Opracowanie metody pomiaru pośredniego przemieszczeń Print

There are no translations available.


Opracowana nowatorska metoda pośredniego pomiaru przemieszczeń wykorzystuje rozmieszczone na konstrukcji badanego przęsła w jednej linii inklinometry (w punktach o poziomych współrzędnych xi) i akcelerometr w punkcie (o współrzędnej poziomej xp) w którym wyznaczamy przemieszczenie.

(1) Przykład rozmieszczenia inklinometrów i akcelerometru wzdłuż monitorowanego przęsła

Opracowano i wykonano dwa prototypy systemu pomiarowego służącego do monitorowania przęseł mostów kolejowych. Pojedynczy system pomiarowy składa się z jednostki centralnej oraz 4 modułów pomiarowych. Każdy z modułów pomiarowych zawiera 8- kanałowy, 16-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy, przystosowany do obsługi następujących czujników: inklinometru grawitacyjnego 1-osiowego o zakresie pomiarowym ±1° (I); akcelerometru 3-osiowego typu MEMS o zakresie pomiarowym ±3g (A1); akcelerometru 3-osiowego piezoelektrycznego (SVANTEK SV-84) o zakresie pomiarowym ±5g (A2); tensometru oporowego (S); czujnika temperatury o zakresie pomiarowym od -55 °C do +125 °C (T).
Jednostka centralna, sterująca pracą modułów pomiarowych, składa się z mikrokontrolera, pamięci lokalnej na karcie SD, modułu czasu rzeczywistego oraz modemu GSM. Komunikacja z modułami pomiarowymi jest realizowana za pomocą protokołu RS485. System jest wyposażony w algorytm detekcji przejazdu pociągu, dzięki czemu pętla akwizycji danych pomiarowych jest w pełni automatyczna. Zarejestrowane sygnały z czujników w trakcie przejazdu pociągu są wysyłane w postaci pliku tekstowego na zdalny serwer FTP nr 1. System działa autonomicznie, a buforowy układ zasilania zabezpiecza przed zanikami napięcia. Pliki są kopiowane automatycznie na zdalny serwer FTP nr 2. Analiza danych jest realizowana na komputerze lokalnym przez oprogramowanie opracowane w środowisku Matlab. Wyniki analiz są zapisywane na serwerze FTP nr 2.

(2) Schemat pojedynczego systemu pomiarowego; z lewej strony przetworniki i 4 moduły pomiarowe; jednostka centralna oraz serwery FTP i komputer lokalny;
w górnej części zamieszczono fotografie pojedynczego modułu pomiarowego i jednostki centralnej

 

 

 

 




(3) Algorytm pośredniego pomiaru przemieszczeń - zasada separacji przemieszczenia quasi-statycznego i dynamicznego

Do analizy wyników monitoringu system  MODO wykorzystuje dane o przejeżdżających pociągach z Wydziału ds. obsługi systemów i indywidualnego rozkładu jazdy Centrum Zarządzania Ruchem Kolejowym PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Ze względu na wymagania bezpieczeństwa w rozwiązaniu badawczym i prototypowym dane te są wprowadzane do systemu monitoringu półautomatycznie w trybie offline


Krótko-terminowe badania porównawcze elementów systemu

Krótko-terminowe badania porównawcze elementów systemu monitoringu zostały zrealizowane podczas badań różnych obiektów.

(4) Wiadukt kolejowy w km 26,571/26,578 linii CMK (nad drogą S8 w m. Huta Zawadzka)

(5) Przetworniki MODO rozmieszczone na pomoście

(6) Pomiar porównawczy w ¼ rozpiętości z zastosowaniem przetworników indukcyjnych

(7) Most kolejowy w linii 20 przez rz. Wisłę w Warszawie (pod Cytadelą)

(8) Przetworniki MODO rozmieszczone na pasie dolnym konstrukcji

(9) Pomiar porównawczy w przęśle nad jezdnią z zastosowaniem przetworników indukcyjnych

(10) Pomiar porównawczy w przęśle nad rzeką z zastosowaniem radaru interferencyjnego

(11) Most kolejowy przez rz. Pilicę w km 63,728 linii CMK; wielopunktowy pomiar porównawczy z zastosowaniem przetworników indukcyjnych

(12) Przetworniki MODO rozmieszczone na pomoście

(13) Wiadukt w km 8,179/8,196 linii CMK (w okolicy Żyrardowa), pomiar porównawczy z zastosowaniem radaru interferencyjnego

(14) Przetworniki MODO rozmieszczone na pomoście

 

Testy ciągłego monitoringu


Do testów ciągłego monitoringu wybrano most kolejowy pod Cytadelą w  Warszawie oraz wiadukt w km 8 26,571/26,578 linii nr 4 CMK (w okolicy Huty Zawadzkiej).
Most kolejowy pod Cytadelą w Warszawie - do ciągłych badań testowych wybrano przęsło 3-4 (pierwsze nad Wisłą od strony Centrum W-wy) w torze nr 2. Dodatkowo zainstalowano tensometry elektrooporowe: dwa w elementach kratownicy - na pasie dolnym i ostatnim krzyżulcu oraz dwa na elementach pomostu na elemencie zginanym i na elemencie ścinanym.

Widok mostu od strony Centrum
Przęsła 4-5, 3-4 itd. na pierwszym planie most w torze nr 2

 

Widok mostu od strony Centrum
Przęsła 2-3, 3-4 itd. na pierwszym planie most w torze nr 2

 

Schemat lokalizacji Inklinometrów – I oraz Akcelerometru – A do ciągłego monitoringu dźwigara mostu;
Tensometry T3 i T4 – do pomiaru odkształcenia (naprężenia) w elementach kratownicy

 

Widok lokalizacji Inklinometru nr 1

 

Widok lokalizacji Inklinometru nr 2

 

Widok lokalizacji akcelerometru A i tensometr T3

 

Widok lokalizacji Inklinometru nr 3

 

Widok lokalizacji Inklinometru nr 4

 

Widok lokalizacji tensometru T4

Przykład wyników monitoringu z 1 miesiąca - ekstremalne amplitudy przemieszczeń pionowych zarejestrowane od obciążenia przejeżdżającymi pociągami o masie brutto pomiędzy 2000 i 4000 ton

 

Wiadukt w km 8 26,571/26,578 linii nr 4 CMK (w okolicy Huty Zawadzkiej).


Do ciągłych badań testowych wybrano wiadukt w torze nr 2. Ekstremalne ugięcia występują w okolicy ¼ rozpiętości przęsła więc do ciągłego monitoringu pomostu zastosowano zestaw 3 inklinometrów i jednego akcelerometru piezoelektrycznego. Dodatkowo zainstalowano akcelerometry na jednym z wieszaków.

 

 

Widok obiektu – na pierwszym planie wiadukt w torze nr 2

 

Schemat lokalizacji Inklinometrów – I oraz Akcelerometrów – A do ciągłego monitoringu pomostu wiaduktu i wybranego wieszaka.

 

Widok lokalizacji Inklinometru nr 1

 

Widok lokalizacji Inklinometru nr 2 i Akcelerometru

 

Widok lokalizacji Inklinometru nr 3

Przykład wyników monitoringu z 1 miesiąca - ekstremalne amplitudy przemieszczeń pionowych w od obciążenia przejeżdżającymi pociągami ED-250

 

Stanowisko tachimetru podczas okresowych pomiarów geodezyjnych