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一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统

阅读：246发布：2023-12-06

专利汇可以提供一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明实施例公开了一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，所述方法包括如下步骤：步骤1、依据道床现状确定道床剥离的测量范围；步骤2、划分道床剥离的测量单元；步骤3、在测量单元上布设监测点并安装静力水准仪；步骤4、调整静力水准仪的静力水准数据采集时间和频率，分别测量有荷载和无荷载情况下测量单元各检测点的道床结构竖向位移量；步骤5、分析测量数据，计算各监测点在列车荷载作用下的变形量，确定剥离量计算基准值；步骤6、利用道床剥离量计算公式计算道床结构不同检测点的剥离量。，下面是一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1、依据道床现状确定道床剥离的测量范围；
步骤2、划分道床剥离的测量单元；
步骤3、在测量单元上布设监测点并安装静力水准仪；
步骤4、调整静力水准仪的静力水准数据采集时间和频率，分别测量有荷载和无荷载情况下测量单元各检测点的道床结构竖向位移量；
步骤5、分析测量数据，计算各监测点在列车荷载作用下的变形量，确定剥离量计算基准值；
步骤6、利用道床剥离量计算公式计算道床结构不同检测点的剥离量。
2.根据权利要求1所述的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，于步骤6之后，还包括如下步骤，根据不同监测点的剥离量值，生成剥离量沿道床结构的变化规律图，确定道床结构的剥离范围。
3.根据权利要求1所述的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，所述道床现状包括道床存在的病害情况、病害范围以及列车运行过程中舒适程度的变化。
4.根据权利要求1所述的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，所述测量单元是指以变形缝划分的道床单元，即一块道床板的长度。
5.根据权利要求1所述的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，所述静力水准仪的布设方式采用“五点法”或“七点法”的一种；关键控制点为测量单位的两端和中间点，其他测点可根据测试要求进行相应的布设。
6.根据权利要求1所述的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，所述静力水准数据采集时间和频率为根据既有运营地铁列车运营时刻和间隔调整静力水准仪的数据传输间隔。
7.根据权利要求1所述的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，无载荷情况下的道床结构竖向位移量为地铁运营期间，测试区段无列车通过时静力水准仪检测得到的道床竖向位移变形值；有载荷情况下的道床结构竖向位移量为地铁运营期间，测试段列车通过时静力水准仪检测得到的道床竖向位移变形值。
8.根据权利要求1所述的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，所述在列车荷载作用下的变形量计算方法如下：
ΔU＝Unv-Unw
其中，ΔU为列车荷载作用下的变形量，Unv为剥离区段有荷载时的竖向位移量，Unw为剥离区段无荷载时的竖向位移量；
所述剥离量计算基准值计算方法如下：
a、分析各监测点列车荷载作用下的变形量ΔU，当其值小于4mm时，可认为其在列车荷载作业下变形量可忽略；
b、取上述各监测点列车荷载作用下的变形量的平均值，作为剥离量计算基准值，其中，ΔUs为剥离量计算基准值，ΔUm为列车荷载作用下的变形量小于4mm的测量值，m为列车荷载作用下的变形量小于4mm的测点的个数。
9.根据权利要求1所述的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，其特征在于，所述剥离量计算公式如下：
Snb＝ΔUn-ΔUs
其中，Snb为各测量点的剥离量，ΔUn为列车荷载作用下的变形量大于4mm的测量值，ΔUs为剥离量计算基准值。
10.一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的系统，其特征在于，包括：
道床结构检测单元，用于检测既有运营地铁道床结构现状；
监测范围确定并实施单元，根据该道床结构检测单元的检测结果，确定实施静力水准仪的监测范围，布设静力水准仪；
道床结构竖向位移量监测单元，用于利用静力水准仪测试道床剥离区段有荷载和无荷载情况下各监测点的道床结构竖向位移量；
剥离量计算单元，用于利用道床剥离量计算公式计算道床结构不同监测点的剥离量。

说明书全文

一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及既有运营地铁道床结构评定技术领域，具体涉及一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统。

背景技术

[0002] 整体道床由于具备整体性好、稳定、耐久、轨道维修量少等优点，在城市轨道交通工程中得到了广泛的应用。但是随着地铁的运营，由于受列车振动、结构性能、水文地质和施工方面的原因，整体道床常出现翻浆冒泥、横向断裂和剥离脱空等病害。目前，整体道床产生的病害及治理问题越来越引起重视。

[0003] 整体道床的剥离脱空是比较常见的病害之一，且由于剥离脱空都位于道床的底部，位置隐蔽，不易探查。目前，对于整体道床的剥离量主要通过以下三种手段确定：(1)通过检测的方法，即利用合适的测量工具，将嵌缝混凝土剥离后进行测量，但是，这种测量方法具有一定的破坏性，且测量结果受环境影响较大；(2)利用地质雷达检测道床的剥离量，此种方法属于无损检测方法，但是由于整体道床常为钢筋混凝土，钢筋布设量一般很大，且盾构管片配置较密，因此，利用地质雷达扫描的方式往往不能得到理想的结果；(3)在道床上钻芯取样，直接观测道床的剥离度，这种方法虽然直观，但是却会对道床结构产生破坏。因此，选取一种无损、准确、直观的道床剥离度测量方法，为后继的道床治理提供可靠的数据依据成为当前的紧迫任务。

