铁路特大桥梁结构健康监测系统

　　1.产品背景

　　经济发展离不开对交通运输要求的提高，高速铁路成为目前铁路建设中的主要方向。高速铁路封闭运营，线路近一半以上为桥梁。如何保证桥梁在高速列车行驶下的安全，是目前高速铁路桥梁建设中所必须关注的议题。大型桥梁投资规模大，服役周期长，通过在桥梁上布设各种传感器，测试桥址处的环境荷载以及桥梁本身的动力响应，实时动态的掌握桥梁在运营期间的将抗状况，已经成为许多大桥建设者们的共识。

　　2.方案内容

　　针对铁路特大桥梁结构健康监测系统，基于一种光纤宽带光扫描技术（FBG型），采用全光型系列传感器，通过波分复用组网实现对铁路桥梁的实时测量。光纤温度传感器、光纤位移传感器、光纤加速度传感器、光纤应变传感器以及光纤静力水准传感器通过同一根光纤传输不同波长的光载信号，光纤传感主机内部的数据解调模块对光载信号进行解调和计算成对应物理量，光纤传感主机内部的无线传输模块把相关数据通过4G+网传输到用户手机端显示。

图 1：铁路特大桥梁结构健康监测系统图

　　3.解决问题

　　在铁路重点路段沿线安装铁路特大桥梁结构健康监测系统，该系统可以实时监测由于铁路桥梁附近的市政施工或/和地质自然下沉给铁路桥梁带来的安全隐患，做到实时采集铁路桥梁变形数据并通过无线网络把数据实时传输到路局工务段，使工务段能依据铁路桥梁变形数据情况即时采取预防手段和相应措施，杜绝安全事故的发生。

　　4.比较优势

　　传统铁路桥梁检测技术是通过人工目测检查或借助于便携式仪器测量得到的信息对桥梁结构的安全状态进行评估，需要大量人力、物力并有诸多检查盲点，检查周期长，时效性差。光纤传感器是以光纤为基本材料，利用光纤在不同物理条件刺激下对光的折射率或反射率的不同，来达到测量不同物理量的目的。进而可以判断出被检测物体的安全状况。同传统的电传感器相比，光纤传感器具有以下优势：

　　+ 测量精度和分辨率高；

　　+ 传感器的零偏值不漂移，属于绝对量测量，长期工作性能稳定；

　　+ 传感量检测及传输均为光信号，不受电磁干扰及核辐射的影响；

　　+ 环境适应性好，可长期用于高温、高湿及存在化学侵蚀等的恶劣环境；

　　+ 重量轻，体积小，安装使用方便；

　　+ 以光信号中心波长值表征被测量，不受光强波动及传输光纤弯曲损耗等影响；

　　+ 传感器串接链具有自愈合功能；

　　+ 单根光纤上串接的传感器间隔可以是几厘米或几十公里，直接实现远程传输；

　　+ 多个相同或不同类型的传感器可以串接复用在一根光纤上，系统集成度高；