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一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统
申请号	CN202311672210.0	申请日	2023-12-05	公开(公告)号	CN117904983A	公开(公告)日	2024-04-19
申请人	中铁七局集团第四工程有限公司; 中铁七局集团有限公司;			发明人	刘志华; 袁义华; 李二伟; 易中平; 安文; 郭炜欣; 邹明; 王隽夫; 易超; 于高伟; 孙浩铭; 谭黎; 侯代刚; 刘东风; 熊启云; 王旭; 杨晨雨; 杨渤;
摘要	本发明公开了一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，包括：两套监测装置，其对应设置在两个梁体的设计里程重合段上，任一套监测装置包括多个监测点，其沿对应的梁体的长度方向间隔设置，左、右幅梁体上的多个监测点两两对应成组，任意两组监测点中位于相同梁体上的两个监测点的间距相等；控制器，其设置为用于获取各监测点的实时监测数据并对其进行处理，判断两个梁体是否处于平行状态和单个梁体的转动位置，并以此为依据控制转体机构的工作状态。本发明通过在左、右幅梁体的设计里程重合段相对设置多组监测点，配合卫星导航定位技术对同组监测点的相对位置进行动态控制，能够适应多种工况下的桥梁转体同步控制，保证控制效果和控制效率。
权利要求	1.一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，其特征在于，包括：两套监测装置，其对应设置在双幅桥的两个梁体的设计里程重合段上，任一套监测装置包括多个监测点，其沿对应的梁体的长度方向间隔设置，左幅梁体上的多个监测点与右幅梁体上的多个监测点两两对应成组，各组监测点的水平连线互不干涉，任意两组监测点中位于左幅梁体上的两个监测点的间距等于位于右幅梁体上的两个监测点的间距，任一监测点为GNSS监测点；控制器，其设置为用于获取各监测点的实时监测数据并对其进行处理，判断当前两个梁体是否处于平行状态和单个梁体的实时转动位置，并以此为依据控制两个梁体对应的转体机构的工作状态；其中，当两个梁体处于非平行状态时，控制相对设计位置的实时转角更大的梁体对应的转体机构提高转速，直至两个梁体平行；当两个梁体处于平行状态时，控制两个梁体对应的转体机构的转速相同；当任一梁体转动至设计位置时，控制对应的转体机构停止工作。 2.如权利要求1所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，其特征在于，设定左幅梁体位于右幅梁体的前侧，所述两个梁体的设计里程重合段包括：右幅设计位置的前端沿梁体宽度方向在左幅梁体上的投影到左幅梁体的后端部的节段；左幅设计位置的后端沿梁体宽度方向在右幅梁体上的投影到右幅梁体的前端部的节段。 3.如权利要求1所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，其特征在于，所述GNSS监测点包括箱体，其固定安装在对应梁体沿长度方向的中心线上；GNSS接收机，其设置在所述箱体内；电源，其为所述GNSS接收机供电；通讯装置，其设置为用于向所述控制器传输所述GNSS接收机获取的实时位置数据。 4.如权利要求1所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，其特征在于，判断当前两个梁体是否处于平行状态的方法包括：通过各监测点的实时监测数据计算各组监测点的直线距离，当各组监测点的直线距离均相等时，判断此时两个梁体处于平行状态；当任意两组监测点的直线距离存在差别时，判断此时两个梁体处于非平行状态。 5.如权利要求1所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，其特征在于，判断单个梁体的实时转动位置的方法包括：根据同一套监测装置中各监测点的初始监测数据拟合得到转体前梁体方向的参考线，根据同一套监测装置中各监测点的实时监测数据拟合得到当前梁体方向的代表线，计算所述参考线与所述代表线的夹角，即可得到对应梁体的实时转动位置，即实时转动角度。 6.如权利要求1所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，其特征在于，所述控制器在控制转体机构提速时，待提速的梁体在设定时间内达到与另一梁体平行的状态，所述设定时间为另一梁体转过其相对设计位置的实时转角的1/6所用的时间。