发明内容

[0004] 为此，本发明实施例提供一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统，以解决现有技术中整体道床的剥离脱空测试不准确只管而导致的铁路运营危险的问题。

[0005] 为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

[0006] 一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法，所述方法包括如下步骤：

[0007] 步骤1、依据道床现状确定道床剥离的测量范围；

[0008] 步骤2、划分道床剥离的测量单元；

[0009] 步骤3、在测量单元上布设监测点并安装静力水准仪；

[0010] 步骤4、调整静力水准仪的静力水准数据采集时间和频率，分别测量有荷载和无荷载情况下测量单元各检测点的道床结构竖向位移量；

[0011] 步骤5、分析测量数据，计算各监测点在列车荷载作用下的变形量，确定剥离量计算基准值；

[0012] 步骤6、利用道床剥离量计算公式计算道床结构不同检测点的剥离量。

[0013] 进一步的，于步骤6之后，还包括如下步骤，根据不同监测点的剥离量值，生成剥离量沿道床结构的变化规律图，确定道床结构的剥离范围。

[0014] 进一步的，所述道床现状包括道床存在的病害情况、病害范围以及列车运行过程中舒适程度的变化。

[0015] 进一步的，所述测量单元是指以变形缝划分的道床单元，即一块道床板的长度。

[0016] 进一步的，所述静力水准仪的布设方式采用“五点法”或“七点法”的一种；关键控制点为测量单位的两端和中间点，其他测点可根据测试要求进行相应的布设。

[0017] 进一步的，所述静力水准数据采集时间和频率为根据既有运营地铁列车运营时刻和间隔调整静力水准仪的数据传输间隔。

[0018] 进一步的，无载荷情况下的道床结构竖向位移量为地铁运营期间，测试区段无列车通过时静力水准仪检测得到的道床竖向位移变形值；有载荷情况下的道床结构竖向位移量为地铁运营期间，测试段列车通过时静力水准仪检测得到的道床竖向位移变形值。

[0019] 进一步的，所述在列车荷载作用下的变形量计算方法如下：

[0020] ΔU＝Unv-Unw

[0021] 其中，ΔU为列车荷载作用下的变形量，Unv为剥离区段有荷载时的竖向位移量，Unw为剥离区段无荷载时的竖向位移量；

[0022] 所述剥离量计算基准值计算方法如下：

[0023] a、分析各监测点列车荷载作用下的变形量ΔU，当其值小于4mm时，可认为其在列车荷载作业下变形量可忽略；

[0024] b、取上述各监测点列车荷载作用下的变形量的平均值，作为剥离量计算基准值，[0025] 其中，ΔUs为剥离量计算基准值，ΔUm为列车荷载作用下的变形量小于4mm的测量值，m为列车荷载作用下的变形量小于4mm的测点的个数。

[0026] 进一步的，所述剥离量计算公式如下：

[0027] Snb＝ΔUn-ΔUs

[0028] 其中，Snb为各测量点的剥离量，ΔUn为列车荷载作用下的变形量大于4mm的测量值，ΔUs为剥离量计算基准值。

[0029] 一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的系统，包括：

[0030] 道床结构检测单元，用于检测既有运营地铁道床结构现状；

[0031] 监测范围确定并实施单元，根据该道床结构检测单元的检测结果，确定实施静力水准仪的监测范围，布设静力水准仪；

[0032] 道床结构竖向位移量监测单元，用于利用静力水准仪测试道床剥离区段有荷载和无荷载情况下各监测点的道床结构竖向位移量；

[0033] 剥离量计算单元，用于利用道床剥离量计算公式计算道床结构不同监测点的剥离量。

[0034] 本发明实施例具有如下优点：本发明一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统，利用列车自身荷载，通过高精度静力水准仪对既有运营地铁存在剥离病害的区段进行实时监测，利用剥离量计算基准值计算方法和道床剥离量计算公式计算道床单元结构的剥离量，并确定其剥离范围，使得在不破坏道床原有结构的情况下，使地铁道床结构的剥离情况得到了量化，为运营地铁的养护和维修提供可借鉴的数据依据。附图说明

[0035] 为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

[0036] 本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

[0037] 图1为本发明实施例提供的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统的方法步骤流程框图；

[0038] 图2(a)为本发明实施例提供的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统的静力水准仪测点布设范围平面图；

[0039] 图2(b)为本发明实施例提供的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统的静力水准仪测点布设范围纵剖面图；

[0040] 图2(c)为本发明实施例提供的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统的静力水准仪测点布设横剖面图；

