[發(fā)明專利]大跨度軌道交通橋梁損傷檢測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810038193.4
• 申請日: 2008-05-29
• 公開（公告）號: CN101281116A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜新光;金先龍;陳向東;李淵印;鄧榮兵
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01M7/00;G06F19/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1、一種大跨度軌道交通橋梁損傷檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)，其中：

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)負(fù)責(zé)檢測軌道交通車輛通過大跨度橋梁時的振動情況，并采集動力響應(yīng)信號傳輸給數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)檢測到的橋梁動力響應(yīng)信號，結(jié)合動力學(xué)分析計算得到的橋梁模擬動載響應(yīng)信號實現(xiàn)橋梁的損傷識別，通過圖形界面和數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)用戶對系統(tǒng)的操作和數(shù)據(jù)管理，并通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)本地計算機(jī)與遠(yuǎn)程計算機(jī)的通訊。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度軌道交通橋梁損傷檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，包括：傳感器模塊、信號調(diào)理模塊、信號采集模塊，其中：

傳感器模塊采用加速度傳感器，用于測量軌道車輛通過時橋梁的垂向振動加速度，其布設(shè)方式為沿橋梁縱向中心軸線均布n個，這樣橋面將被劃分為n-1個標(biāo)準(zhǔn)損傷識別區(qū)域；

信號調(diào)理模塊負(fù)責(zé)將傳感器上信號進(jìn)行放大、隔離、濾波處理；

信號采集模塊通過數(shù)模轉(zhuǎn)換連接信號調(diào)理模塊與計算機(jī)，并最終組成本地檢測系統(tǒng)。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的大跨度軌道交通橋梁損傷檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，包括輔助動力學(xué)分析模塊、本地信息處理模塊和遠(yuǎn)程信息處理模塊，其中：

輔助動力學(xué)分析模塊為本地信息處理模塊提供損傷分析時模擬動載響應(yīng)信號；

本地信息處理模塊通過采用客戶機(jī)/服務(wù)器構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)模式與遠(yuǎn)程信息處理模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

遠(yuǎn)程信息處理模塊，采用客戶機(jī)/服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)模式與本地信息處理模塊構(gòu)建了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸及存儲方案。

4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的大跨度軌道交通橋梁損傷檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的輔助動力學(xué)分析模塊，是由基準(zhǔn)橋梁數(shù)值模型與軌道車輛數(shù)值模型組成的耦合振動的動力學(xué)分析系統(tǒng)，基準(zhǔn)橋梁數(shù)值模型根據(jù)橋梁的實際尺寸及材料參數(shù)建立，經(jīng)過模態(tài)分析驗證后，符合所檢測橋梁的振動特性；車輛的數(shù)值模型是車體、轉(zhuǎn)向架和輪對這些多剛體組成的多自由度的動力學(xué)系統(tǒng)，具有兩級懸掛和浮沉、橫擺、搖頭、點頭、測滾共有27個自由度，車輪與軌道之間的耦合作用采用三維動態(tài)接觸的方法建模，通過顯示積分求解得到模擬橋梁動載響應(yīng)信號，為橋梁損傷分析提供初始數(shù)據(jù)。

5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的大跨度軌道交通橋梁損傷檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的遠(yuǎn)程信息處理模塊，由遠(yuǎn)程計算機(jī)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫組成，遠(yuǎn)程計算機(jī)負(fù)責(zé)與本地信息處理模塊進(jìn)行通訊，而遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫則用于存儲包括時間信息、車速信息、損傷診斷信息的靜態(tài)數(shù)據(jù)，以及包括橋梁檢測動載響應(yīng)信號和模擬動載響應(yīng)信號的動態(tài)數(shù)據(jù)。

6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的大跨度軌道交通橋梁損傷檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的本地信息處理模塊：由數(shù)據(jù)顯示模塊、信號讀取模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、模擬信號讀取與解析模塊、損傷分析模塊和遠(yuǎn)程通訊模塊組成，其中：

數(shù)據(jù)顯示模塊，為系統(tǒng)的圖形界面，用于顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和損傷識別結(jié)果；另外，通過該界面實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)其它模塊的交互操作；

信號采集模塊通過緩沖和采樣率初始化的設(shè)定，完成對硬件子系統(tǒng)中橋梁動載響應(yīng)信號的采集功能；

數(shù)據(jù)管理模塊，負(fù)責(zé)軟件子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫操作，并對檢測到的橋梁動載響應(yīng)信號和輔助動力學(xué)分析模塊計算得到的模擬橋梁動載響應(yīng)信號數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，同時，根據(jù)用戶發(fā)送的請求進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、添加、以及刪除操作，并將操作的結(jié)果返回到數(shù)據(jù)顯示模塊；

模擬信號讀取與解析模塊，提供了本地信息處理模塊與輔助動力學(xué)分析模塊的數(shù)據(jù)交換接口，通過解析與讀取輔助分析軟件的計算結(jié)果，形成模擬橋梁動載響應(yīng)信號，作為信號讀取模塊中采集到的動載響應(yīng)信號的比較信號，為損傷分析模塊提供初始數(shù)據(jù)支持；

損傷分析模塊，采用多尺度小波包分解法，分別對采集到的動載響應(yīng)信號和輔助動力學(xué)分析模塊計算得到的模擬動載響應(yīng)信號在多頻段進(jìn)行分解，并計算各分解頻段下各監(jiān)測點的小波包能量譜和橋梁損傷定位指標(biāo)，如果損傷指標(biāo)為0，則橋梁未出現(xiàn)損傷，否則，判定橋梁出現(xiàn)損傷，發(fā)出警報，并確定損傷部位；

遠(yuǎn)程通訊模塊，是本地信息處理模塊與遠(yuǎn)程信息處理模塊的通訊接口，實現(xiàn)了按照實時發(fā)送、定時發(fā)送和按需索取的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。