù)處理與分析裝置;25、數(shù)據(jù)管理裝置;26、四氟板。
【具體實施方式】
[0067]下面對本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容進一步說明，但并非對本發(fā)明實質(zhì)內(nèi)容的限制。
[0068]圖1是道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置圖；圖2是道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置側(cè)立面詳圖；圖3是豎向限位軌道內(nèi)側(cè)斜撐加勁構(gòu)造詳圖；圖4是水平鋼板與豎向限位軌道螺栓連接示意圖；圖5是豎向限位軌道與水平安裝軌道連接三維示意圖(輕質(zhì)滑塊)；圖6是豎向限位軌道與限位板連接俯視圖；圖7是水平安裝軌道構(gòu)造詳圖；圖8是豎向(水平)限位軌道橫斷面圖；圖9是軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測電力供應(yīng)系統(tǒng)圖；圖10是軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測原理圖；圖11是軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)流程圖
[0069]本實施例的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，包括用于鋪設(shè)在鋼軌I與道砟12之間作為固定基板的水平鋼板2，水平鋼板2沿水平向卡固于鋼軌I底部，水平鋼板2底部固接有處于道砟12內(nèi)并用于模擬道砟12豎向加速度的豎向加速度耦合檢測機構(gòu)以及固接于豎向加速度親合檢測機構(gòu)底部并用于模擬道昨12橫向加速度的橫向加速度親合檢測機構(gòu)。提供了加速度檢測裝置的豎向和水平向的道砟模擬軌道;豎向、橫向加速度耦合檢測機構(gòu)的連接方式簡潔;采用人工模擬有機道砟，真實模擬橋梁上的道砟形態(tài)并對加速度計起到保護作用;人工道砟可真實模擬實際道砟受力;檢測裝置的安裝、拆卸方式方便;實現(xiàn)軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測。具有裝拆方便、測量結(jié)果精度高、輕質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能一體化等優(yōu)點，可作為高精度傳感裝置應(yīng)用于軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)中；人工模擬有機道砟制作簡便，相同地質(zhì)條件下可循環(huán)利用，使結(jié)果更加符合道砟的真實受力，技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理、施工便利的檢測方法。
[0070]本實施例中，豎向加速度耦合檢測機構(gòu)包括沿豎向固接于水平鋼板2上的豎向限位軌道5、滑動連接于豎向限位軌道5上并沿水平向布置的水平安裝軌道9以及帶有加速度計并用于模擬道砟12加速度的人工模擬有機道砟10。人工模擬有機道砟10裝于水平安裝軌道9上。
[0071]本實施例中，豎向限位軌道5設(shè)有平行布設(shè)的兩根。水平安裝軌道9兩端分別滑動連接于兩根豎向限位軌道5上。兩根豎向限位軌道5之間通過內(nèi)側(cè)斜撐加勁11固接。
[0072]本實施例中，橫向加速度耦合檢測機構(gòu)包括沿水平向固接于豎向限位軌道5上的水平限位軌道6、滑動連接于水平限位軌道6上并沿水平向布置的水平安裝軌道9以及帶有加速度計并用于模擬道砟12加速度的人工模擬有機道砟10。人工模擬有機道砟10裝于水平安裝軌道9上。
[0073]本實施例中，水平限位軌道6設(shè)有平行布設(shè)的兩根。水平安裝軌道9兩端分別滑動連接于兩根水平限位軌道6上。兩根水平限位軌道6之間通過內(nèi)側(cè)斜撐加勁11固接。
[0074]本實施例中，豎向限位軌道5和/或水平限位軌道6由鋼板和L型角鋼焊接構(gòu)成。鋼板和/或L型角鋼端部預(yù)留有用于拆裝的預(yù)留螺栓孔。
[0075]本實施例中，豎向限位軌道5與水平限位軌道6通過輕質(zhì)滑塊7連接形成具有抗側(cè)剛度的整體構(gòu)件。
[0076]本實施例中，人工模擬有機道砟10采用3D掃描技術(shù)制作而成且內(nèi)置中空。加速度計放置于人工模擬有機道的內(nèi)置中空，以保護加速度計。
[0077]本實施例中，人工模擬有機道砟10通過高性能粘合劑固定于水平安裝軌道9上。
[0078]本實施例中，水平安裝軌道9兩端分別通過連接螺桿8固接有用于滑動連接的輕質(zhì)滑塊7。
