專利名稱：高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，特別涉及一種高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，我國(guó)大規(guī)模建設(shè)了高速鐵路，由于高速鐵路所經(jīng)區(qū)域幅員遼闊、地形復(fù)雜、氣候多變，并且運(yùn)營(yíng)具有高穩(wěn)定性、高平順性、高舒適性、高安全性等的要求，因此對(duì)路基穩(wěn)定性要求極高。路基是承受高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)重量和列車荷載的基礎(chǔ)，也是最容易受到自然環(huán)境變化影響的環(huán)節(jié)，因此在高速鐵路的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，科學(xué)合理的運(yùn)用路基沉降監(jiān) 測(cè)技術(shù)是保證高鐵安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。目前，我國(guó)的路基沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有兩大類一種是基于高速鐵路所經(jīng)過(guò)地區(qū)的土 (或巖石)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)來(lái)獲取路基土 (或巖石)的參數(shù)，同時(shí)選取計(jì)算模型來(lái)計(jì)算路基的沉降；另一種是通過(guò)對(duì)路基所在地埋設(shè)沉降板、基點(diǎn)樁等措施獲取的實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以獲得沉降規(guī)律，從而得到路基沉降量。但是這些方法不能全天候?qū)崟r(shí)的獲取沉降數(shù)據(jù)，而且需要長(zhǎng)期大量的人工逐點(diǎn)測(cè)量，所需費(fèi)用較高，得到的結(jié)果誤差較大。雖然高速鐵路的路基一般都經(jīng)過(guò)極其嚴(yán)格的處理并采取一定的沉降預(yù)測(cè)措施，但是特殊情況下特殊地段路基沉降的突發(fā)性仍然對(duì)高鐵的運(yùn)營(yíng)構(gòu)成極大的安全隱患并造成大量的安全事故，如2009年7月7日至8日，石太客運(yùn)專沿線普降暴雨，部分地段路基突然嚴(yán)重下沉，運(yùn)行車輛晃車嚴(yán)重，嚴(yán)重影響鐵路正常運(yùn)輸秩序、危害行車安全，2011年7月15日號(hào)稱亞洲第一大高鐵站的南京南站由于路基嚴(yán)重下沉，對(duì)高鐵的正常運(yùn)營(yíng)造成嚴(yán)重的安全隱患。國(guó)家安全監(jiān)管局局長(zhǎng)王德學(xué)曾將“路基沉降、軌道平整性”列為高鐵潛在風(fēng)險(xiǎn)的頭名，由于高鐵高鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)速達(dá)300km/h，一旦路基沉降超過(guò)安全限度，輕則鐵路軌道變形，嚴(yán)重的情況下，將導(dǎo)致火車出軌，造成嚴(yán)重的人員傷亡。因此非常有必要在高速鐵路上安裝一套路基沉降監(jiān)測(cè)裝置，在不同季節(jié)、不同地理?xiàng)l件、甚至在極端天氣下(如暴雨、大風(fēng)、大雪、地震等)可以實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)高鐵路基的沉降變化，能夠及時(shí)的對(duì)行駛的列車發(fā)出安全警報(bào)，從而可以確保列車減速或改變行車線路，避免特大事故的發(fā)生。一般沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都受制于天氣、氣溫、地形、人工誤差等因素的影響，不能及時(shí)準(zhǔn)確的反映路基的最新?tīng)顩r，很難對(duì)行車安全提供保障。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)路基沉降不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，提出了一種高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)自然災(zāi)害多發(fā)路段的路基進(jìn)行實(shí)時(shí)沉降監(jiān)測(cè)的方法來(lái)判斷，路基是否發(fā)生不均勻沉降或沉降過(guò)大等現(xiàn)象，由此發(fā)出安全警報(bào)，它可以有效的為高速鐵路的運(yùn)營(yíng)提供安全保障，避免特大事故的發(fā)生。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括無(wú)線感應(yīng)器、無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、警報(bào)器，無(wú)線感應(yīng)器置于在高速鐵路沉降板上，無(wú)線感應(yīng)器將測(cè)試信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送出，無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收并轉(zhuǎn)換信號(hào)后送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分析處理數(shù)據(jù)后，輸出報(bào)警信號(hào)到警報(bào)器，警報(bào)器報(bào)警。所述無(wú)線感應(yīng)器測(cè)試信號(hào)為路基沉降量和角度偏移量。所述無(wú)線感應(yīng)器內(nèi)部包含位移器、角度偏移器、干電池電源和信號(hào)收發(fā)器。