运营轨道竖向位移自动化监测系统

摘要

本发明涉及地铁轨道施工技术领域，为提供一种监测地铁轨道竖向位移的设计装置，为达到上述目的，本发明采取的技术方案是，运营轨道竖向位移自动化监测系统，由设在地铁轨道纵向结构上的电子水平尺和随电子水平尺就近安装在地铁轨道侧壁上的数据自动采集器，以及主控计算机组成；电子水平尺的输出信号用电缆接到就近的数据采集器上，数据采集器与主控计算机相连。本发明主要应用于地铁轨道施工。

说明书

技术领域

本发明涉及地铁轨道施工技术领域，具体讲，涉及运营轨道竖向位移自动化监测系统。

背景技术

随着地铁交通的发展，很多区段近年来发生了竖向不平顺超标，甚至影响到了轨道的竖 向稳定性。鉴于我国在轨道竖向稳定性研究方面有所缺失，这项研究工作的必要性也日趋紧 迫。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种监测地铁轨道竖向位移的设计装置，为达到 上述目的，本发明采取的技术方案是，运营轨道竖向位移自动化监测系统，由设在地铁轨道 纵向结构上的电子水平尺和随电子水平尺就近安装在地铁轨道侧壁上的数据自动采集器，以 及主控计算机组成；电子水平尺的输出信号用电缆接到就近的数据采集器上，数据采集器与 主控计算机相连。

电子水平尺的核心部分是一个电解质倾斜传感器，上述电解质倾斜传感器安装在一支空 心的直尺内，就构成了电子水平尺；用锚栓安装在地铁轨道道床即结构物上；将倾角传感器 调零，并锁定在该位置；结构物的沉降会改变梁的倾角，沉降量按公式d＝L(sin1-sin0) 算出；此处，L是梁的长度；1是现时倾角值；0是初始倾角值。

包括有一系列电水平尺首尾相接地安装在地铁轨道纵向上的地铁轨道结构上，形成“尺 链”，用于得出“尺链”范围内的竖向位移曲线。

本发明的技术特点及效果：

本发明通过电子水平尺的设置，系统工作时数据的采集时间间隔可以在主控计算机上控 制和修改；每采集一次数据，就立刻计算处理，并把采集的结果用图形或表格在屏幕上显示 出来；因而本发明实现了对地下施工纵剖面影响竖向位移自动化监测。

附图说明

图1装有电解质倾斜传感器的电子水平尺实物照片。

图2装有电解质倾斜传感器的电子水平尺。

图3用电子水平尺监测竖向位移的工作原理和差异沉降曲线。

具体实施方式

子牙河南路下沉工程施工开挖过程中，根据理论分析及经验数据表明，由于土体卸载作 用，下方地铁1号线地铁轨道的扰动影响将主要表现为地铁轨道的竖向位移及地铁轨道结构 的不均匀受力。为实时监测地铁1号线地铁轨道的竖向位移情况，采用电子水平尺对地铁轨 道纵剖面竖向位移进行自动化监测。通过采集器自动采集监测数据，为地铁一号线地铁轨道 的安全运营提供实测数据。

地铁1号线地铁轨道竖向位移的自动化监测

(1)原理：利用测量地铁轨道倾斜的仪器电子水平尺，将它们多个连用，以监测地铁轨道纵 剖面的竖向位移。

(2)特殊性

由于受地铁1号线地铁轨道运营时间的限制，很难长时间进行连续的人工测量，为确保其 安全，确定在监测范围内采用美国SLOPE INDICATOR公司的电子水平尺及相应的CR系列数据自 动采集器组成的竖向位移自动监测系统，进行实时监控。

(3)仪器构造

EL BEAM是美国SLOPE INDICATOR公司推出的测量物体倾斜(即两点间高差)的仪器。

电子水平尺的核心部分是一个电解质倾斜传感器(图1、图2)。它是利用电解质来进行 水平偏差(即倾斜角)测量的仪器，它的显著特点是测角的灵敏度很高，可达1秒(相当于 在1米的直尺上由于两端有5微米高差形成的倾角)，而且有极好的稳定性。

将上述电解质倾斜传感器(组件)安装在一支空心的刚性直尺内，就构成了电子水平尺 (EL Beam)。使用时电子水平尺可以单支安装，也可以将多支电水平尺的首尾相连，形成一 个“尺链”，在监测区段内沿待测方向展开安装。

(4)工作原理

电子水平尺的核心部分是一个电解质倾斜传感器，其测量倾斜角的灵敏度高达1秒。将 上述电解质倾斜传感器安装在一支空心的直尺内，就构成了电子水平尺(EL Beam Sensor)。 尺身长度可根据需要设定，用锚栓安装在地铁轨道道床(结构物)上。接着将倾角传感器调 零，并锁定在该位置。道床(结构物)的沉降会改变梁的倾角，沉降量(d)可按公式“L(sin1- sin0)”算出。此处，L是梁的长度；1是现时倾角值；0是初始倾角值。若将一系列电水平 尺首尾相接地安装在地铁轨道纵向上的地铁轨道结构上，形成上述的所谓“尺链”，就可得出 “尺链”范围内的竖向位移曲线。其原理可见图3。

(5)自动采集

电子水平尺中的电解质倾斜传感器能根据倾角的变化输出相应比例的电压信号。将“尺 链”上各个电解质倾斜传感器输出的信号均接到一台CR系列数据自动采集器上，就可按设定 的时间间隔(可调整的范围为几秒到几小时，一般可取一小时)对所有接入的传感器进行一 次采样读数。每次采样读数所得的数据暂存在采集器内供定期处理，还可通过电缆直接从采 集器输送到一台计算机中，在计算机内按预先设定的程序将电压信号换算成倾角角度，再根 据尺体的长度(L)计算出沉降量di(“i”表示尺链中第i支尺)，利用矢量相加的方法可 以得到尺链范围内的实时竖向位移曲线(图3)。

(6)监测系统的组成

竖向位移自动监测系统由设在地铁轨道纵向结构上的电子水平尺和随电子水平尺就近安 装在地铁轨道侧壁上的CR系列数据自动采集器，以及设在最近工地办公室内主控计算机组 成。

各支电子水平尺的输出信号用电缆接到就近的数据采集器上，数据采集器用一根RS232 接口的信号电缆与主控计算机相连(也可采用无线网络连接方式)。主控计算机设在就近的工 地办公室内(根据现场条件确定)。沉降自动监测系统一经设定可以自动工作，但亦可在任何 时间由操作人员改成手动控制。

主控计算机内装有专门的控制软件，完成数据的传输、整理计算、存盘和实时显示监测 图形等功能。

系统工作时数据的采集时间间隔可以在主控计算机上控制和修改。实际中可采用15分钟 的间隔，自动对所有电子水平尺进行一次数据采集就可以满足要求。每采集一次数据，就立 刻计算处理，并把采集的结果用图形或表格在屏幕上显示出来。

利用软件提前设置地铁轨道的竖向位移控制标准，一旦实际变形超过此范围，本系统有 自动提醒和报警功能。