[0079]本實施例中，輕質(zhì)滑塊7由塑料滑塊外包四氟板26制成。四氟板26外涂抹有用于減少滑動摩擦的硅脂潤滑油。
[0080]本實施例中，水平鋼板2上設(shè)有用于卡固鋼軌I的倒U型金屬槽3。水平鋼板2通過倒U型金屬槽3固接于鋼軌I底部。
[0081]本實施例的軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)，包括上述道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置。
[0082]本實施例中，包括傳感裝置22、數(shù)據(jù)采集裝置23、數(shù)據(jù)處理與分析裝置24以及數(shù)據(jù)管理裝置25。傳感裝置22與數(shù)據(jù)采集裝置23就近放置以排除信號干擾，數(shù)據(jù)采集裝置23、數(shù)據(jù)處理與分析裝置24以及數(shù)據(jù)管理裝置25之間通過無線傳輸實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速交互。
[0083]本實施例中，傳感裝置22由軌道數(shù)據(jù)采集設(shè)備16、橋梁數(shù)據(jù)采集設(shè)備17和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集設(shè)備18組成，以實現(xiàn)全方位監(jiān)測。
[0084]本實施例中，道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置裝配于軌道數(shù)據(jù)采集設(shè)備16內(nèi)。
[0085]本實施例中，供電裝置由線路中輸電塔14支撐的電力傳輸設(shè)備20提供。輸電塔14支撐于梁體13邊緣。
[0086]如圖1所示，本實施例的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，通過倒U型金屬槽3安裝在鋼軌I下方。豎向限位軌道5通過螺栓4與水平的倒U型金屬槽3相連。內(nèi)側(cè)斜撐加勁11通過焊接方式將左右豎向限位軌道5連成整體，保證道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置的剛度。水平限位軌道6同樣通過螺栓4與豎向限位軌道5相連。內(nèi)側(cè)斜撐加勁11通過焊接方式將左右水平限位軌道6連成整體。水平安裝軌道9通過兩側(cè)的輕質(zhì)滑塊7分別于豎向限位軌道5、水平限位軌道6相連。人工模擬有機道砟10通過高性能粘合劑固定于水平安裝軌道9上。加速度計放置人工模擬有機道砟1內(nèi)部。該道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置可以實現(xiàn)在特定方向的道砟加速度的檢測，能真實模擬道砟的受力狀態(tài)，提高檢測結(jié)果的可靠性。
[0087]如圖2所示，為道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置側(cè)立面圖，由倒U型金屬槽3、豎向限位軌道5及水平限位軌道6組成了 Z型檢測裝置，便于現(xiàn)場測試的安裝。
[0088]如圖3所示，為豎向限位軌道5內(nèi)側(cè)斜撐加勁11的構(gòu)造詳圖。本實施例中，豎向限位軌道5與內(nèi)側(cè)斜撐加勁11間通過焊接連接。焊接宜采用自動焊接或半自動焊接。采用的焊絲和相應(yīng)的焊劑應(yīng)與主體金屬力學(xué)性能相適應(yīng)，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。選用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)電弧螺栓焊用《圓柱頭焊釘》GB/T 10433規(guī)定的圓柱頭焊釘。
[0089]如圖4所示，為水平鋼板2與豎向限位軌道5通過螺栓4連接示意圖。本實施例中，水平鋼板2與豎向限位軌道5均設(shè)置螺栓預(yù)留孔，分為兩排兩列設(shè)置，螺栓采用M8?M10，螺栓間間距為3?5cm。在現(xiàn)在檢測中直接通過螺栓將兩個構(gòu)件組合，提高安裝效率，同時在運輸過程中便于攜帶。
[0090]如圖5和圖7所示，豎向限位軌道5與水平安裝軌道6通過輕質(zhì)滑塊7連接。輕質(zhì)滑塊7由塑料滑塊外包四氟板26制成，其邊長較空腔角鋼內(nèi)徑小5-10mm。輕質(zhì)滑塊7與水平安裝軌道6間通過連接螺桿固結(jié)，防止水平安裝軌道6轉(zhuǎn)動。安裝后通過硅脂潤滑油減小摩擦，保證水平安裝軌道在特定方向滑動的同時不至于產(chǎn)生過大的摩擦力，實現(xiàn)人工模擬有機道砟運動狀態(tài)的真實性，使結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0091]如圖6所示，為圖5的俯視圖。在角鋼和鋼板組成的豎向限位軌道5的缺口一側(cè)從上到下插入輕質(zhì)滑塊，完成水平安裝軌道9的嵌入。當(dāng)列車21荷載作用在鐵軌上時，水平安裝軌道9連同人工模擬有機道砟10發(fā)生相應(yīng)的位移。