说明书全文	一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统技术领域 [0001] 本发明涉及桥梁转体技术领域。更具体地说，本发明涉及一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统。背景技术 [0002] 大型双幅转体桥在转体施工过程中通常采用同步转体的方式，以免梁体在转体过程中发生干涉或碰撞，并保证施工效率。为保证转体同步性，需要分别对左、右幅桥的转体速度进行精确控制，现有技术中主要采用人工观测的方式来确定双幅桥的相对转体速度是否相同，例如在转盘上提前标记刻度和参考线，人工读取各幅桥上转盘在同一时刻的转动角度并判断其是否一致；或者在转盘的牵引索上提前标记标靶位置，观察各幅桥的牵引索上对应的标靶到达千斤顶位置的时刻是否相同。上述观测方法需耗费大量人工成本，测量效率低下，测量结果受人工主观因素和环境因素影响较大，其准确性、实时性均无法保证，测量过程中施工人员需长期站立在转盘附近，容易影响转体施工的稳定性，且存在较大的安全风险。另外，在实际施工中，根据不同的施工要求和施工工况，存在左、右幅梁体的初始方向和/或最终设置方向不平行的情况，这种情况下，左、右幅梁体的转动行程并不不同，难以对左、右幅桥的转体同步性进行控制。 [0003] 为解决上述问题，需要设计一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，使其能够适应多种工况下的桥梁转体同步控制，并保证控制效果和控制效率。发明内容 [0004] 本发明的目的是提供一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，通过在左、右幅梁体的设计里程重合段相对设置多组监测点，配合卫星导航定位技术对同组监测点的相对位置进行动态控制，能够更好的适应多种工况下的桥梁转体同步控制，并保证控制效果和控制效率。 [0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，包括： [0006] 两套监测装置，其对应设置在双幅桥的两个梁体的设计里程重合段上，任一套监测装置包括多个监测点，其沿对应的梁体的长度方向间隔设置，左幅梁体上的多个监测点与右幅梁体上的多个监测点两两对应成组，各组监测点的水平连线互不干涉，任意两组监测点中位于左幅梁体上的两个监测点的间距等于位于右幅梁体上的两个监测点的间距，任一监测点为GNSS监测点； [0007] 控制器，其设置为用于获取各监测点的实时监测数据并对其进行处理，判断当前两个梁体是否处于平行状态和单个梁体的实时转动位置，并以此为依据控制两个梁体对应的转体机构的工作状态； [0008] 其中，当两个梁体处于非平行状态时，控制相对设计位置的实时转角更大的梁体对应的转体机构提高转速，直至两个梁体平行；当两个梁体处于平行状态时，控制两个梁体对应的转体机构的转速相同；当任一梁体转动至设计位置时，控制对应的转体机构停止工作。 [0009] 优选的是，所述用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，设定左幅梁体位于右幅梁体的前侧，所述两个梁体的设计里程重合段包括：右幅设计位置的前端沿梁体宽度方向在左幅梁体上的投影到左幅梁体的后端部的节段；左幅设计位置的后端沿梁体宽度方向在右幅梁体上的投影到右幅梁体的前端部的节段。 [0010] 优选的是，所述用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，所述GNSS监测点包括箱体，其固定安装在对应梁体沿长度方向的中心线上；GNSS接收机，其设置在所述箱体内；电源，其为所述GNSS接收机供电；通讯装置，其设置为用于向所述控制器传输所述GNSS接收机获取的实时位置数据。 [0011] 优选的是，所述用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，判断当前两个梁体是否处于平行状态的方法包括：通过各监测点的实时监测数据计算各组监测点的直线距离，当各组监测点的直线距离均相等时，判断此时两个梁体处于平行状态；当任意两组监测点的直线距离存在差别时，判断此时两个梁体处于非平行状态。 [0012] 优选的是，所述用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，判断单个梁体的实时转动位置的方法包括：根据同一套监测装置中各监测点的初始监测数据拟合得到转体前梁体方向的参考线，根据同一套监测装置中各监测点的实时监测数据拟合得到当前梁体方向的代表线，计算所述参考线与所述代表线的夹角，即可得到对应梁体的实时转动位置，即实时转动角度。 [0013] 优选的是，所述用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，所述控制器在控制转体机构提速时，待提速的梁体在设定时间内达到与另一梁体平行的状态，所述设定时间为另一梁体转过其相对设计位置的实时转角的1/6所用的时间。 [0014] 本发明至少包括以下有益效果： [0015] 本发明通过在左、右幅梁体的设计里程重合段相对设置多组监测点，配合卫星导航定位技术对同组监测点的相对位置进行动态控制，能够更好的适应多种工况(左右幅梁体初始/最终姿态不平行)下桥梁转体的同步性控制，并保证控制效果和控制效率。 [0016] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明 [0017] 图1为本发明一个实施例的一种用于桥梁转体施工的同步智能控制系统的布设结构示意图。 [0018] 附图标记说明： [0019] 1、左幅梁体；2、左幅设计位置；3、左幅转体机构；4、右幅梁体；5、右幅设计位置；6、右幅转体机构；7、既有道路；8、监测点。具体实施方式 [0020] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。 [0021] 需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0022] 如图1所示，本发明提供一种用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，包括： [0023] 两套监测装置，其对应设置在双幅桥的两个梁体的设计里程重合段上，任一套监测装置包括多个监测点，其沿对应的梁体的长度方向间隔设置，左幅梁体1上的多个监测点 8与右幅梁体4上的多个监测点8两两对应成组，各组监测点8的水平连线互不干涉，任意两组监测点中位于左幅梁体1上的两个监测点的间距等于位于右幅梁体4上的两个监测点的间距，任一监测点8为GNSS监测点； [0024] 控制器，其设置为用于获取各监测点的实时监测数据并对其进行处理，判断当前两个梁体是否处于平行状态和单个梁体的实时转动位置，并以此为依据控制两个梁体对应的转体机构的工作状态； [0025] 其中，当两个梁体处于非平行状态时，控制相对设计位置的实时转角更大的梁体对应的转体机构提高转速，直至两个梁体平行；当两个梁体处于平行状态时，控制两个梁体对应的转体机构的转速相同；当任一梁体转动至设计位置时，控制对应的转体机构停止工作。 [0026] 上述技术方案中，监测点成组设置在左、右幅梁体上，所述监测点通过卫星导航定位技术接收GNSS系统的定位信息，并将当前监测点的实时坐标信息通过无线信号传输至控制器进行处理。所述控制器可设置在施工地点附近的中控室内，并同时与各监测点、各梁体对应的转体机构(左幅转体机构3、右幅转体机构6)进行无线通讯；所述控制器内置有数据接收模块，其用于接收各监测点获取的实时位置坐标数据；数据处理模块，其根据相应的坐标数据对同组监测点的间距和同套监测装置所在的直线角度(即对应梁体在实时状态下的中心线相对设计位置的角度)进行计算；数据分析模块，其对数据处理模块计算得到的结果进行对比和分析，判断当前两个梁体是否处于平行状态和单个梁体的实时转动位置，并根据内置控制逻辑得到控制指令(包括对左幅转体机构、右幅转体机构的转速和启停状态的控制)；数据输出模块，其用于将数据分析模块得到的控制指令输出至两个转体机构处并对应控制其工作状态(包括转速和启停)。 [0027] 所述数据分析模块的判断和控制逻辑为： [0028] 当任意两组监测点的间距的差值超出设定的测量误差范围时，判断当前时刻两个梁体处于非平行状态，进入过渡状态，控制相对设计位置的实时转角更大的梁体对应的转体机构提高转速，直至两个梁体平行；当任意两组监测点的间距的差值均不超出设定的测量误差范围时，判断当前时刻两个梁体处于平行状态，进入同步控制状态，控制两个梁体对应的转体机构的转速恢复至相同；当任一梁体转动至设计位置时，控制对应的转体机构停止工作，并继续控制另一梁体的转体机构驱动对应梁体转动至设计位置。其中，在同步控制状态下，需持续监测每组监测点的间距，保持各组间距均相同；当任一组监测点间距出现异常时(与其他组监测点间距的差值超出设定的误差范围)，重新进入过渡状态，通过控制转体机构转速使两个梁体重新回到平行和同步控制状态。 [0029] 本发明的同步性智能控制系统通过设置多组监测点对双幅桥梁体的转体同步性进行实时、动态监测，并根据监测结果实现双幅桥的同时、连续转体：当两个梁体的初始设置方向不平行时，通过调节转速使两个梁体先转动至平行状态，再控制两个梁体同步转动至设计位置；当两个梁体的最终设置方向不平行时，保持两个梁体平行、同步转动至转角较小的梁体先达到设计位置，再单独控制另一梁体继续转动至设计位置。从而，对初始、最终姿态不同的梁体转动过程进行规划和拆分，使两个梁体在最大允许范围内进行平行、同步转体，通过控制各组监测点的间距差值即可控制两个梁体转动的同步性，在最大限度上避免了两个梁体在转体过程中的干涉、碰撞。