所述無(wú)線感應(yīng)器在每塊沉降板上放置一個(gè)，一個(gè)區(qū)域的數(shù)個(gè)無(wú)線感應(yīng)器信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送入一個(gè)無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器中。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，能夠及時(shí)的將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)路段的路基沉降信息發(fā)送到鐵路指揮部門，確保列車安全運(yùn)行，其操作簡(jiǎn)單易行，造價(jià)低，可長(zhǎng)期使用，精確度高，在實(shí)際環(huán)境中安裝方便，更重要的是提供的信息及時(shí)準(zhǔn)確，能夠有效的為在各種自然環(huán)境變化復(fù)雜路段內(nèi)行駛的列車提供安全保障，具有廣泛的實(shí)用性。

圖I為本實(shí)用新型高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖。
具體實(shí)施方式
高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包括無(wú)線感應(yīng)器I、無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器2、計(jì)算機(jī)3、警報(bào)器4，無(wú)線感應(yīng)器將測(cè)試信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送出，無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器2接收并轉(zhuǎn)換信號(hào)后送入計(jì)算機(jī)3，計(jì)算機(jī)3計(jì)算、比較、分析數(shù)據(jù)后，如有故障送出報(bào)警信號(hào)到警報(bào)器4，工作人員5接收到報(bào)警后通知列車6或報(bào)警器直接將信號(hào)送到列車6。如圖2所示監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖，首先在所監(jiān)測(cè)路段內(nèi)的沉降板上安裝無(wú)線感應(yīng)器1，每個(gè)沉降板上放置一個(gè)無(wú)線感應(yīng)器1，然后建設(shè)一個(gè)專門安放無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器2的工作臺(tái)8，轉(zhuǎn)換器2將收集匯總整個(gè)區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)7所測(cè)的及時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)送給鐵路部門工作室內(nèi)的計(jì)算機(jī)3，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)3編好的程序計(jì)算得到整個(gè)區(qū)域內(nèi)路基沉降量和角度變化量，從而判斷所監(jiān)測(cè)路段內(nèi)行駛列車6的安全性，工作人員5將根據(jù)具體情況對(duì)行駛的列車發(fā)出命令。安置無(wú)線感應(yīng)器1，為了測(cè)得路基沉降量和角度偏移量，在高速鐵路沉降板上安置無(wú)線感應(yīng)器1，其內(nèi)部包含位移器、角度偏移器、干電池電源和信號(hào)收發(fā)器，將無(wú)線感應(yīng)器安置于需要監(jiān)控的沉降板上，調(diào)試好相對(duì)位置和無(wú)線信號(hào)。無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器2安置于特定的工作臺(tái)8，接收監(jiān)控區(qū)域內(nèi)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)7的無(wú)線信號(hào)，匯總后將無(wú)線電信號(hào)傳至鐵路指揮部門工作室內(nèi)的計(jì)算機(jī)3。計(jì)算機(jī)3按已編好的程序在以往實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上根據(jù)所測(cè)點(diǎn)的變化量計(jì)算分析得出該時(shí)刻區(qū)域內(nèi)路段的路基沉降量，并顯示此段時(shí)間內(nèi)沉降量隨時(shí)間變化的規(guī)律，當(dāng)沉降量的變化率超過(guò)安全極限值或者發(fā)生急劇變化時(shí)，計(jì)算機(jī)3將自動(dòng)啟動(dòng)警報(bào)器4。同時(shí)所測(cè)點(diǎn)的角度偏移變化量也會(huì)傳送給計(jì)算機(jī)3，按已編好的程序計(jì)算分析所測(cè)區(qū)域內(nèi)路基的變化，當(dāng)偏移量超過(guò)安全極限值時(shí)，計(jì)算機(jī)3也將啟動(dòng)警報(bào)器4。警報(bào)器4響，提醒高速鐵路指揮部門的工作人員在該路段路基出現(xiàn)破壞，及時(shí)安排就近相關(guān)部門人員去實(shí)地核查，同時(shí)通知該路段高速行駛的列車減速或改變行車路線。一般高鐵路基沉降不均勻或過(guò)大發(fā)生的原因路段地質(zhì)缺陷，地下水的過(guò)分開(kāi)采，連日暴雨的沖刷，泥石流和滑坡的發(fā)生等。