[0092]如圖8所示，為豎向5(橫向6)限位軌道的橫斷面圖。構(gòu)件由普通鋼板和兩片L型角鋼通過焊接組成。焊接宜采用自動焊接或半自動焊接。采用的焊絲和相應(yīng)的焊劑應(yīng)與主體金屬力學(xué)性能相適應(yīng)，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。形成的空腔尺寸為6-8cm，且應(yīng)保證豎向限位軌道5空腔角鋼內(nèi)徑比輕質(zhì)滑塊7直徑大5-10mm，保證水平安裝軌道9在特定方向滑動的同時不至于產(chǎn)生過大的摩擦力。
[0093]如圖9所示，本實施例中，供電系統(tǒng)可以采用鐵路線路中由輸電塔14支撐的電力傳輸設(shè)備20，便于現(xiàn)場檢測，且保證供電穩(wěn)定性。擋板15設(shè)置于線路邊緣，放置道砟掉落。
[0094]如圖1O所示，本實施例中，軌道數(shù)據(jù)采集設(shè)備16主要包括:速度計、位移計、加速度計等，安裝于測試部位。橋梁數(shù)據(jù)采集設(shè)備17主要包括:應(yīng)變片、加速度計、拾振器等，設(shè)備放置于橋墩19墩頂上?；A(chǔ)數(shù)據(jù)采集設(shè)備18主要包括:加速度計，土壓力盒等，設(shè)備可放置于基礎(chǔ)頂面。當(dāng)列車21通過時，各部位傳感系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)無線傳送至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測。
[0095]如圖11所示，本實施例中，按照軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)流程圖的原理進行數(shù)據(jù)的交互傳輸。包括傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。為保證數(shù)據(jù)的可靠性，排除干擾因素，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)置于傳感系統(tǒng)附近，同時特殊部位的傳感器應(yīng)做好相應(yīng)的防水措施。
[0096]圖1為道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置圖。如圖1所示，當(dāng)列車21通過線路時，水平安裝軌道9可以在豎向限位軌道5和水平限位軌道6發(fā)生位移，從而實現(xiàn)在特定方向的道砟加速度的檢測，能真實模擬道砟的受力狀態(tài)，提高檢測結(jié)果的可靠性。
[0097]圖2為道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置側(cè)立面詳圖。如圖2所示，倒U型金屬槽3、豎向限位軌道5及水平限位軌道6組成的Z型檢測裝置，方便拆裝。
[0098]圖3為豎向限位軌道內(nèi)側(cè)斜撐加勁構(gòu)造詳圖。如圖3所示，當(dāng)列車21通過線路時，內(nèi)偵U斜撐加勁11保證加速度檢測裝置的剛度，使構(gòu)件能夠抵抗因上部列車21的蛇形運動、搖頭或溫度變化等對下部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的橫向力。
[0099]圖4為水平鋼板與豎向限位軌道螺栓連接示意圖。如圖4所示，在水平鋼板2側(cè)面和豎向限位軌道5背面預(yù)留螺栓孔，現(xiàn)場測試時可以直接通過螺栓形成整體。
[0100]圖5為豎向限位軌道與水平安裝軌道連接三維示意圖(輕質(zhì)滑塊)。如圖5所示，當(dāng)列車21通過線路時，因豎向限位軌道5與輕質(zhì)滑塊7之間存在5-10_間隙，故水平安裝軌道9隨受力狀態(tài)的變化產(chǎn)生位移。
[0101]圖6為豎向限位軌道與水平安裝軌道連接俯視圖。如圖6所示，豎向限位軌道5與水平限位軌道6之間預(yù)留螺栓孔，現(xiàn)場測試時直接通過螺栓實現(xiàn)拆裝操作，有效提高工作效率。
[0102]圖7為水平安裝軌道構(gòu)造詳圖。如圖7所示，豎向限位軌道5與水平安裝軌道6通過輕質(zhì)滑塊7連接。水平安裝軌道6與輕質(zhì)滑塊7之間通過連接螺桿固結(jié)，防止水平安裝軌道6的轉(zhuǎn)動，保證水平安裝軌道9在特定方向滑動的同時不至于產(chǎn)生過大的摩擦力。