[0041] 图3为本发明实施例提供的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法及系统的根据不同测点的剥离量值生成的剥离量沿道床结构的变化规律图。

具体实施方式

[0042] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

[0043] 实施例1

[0044] 本发明实施例1提供的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的方法请参阅图1所示，方法包括如下步骤：

[0045] 步骤1、依据道床现状确定道床剥离的测量范围；

[0046] 步骤2、划分道床剥离的测量单元；

[0047] 步骤3、在测量单元上布设监测点并安装静力水准仪；

[0048] 步骤4、调整静力水准仪的静力水准数据采集时间和频率，分别测量有荷载和无荷载情况下测量单元各检测点的道床结构竖向位移量；

[0049] 步骤5、分析测量数据，计算各监测点在列车荷载作用下的变形量，确定剥离量计算基准值；

[0050] 步骤6、利用道床剥离量计算公式计算道床结构不同检测点的剥离量。

[0051] 需要说明的是，于步骤6之后，还包括如下步骤，根据不同监测点的剥离量值，生成剥离量沿道床结构的变化规律图，确定道床结构的剥离范围；道床现状包括道床存在的病害情况、病害范围以及列车运行过程中舒适程度的变化；请参阅图2(a)、图2(b)和图2(c)所示,其中，为测试单元1，为变形缝2，铁轨3，轨枕4，静力水准仪5，道床剥离6，道床7，测量单元是指以变形缝划分的道床单元，即一块道床板的长度；本实施例采用的静力水准仪的布设方式采用“五点法”；将关键控制点为测量单位的两端和中间点，其他测点可根据测试要求进行相应的布设；静力水准数据采集时间和频率为根据既有运营地铁列车运营时刻和间隔调整静力水准仪的数据传输间隔。

[0052] 无载荷情况下的道床结构竖向位移量为地铁运营期间，测试区段无列车通过时静力水准仪检测得到的道床竖向位移变形值；有载荷情况下的道床结构竖向位移量为地铁运营期间，测试段列车通过时静力水准仪检测得到的道床竖向位移变形值。

[0053] 进一步的，在列车荷载作用下的变形量计算方法如下：

[0054] ΔU＝Unv-Unw

[0055] 其中，ΔU为列车荷载作用下的变形量，Unv为剥离区段有荷载时的竖向位移量，Unw为剥离区段无荷载时的竖向位移量；

[0056] 剥离量计算基准值计算方法如下：

[0057] a、分析各监测点列车荷载作用下的变形量ΔU，当其值小于4mm时，可认为其在列车荷载作业下变形量可忽略，其中4mm为《工务维修规则》中对列车运行中高低变形的限值；

[0058] b、取上述各监测点列车荷载作用下的变形量的平均值，作为剥离量计算基准值，[0059] 其中，ΔUs为剥离量计算基准值，ΔUm为列车荷载作用下的变形量小于4mm的测量值，m为列车荷载作用下的变形量小于4mm的测点的个数。

[0060] 剥离量基准值的确定采用变小值小于4mm的测点的平均值，主要考虑两个方面：1、在列车荷载作用下，道床结构无论是否存在剥离情况，都会发生变形，只是存在剥离时，其变形量会比较大。因此需要一个标准判定测点处的道床是否发生了剥离。选用4mm作为标准时，因为《工务维修规则》规定4mm是限值。有了标准之后，就可以方便的对测点的状况进行判定了；2、采用平均值是由静力水准的测量特性决定的，即使测点处道床未发生剥离，两个测点得到的变形值也不会一样，所以需要对其进行平均，作为一个标准，能够很直观的观察出剥离量。

[0061] 进一步的，剥离量计算公式如下：

[0062] Snb＝ΔUn-ΔUs

[0063] 其中，Snb为各测量点的剥离量，ΔUn为列车荷载作用下的变形量大于4mm的测量值，ΔUs为剥离量计算基准值。

[0064] 利用列车自身荷载，通过高精度静力水准仪对既有运营地铁存在剥离病害的区段进行实时监测，由多个标准值计算出的平均值作为基准值，再利用剥离量计算基准值计算方法和道床剥离量计算公式计算道床单元结构的剥离量时，能够很直观的观察到剥离量，并准确的确定其剥离范围，请参阅图3所示。

[0065] 实施例2

[0066] 本发明实施例2提供的一种利用列车自身荷载测试整体道床剥离量的系统，包括：

[0067] 道床结构检测单元，用于检测既有运营地铁道床结构现状；

[0068] 监测范围确定并实施单元，根据该道床结构检测单元的检测结果，确定实施静力水准仪的监测范围，布设静力水准仪；

[0069] 道床结构竖向位移量监测单元，用于利用静力水准仪测试道床剥离区段有荷载和无荷载情况下各监测点的道床结构竖向位移量；

[0070] 剥离量计算单元，用于利用道床剥离量计算公式计算道床结构不同监测点的剥离量。

[0071] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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