多數(shù)情況下路基沉降的發(fā)生具有突發(fā)性，會(huì)引起預(yù)埋設(shè)工作基點(diǎn)樁的位移變化、地表的沉降、地表水平位移變化以及地下土體水平位移等土體異常變化現(xiàn)象，此時(shí)安置的無(wú)線感應(yīng)器與沉降板的相對(duì)位移發(fā)生改變，同時(shí)感應(yīng)器所處地面也會(huì)發(fā)生傾斜，此時(shí)所監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的感應(yīng)器均發(fā)生相對(duì)變化，無(wú)線感應(yīng)器I將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)7的變化參數(shù)傳輸至無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器2，轉(zhuǎn)換器2匯總后傳送給計(jì)算機(jī)3，計(jì)算機(jī)3按編訂好的程序?qū)⒂?jì)算出此時(shí)整個(gè)區(qū)域內(nèi)路基沉降的大小和所測(cè)點(diǎn)角度的變化，并畫出此段時(shí)間內(nèi)地基沉降變化曲線。若在某時(shí)刻監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的路基沉降量或角度發(fā)生突然變 化，說(shuō)明此區(qū)域內(nèi)的路基已經(jīng)不適合列車行駛或是已受到滑坡、泥石流、洪水等自然災(zāi)害的嚴(yán)重破壞。計(jì)算機(jī)3將會(huì)按已編好的程序設(shè)置，自動(dòng)啟動(dòng)警報(bào)器4，將危險(xiǎn)信息傳送至正在通過(guò)的列車。由于高速鐵路所通過(guò)的區(qū)域范圍很大并且地質(zhì)條件復(fù)雜，可以在氣候變化復(fù)雜區(qū)域和災(zāi)害多發(fā)區(qū)的路段專門設(shè)置路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)該路段路基的變化，確保列車高速通過(guò)時(shí)的安全。
權(quán)利要求1.一種高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括無(wú)線感應(yīng)器、無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、警報(bào)器，無(wú)線感應(yīng)器置于在高速鐵路沉降板上，無(wú)線感應(yīng)器將測(cè)試信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送出，無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收并轉(zhuǎn)換信號(hào)后送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分析處理數(shù)據(jù)后，輸出報(bào)警信號(hào)到警報(bào)器，警報(bào)器報(bào)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線感應(yīng)器測(cè)試信號(hào)為路基沉降量和角度偏移量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線感應(yīng)器內(nèi)部包含位移器、角度偏移器、干電池電源和信號(hào)收發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線感應(yīng)器安裝至所埋設(shè)的沉降板上，每個(gè)沉降板上放置一個(gè)無(wú)線感應(yīng)器，監(jiān)測(cè)該點(diǎn)的路基沉降量和角度偏移量，一個(gè)區(qū)域的數(shù)個(gè)無(wú)線感應(yīng)器信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送入一個(gè)無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高鐵路基沉降無(wú)線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括無(wú)線感應(yīng)器、無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、警報(bào)器，無(wú)線感應(yīng)器置于在高速鐵路沉降板上，無(wú)線感應(yīng)器將測(cè)試信號(hào)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送出，無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收并轉(zhuǎn)換信號(hào)后送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分析處理數(shù)據(jù)后，輸出報(bào)警信號(hào)到警報(bào)器，警報(bào)器報(bào)警。能夠及時(shí)的將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)路段的路基沉降信息發(fā)送到鐵路指揮部門，確保列車安全運(yùn)行，其操作簡(jiǎn)單易行，造價(jià)低，可長(zhǎng)期使用，精確度高，在實(shí)際環(huán)境中安裝方便，更重要的是提供的信息及時(shí)準(zhǔn)確，能夠有效的為在各種自然環(huán)境變化復(fù)雜路段內(nèi)行駛的列車提供安全保障，具有廣泛的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G01C5/00GK202433017SQ20122002862
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月29日
發(fā)明者代明星, 任旭凱, 吳丹丹, 索曉航, 陳思宇, 陳有亮 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)