[0103]圖8為豎向(水平)限位軌道橫斷面圖。如圖8所示，構(gòu)件由普通鋼板和兩片L型角鋼通過焊接組成。當(dāng)列車21通過線路時，上述空腔軌道為水平安裝軌道9的運動提供了方向的限制。
[0104]圖9為軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測電力系統(tǒng)原理圖。如圖10所示，供電系統(tǒng)可以采用鐵路線路中的電力傳輸設(shè)備20。電力傳輸設(shè)備20由輸電塔14支撐，輸電塔14支撐于梁體13邊緣。
[0105]圖10為軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測原理圖。如圖9所示，當(dāng)列車21通過線路時，軌道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)16、橋梁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)17、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)18通過傳感器將電壓或電流信號傳送至數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號通過無線傳輸系統(tǒng)送至數(shù)字處理與分析系統(tǒng)，在Internet上面實現(xiàn)橋梁數(shù)據(jù)的共享，完成軌道-橋梁-基礎(chǔ)的一體化檢測。
[0106]圖11為軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)流程圖。如圖11所示，軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)主要包括傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)四個部分。系統(tǒng)首先將實測橋體的橫向、縱向電壓信號通過有線傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。通過信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備以及計算機等將傳感器輸出的各種信號進行調(diào)理、采集、傳輸和存儲，然后基于無線傳輸系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號傳送至數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)中心。最終數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以利用Internet共享數(shù)據(jù)信息，發(fā)現(xiàn)橋梁問題并作出決策。
[0107]本發(fā)明的軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測方法，制作及安裝步驟如下:
[0108]道砟加速度檢測裝置制作包括以下步驟:
[0109](I)根據(jù)線路鋼軌斷面形狀預(yù)制帶有倒U形金屬槽的水平金屬板，使之能夠在鋼軌下方固定。
[0110](2)制作由鋼板和L型角鋼組成的中空軌道，豎向軌道與橫向軌道獨立制作，橫截面相同。
[0111](3)制作限位板，限位板兩側(cè)伸出連接鋼筋與輕質(zhì)滑塊相連，形成整體。
[0112](4)應(yīng)用3D掃描、三維成像技術(shù)結(jié)合散體分析軟件模擬與服役橋梁形態(tài)接近的道砟塊，利用有機纖維材料制作空心人工模擬道砟塊，將加速度計放入其中，通過預(yù)留孔洞引出數(shù)據(jù)線。
[0113]制作橫豎向限位軌道操作要點如下:
[0114](I)制作軌道鋼板宜采用厚度為5-10mm的Q235鋼、Q345鋼，其質(zhì)量應(yīng)分別符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 700和《低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T1591的規(guī)定。
[0115](2)鋼板與角鋼間焊接宜采用自動焊接或半自動焊接，采用的焊絲和相應(yīng)的焊劑應(yīng)與主體金屬力學(xué)性能相適應(yīng)，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
[0116](3)選用符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)電弧螺栓焊用《圓柱頭焊釘》GB/T 10433規(guī)定的圓柱頭焊釘。