与常规的人工观测方法相比，监测和判断过程均通过控制系统自动进行，在降低人工成本的同时也避免了人工主观因素对观测结果的影响，提高了监测和转体控制的实时性、稳定性和安全性；监测点利用卫星导航定位技术获取实时坐标信息，解决了恶劣环境条件下难以对转体状态进行监测的问题，也减小了环境因素对监测结果准确性的影响；另外，能够很好的适应左、右幅梁体的初始方向和/或最终设置方向不平行的情况，满足多种不同的转体施工要求，并保证转体稳定性和转体效率，具有良好的应用前景。 [0030] 在另一技术方案中，所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，设定左幅梁体1位于右幅梁体4的前侧，所述两个梁体的设计里程重合段包括：右幅设计位置5的前端沿梁体宽度方向在左幅梁体1上的投影到左幅梁体1的后端部的节段；左幅设计位置2的后端沿梁体宽度方向在右幅梁体4上的投影到右幅梁体4的前端部的节段。其中，左、右幅梁体在初始状态下(转体前)分别设置在既有道路7两侧，对应的转体机构(上下承台、上下转盘、上下球铰等常规转体结构)也分别设置在既有道路的两侧，由于既有道路与左右幅桥的设计方向存在夹角，左、右幅梁体在转动前后的横向(桥梁宽度方向)重合段也会发生变化。在上述技术方案中，具体设定两个梁体的设计里程重合段的位置，并将多组监测点精准布设在限定的范围内，尽可能的保证了使用监测点数据对桥梁转体状态进行判断的有效性，有利于准确、直观的对转体同步性和各梁体的实时转动位置进行判断，从而实现对转体过程的合理、有效控制。 [0031] 在另一技术方案中，所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，所述GNSS监测点包括箱体，其固定安装在对应梁体沿长度方向的中心线上；GNSS接收机，其设置在所述箱体内；电源，其为所述GNSS接收机供电；通讯装置，其设置为用于向所述控制器传输所述GNSS接收机获取的实时位置数据。其中，各监测点设置在对应梁体沿长度方向的中心线上，一方面，当两个梁体在设计位置的距离较近时，可避免同组测点的距离过近或发生重合，也提高了对转体过程(转体位置、转体同步性)的监测精度；另一方面，保证了梁体沿宽度方向的平衡性，在转体前对梁体另一端(未设置监测点的梁段)进行配重即可顺利保持平衡，避免在桥梁转体前和转体过程中形成额外的不平衡力因素，影响桥梁转体稳定性。 [0032] 在另一技术方案中，所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，判断当前两个梁体是否处于平行状态的方法包括：通过各监测点的实时监测数据计算各组监测点的直线距离，当各组监测点的直线距离均相等时，判断此时两个梁体处于平行状态；当任意两组监测点的直线距离存在差别时，判断此时两个梁体处于非平行状态。上述技术方案中，各监测点的实时监测数据即为对应监测点的实时位置坐标信息。判断各组监测点的直线距离时，先设定基础的测量和计算误差范围，在判断时，只要两组监测点的直线距离误差不超过该误差范围，即可判断两组监测点的直线距离相等。 [0033] 在另一技术方案中，所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，判断单个梁体的实时转动位置的方法包括：根据同一套监测装置中各监测点的初始监测数据拟合得到转体前梁体方向的参考线，根据同一套监测装置中各监测点的实时监测数据拟合得到当前梁体方向的代表线，计算所述参考线与所述代表线的夹角，即可得到对应梁体的实时转动位置，即实时转动角度。 [0034] 另外，当两个梁体的最终设置方向不平行时，会存在一个梁体优先转动到位，另一梁体继续转动的情况，该梁体的继续转动角度可能很小，对应的多个监测点坐标发生的变化也相对较弱，根据同一梁体上的多个监测点坐标计算得到的转动角度容易出现误差；此时，可取当前转动梁体上相对距离最远的两个监测点和已停止转动梁体上的任一监测点共同组成三角形，利用上述三个监测点的实时坐标，根据余弦定理计算靠近当前转动梁体与已停止转动梁体的相对转动角度，进而得到当前转动梁体准确的实时转动角度信息。即在一个梁体停止转动后，可将该梁体上稳定不变的坐标信息作为参考点，对另一梁体的实时转动情况进行计算和判断，进一步提高控制精确度。 [0035] 在另一技术方案中，所述的用于桥梁转体施工的同步性智能控制系统，所述控制器在控制转体机构提速时，待提速的梁体在设定时间内达到与另一梁体平行的状态，所述设定时间为另一梁体转过其相对设计位置的实时转角的1/6所用的时间。从而，避免梁体提速过慢导致难以进入同步控制状态。 [0036] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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