[0117](4)在橫豎向限位板端部設(shè)置節(jié)點板，其上打兩行兩列孔洞(與連接螺栓尺寸相匹配)。
[0118]制作水平安裝軌道操作要點如下:
[0119](I)水平安裝軌道與連接螺桿間采用焊接形式，采用的焊絲和相應(yīng)的焊劑應(yīng)與主體金屬力學(xué)性能相適應(yīng)，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
[0120](2)輕質(zhì)滑塊內(nèi)部材料為輕質(zhì)塑料，外包四氟板，減小與橫豎向限位軌道間的摩擦力。
[0121](3)制作水平安裝軌道兩側(cè)的輕質(zhì)滑塊時其直徑要比限位軌道空腔尺寸小5mm，為水平安裝軌道的運動提供空間，安裝后通過硅脂潤滑油減小摩擦力。
[0122]制作人工模擬有機道砟注意事項如下:
[0123](I)人工模擬道砟塊采用的有機纖維材料需符合國家標(biāo)準(zhǔn)，并具有與實際道砟相近的剛度和強度。
[0124](2)人工模擬道砟塊與水平安裝軌道間涂結(jié)構(gòu)膠固定，所述結(jié)構(gòu)膠為滿足《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》(JTG/T J22-2008)粘貼鋼板或型鋼用膠粘劑安全性能指標(biāo)的A級膠。
[0125](3)制作人工模擬道砟塊時將加速度計放置于中間，在人工模擬道砟塊側(cè)面開孔(直徑1mm)，將加速度計的數(shù)據(jù)線經(jīng)由此孔引出。
[0126]安裝道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置的固定構(gòu)件，其操作要點:
[0127](I)鐵路運營的天窗期間，將鋼軌(準(zhǔn)備安裝加速度測試裝置處)下方的道砟進行清理。
[0128](2)通過倒U形金屬槽裝置將水平鋼板固定在鋼軌下方。
[0129]安裝豎向與水平限位軌道，其操作要點:
[0130](I)首先連接豎向限位軌道，將兩個軌道通過螺栓與上方的水平鋼板連接，通過螺栓的微調(diào)作用將其固定在豎直平面內(nèi)。
[0131](2)將豎向限位板兩側(cè)輕質(zhì)滑塊由L型角鋼組成的空腔接入豎向限位軌道，上下移動限位板，調(diào)整其位置。
[0132](3)連接水平限位軌道，將兩個軌道通過螺栓與豎向限位軌道的節(jié)點板連接，通過螺栓的微調(diào)作用將其固定在水平面內(nèi)。
[0133](4)將水平限位板兩側(cè)輕質(zhì)滑塊由L型角鋼組成的空腔接入水平限位軌道，水平移動限位板，調(diào)整其位置。
[0134](5)安裝端部鋼板。
[0135]安裝軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)，其操作要點:
[0136](I)布置安裝軌道測試系統(tǒng)，如本發(fā)明的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置及常用的拾振器等，將數(shù)據(jù)采集設(shè)備放置于附近相應(yīng)位置，進行防水處理。
[0137](2)布置安裝橋梁測試系統(tǒng)，如位移計、拾振器等，將數(shù)據(jù)采集設(shè)備放置于附近相應(yīng)位置，進行防水處理。
[0138](3)布置安裝基礎(chǔ)測試系統(tǒng)，如安裝土壓力盒，粘貼應(yīng)變片等，將數(shù)據(jù)采集設(shè)備放置于附近相應(yīng)位置，進行防水處理。
[0139](4)在軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)的不同部位安裝無線傳輸設(shè)備，將儀器所測得數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)交換機制傳輸至橋面上數(shù)據(jù)儲存裝置，供檢測人員分析與處理。
[0140]本發(fā)明提供了一種道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置及軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)。該種檢測方法可以大幅提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性的同時，提升檢測工作安全性，實現(xiàn)檢測不中斷交通，快速方便，減少人工成本，是一種技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理、施工便利的有效檢測方法。
[0141]本發(fā)明裝置優(yōu)勢在于:①提供了加速度檢測裝置的豎向限位軌道;②提供了加速度檢測裝置的水平限位軌道;③豎向、橫向限位裝置間的連接方式簡潔;④采用人工模擬有機道砟，真實模擬橋梁上的道砟形態(tài)并對加速度計起到保護作用;⑤橫豎向限位軌道與水平安裝板間采用輕質(zhì)滑塊連接，保證滑動同時不會產(chǎn)生過大摩擦;⑥制作道砟材料可真實模擬實際道砟受力；⑦檢測裝置的安裝、拆卸方式方便;⑧實現(xiàn)軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測。
[0142]對于我國目前的有砟軌道鐵路橋梁，軌道-橋梁-基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在長期運營過程中出現(xiàn)碳化、銹蝕、裂縫等缺陷，影響軌道-橋梁-基礎(chǔ)的動力性能，同時伴隨鐵路通行量的增大、軸重增加，鐵路橋梁設(shè)計規(guī)范在不斷更新?lián)Q代，這必然要求對既有的軌道-橋梁-基礎(chǔ)進行準(zhǔn)確，高效的檢測，及時掌握軌道-橋梁-基礎(chǔ)的技術(shù)狀況和承載能力，進而確保橋梁和軌道安全正常營運。故而進行軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測意義重大:
[0143](I)評估軌道-橋梁-基礎(chǔ)性能:通過測定軌道-橋梁-基礎(chǔ)損傷狀況和程度、評估結(jié)構(gòu)真實承載能力，根據(jù)現(xiàn)行列車的荷載等級判定是否需要加固。
[0144](2)驗證設(shè)計計算理論:通過對大量既有軌道-橋梁-基礎(chǔ)的檢測評估，可積累大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)，進而驗證設(shè)計計算理論的實踐性及可靠性，從中發(fā)現(xiàn)問題，改進結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)設(shè)計理論。
[0145](3)預(yù)測軌道-橋梁-基礎(chǔ)剩余壽命:通過檢測數(shù)據(jù)中損傷程度進行計算，評定其剩余承載能力，應(yīng)用損傷理論及動態(tài)可靠度理論，完成既有軌道-橋梁-基礎(chǔ)剩余壽命的預(yù)測，為有關(guān)部門提供理論支撐。
[0146](4)建立完善的軌道-橋梁-基礎(chǔ)評估數(shù)據(jù)庫:通過檢測、評估及加固等工作，收集和累計軌道-橋梁-基礎(chǔ)使用資料。這是對軌道-橋梁-基礎(chǔ)科學(xué)管理和維護、保證其良好工作狀態(tài)的必要條件，方便以后更好的養(yǎng)護、管理，并為今后養(yǎng)護、加固與維修提供指導(dǎo)。
[0147]軌道-橋梁-基礎(chǔ)檢測中就檢測內(nèi)容而言主要包括對其外觀檢查(如基礎(chǔ)與墩臺沉降變位檢查、裂縫長度寬度檢查、橋面系結(jié)構(gòu)狀況檢查等)和材料檢測(主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度、彈模測定、碳化情況測定等)；常規(guī)檢測方法主要有靜載試驗、動載試驗(安裝拾振器、位移計、加速度計，粘貼應(yīng)變片、連接測速線、埋置土壓力盒等，通過傳輸線將數(shù)據(jù)傳輸至測試儀器，最后依靠人工完成檢測)及無損檢測(超聲脈沖法、沖擊回波法、紅外成像法等)，本發(fā)明主要針對靜態(tài)及動態(tài)檢測方法進行改進，軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化監(jiān)測系統(tǒng)可以大幅提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性的同時，提升檢測工作安全性，實現(xiàn)檢測不中斷交通，快速方便，減少人工成本，是一種技術(shù)上可靠、經(jīng)濟上合理、施工便利的有效檢測方法。
[0148]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的保護范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所做的等效結(jié)構(gòu)變換，或者直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，包括用于鋪設(shè)在鋼軌(I)與道砟(12)之間作為固定基板的水平鋼板(2)，其特征在于，水平鋼板(2)沿水平向卡固于鋼軌(I)底部，水平鋼板(2)底部固接有處于道砟(I2)內(nèi)并用于模擬道砟(12)豎向加速度的豎向加速度耦合檢測機構(gòu)以及固接于豎向加速度親合檢測機構(gòu)底部并用于模擬道昨(12)橫向加速度的橫向加速度親合檢測機構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，其特征在于，豎向加速度耦合檢測機構(gòu)包括沿豎向固接于水平鋼板(2)上的豎向限位軌道(5)、滑動連接于豎向限位軌道(5)上并沿水平向布置的水平安裝軌道(9)以及帶有加速度計并用于模擬道砟(12)加速度的人工模擬有機道砟(10);人工模擬有機道砟(10)裝于水平安裝軌道(9)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，其特征在于，豎向限位軌道(5)設(shè)有平行布設(shè)的兩根，水平安裝軌道(9)兩端分別滑動連接于兩根豎向限位軌道(5)上；兩根豎向限位軌道(5)之間通過內(nèi)側(cè)斜撐加勁(11)固接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，其特征在于，橫向加速度耦合檢測機構(gòu)包括沿水平向固接于豎向限位軌道(5)上的水平限位軌道(6)、滑動連接于水平限位軌道(6)上并沿水平向布置的水平安裝軌道(9)以及帶有加速度計并用于模擬道砟(12)加速度的人工模擬有機道砟(I O);人工模擬有機道砟(I O)裝于水平安裝軌道(9)上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，其特征在于，水平限位軌道(6)設(shè)有平行布設(shè)的兩根，水平安裝軌道(9)兩端分別滑動連接于兩根水平限位軌道(6)上；兩根水平限位軌道(6)之間通過內(nèi)側(cè)斜撐加勁(11)固接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，其特征在于，豎向限位軌道(5)和/或水平限位軌道(6)由鋼板和L型角鋼焊接構(gòu)成，鋼板和/或L型角鋼端部預(yù)留有用于拆裝的預(yù)留螺栓孔。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，其特征在于，豎向限位軌道(5)與水平限位軌道(6)通過輕質(zhì)滑塊(7)連接形成具有抗側(cè)剛度的整體構(gòu)件。8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置，其特征在于，人工模擬有機道砟(10)采用3D掃描技術(shù)制作而成且內(nèi)置中空，加速度計放置于人工模擬有機道的內(nèi)置中空，以保護加速度計;或者人工模擬有機道砟(10)通過高性能粘合劑固定于水平安裝軌道(9)上;或者水平安裝軌道(9)兩端分別通過連接螺桿(8)固接有用于滑動連接的輕質(zhì)滑塊(7);或者輕質(zhì)滑塊(7)由塑料滑塊外包四氟板(26)制成，四氟板(26)外涂抹有用于減少滑動摩擦的硅脂潤滑油；或者水平鋼板(2)上設(shè)有用于卡固鋼軌(I)的倒U型金屬槽(3)，水平鋼板(2)通過倒U型金屬槽(3)固接于鋼軌(I)底部。9.一種軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至12中任一項所述的道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軌道-橋梁-基礎(chǔ)一體化檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括傳感裝置(22)、數(shù)據(jù)采集裝置(23)、數(shù)據(jù)處理與分析裝置(24)以及數(shù)據(jù)管理裝置(25)，傳感裝置(22)與數(shù)據(jù)采集裝置(23)就近放置以排除信號干擾，數(shù)據(jù)采集裝置(23)、數(shù)據(jù)處理與分析裝置(24)以及數(shù)據(jù)管理裝置(25)之間通過無線傳輸實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速交互;或者傳感裝置(22)由軌道數(shù)據(jù)采集設(shè)備(16)、橋梁數(shù)據(jù)采集設(shè)備(17)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集設(shè)備(18)組成，以實現(xiàn)全方位監(jiān)測；或者道砟橫豎向加速度耦合檢測裝置裝配于軌道數(shù)據(jù)采集設(shè)備(16)內(nèi)；或者供電裝置由線路中輸電塔(14)支撐的電力傳輸設(shè)備(20)提供，輸電塔(14)支撐于梁體(13)邊緣。
【文檔編號】G01M99/00GK105841990SQ201610324072
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】吳玲玉, 余志武, 談遂, 毛建鋒, 金城, 李海燕
【申請人】中南大學(xué), 高速鐵路建造技術(shù)國家工程實驗室