当前位置：文档之家 › 铁路落石塌方监测报警光纤光栅系统应用方案研究

铁路落石塌方监测报警光纤光栅系统应用方案研究

  • 格式：pdf
  • 大小：265.04 KB
  • 文档页数：5

铁路地处鄂西 山区 ，穿越巫 山山脉 ，地质地貌 复 杂 ，许 多路段 的铁路 两侧边坡 陡峭 ，土质多样 ，
是滑坡和泥石流的多发 区域 ，对铁路运输和人 民
坏和盗窃 的隐患 ，故宜万铁路工程采用 国内最先 进的光纤光栅传感技术。
生命财产安全构成极 大隐患。为了防止山体滑坡 ， 冲毁铁路 ，造成重大的经济损失和安全事故 ，在
进行探讨。
的高精 度 、无干扰的实时监测 。可实现数字化传 感 ，尤 其是在铁路无人区 、无 电区以及恶劣 的环
２ 铁路工程地质概 况
从湖北宜 昌到四川万县铁路全长 ３ ６ ７ 多公里 ，
境下可长期稳定工作。
考虑到宜万铁路 主要在 山区，又是多雾 多雨 少人地 区，设备维 护困难 ，一般外置设备存在损
一
．
算机进行数据分析处理 。最后 得到边坡 受到压力 的分布状况 ，根据监测对象 内部变 化情 况 ．判断 是否会产生塌方 ，起到报警作用。
部分为宽带光源 ，第二部分为光纤光栅应 力传
感器 ，第三部分 为基于可调 Ｆ Ｐ滤波器的波长解 — 调仪 ，第 四部分 为计 算机 及软 件分析处理系 统。
危岩陡坡路段建造 了钢筋混凝土堤坝对 边坡进行 了加固 ，并 在铁路两侧配以防护网 ，以防山上落
３ 地质 灾害实时监测方案 的比较
应力和应变非常敏感 ，当弹性体 受到压力 时时 ．
铁 道勘测与设计 Ｒ Ｉ ＹＳ Ｖ ＹＡＮ ＳＧＮ２ ０ ｛ ） ＡＬ ＷＡ ＵＲ Ｅ ＤＤＥ Ｉ ０ ６ ４
后 ，一组不同波长的窄带光被反射 ，反射光再次 经过 ３ Ｂ耦合器 由波长解调仪接收 ，经过波长解 ｄ 调仪对 这些波 长进 行识别 ，得 到一组应力传感信 息 ，当边坡 内部应力发生变化时 ，通过光栅解调 器检测 出波长的变 化即应力变化 ，之后输入到计
设备 、传感解调 设备和计算机等构成 ；软件 系统 由各种硬件设备 的驱动 、控制 、数据处理 、专 家 系统评估及通信 等软件构成。 由软件和硬件 系统 密切配合 ，实现铁路边坡长期安全监测报警及 状 况评估的功能 （ ２ 。 图 ）
１ ３
维普资讯
铁道勘测与设 计
光纤 光栅 与弹性 体一起发生应变 ，导致光纤光栅 反射 光的峰值 波长漂移 ，通过对波长 漂移量 的度
Hale Waihona Puke 量来实 现对温度 、应力和应变的感测 ，其工作原 理如图 １ 。
捌 幼 竹
图１ 测量系统光路示意图 光 纤光栅传感测 量系统 由四个 部分组成 ，第
Ｉ １个船 测 噬域
廖…
１ ４
… 謇
铁道勘测与设计 Ｒ Ｉ Ｙ Ｓ Ｖ Ｙ Ａ ＤＤＥ Ｉ ０ ６ ４） ＡＬ ＷＡ ＵＲ Ｅ Ｎ ＳＧＮ ２ ０ （
维普资讯
刘金 山：铁路落石塌方监测报警光纤光栅系统应用方案研究
（ ）设 计 内容 １
展对安全 的迫切要求 ，把开展对山区铁路塌方落 要电源 ，设备容易被破坏。 （）光纤光栅方 法 ：光纤光栅传感器具有体 ４ 石监测项 目的研究列为电务技术重点课题之一 。 本文结合宜万线地质地理情况 ，对建立 山区 积小 、精度高 、寿命长 、高可靠性 ，与光纤兼容 铁路地质 灾害预报警 报的系统方案 的试验及研究 等优点 ，极易埋入到待测物体 内部 ，实现对 物体
４ 光纤光栅应力传感器工作原理
光纤光栅技术是利用紫外 曝光技术在光纤芯
中引起折射率的周期性变化而形 成 的。光纤 光栅 石对铁路造成破坏。本方案就是结合以上防护设 中折射率分布的周期性结构 ，导致某一特定 波长 光 的反射 ，从 而形成光纤光栅的反射谱 。光纤 光 施对所 防护的对象进行实时监测。 栅应力传感器通常是将光纤光栅附着在某一 弹性 体上 ，同时进行保护封装。反射光的波长对 温度 、
亿元。如 １８ 年 ７ ９７ 月泥石流冲毁成昆铁路利子依 达沟大桥 ，酿成一列客车坠落 ，３０ ０ 余人伤亡。
２０ 年全路 电务 工作会议根据铁路现代化发 ０３ 系统造价昂贵。
（）图像法 ：采 用室外摄像 法 ，比较直观 。 ３ 但雨 、雾 和雪天难 以识别 ，不 能预报 ，且现场需
维普资讯
铁 落 塌 监 报 光 光 统 用 案 究 刘 路 石 方 测 警 纤 栅系 应 方 研 金山
技术应用 、 研究
铁路落石塌方监测报警光纤光栅 系统应用方案研究
刘金 山
（ 铁道第四勘 察设计 院通号处 武汉 ４０６） ３０３
【 摘
要】 简述光纤光栅传感测量 系统在铁路地质防 灾工程 的试验研 究和应用方案。 光栅 落石 塌方 报 警
【 关键词１ 光纤
ｌ 问题 的提 出
我 国是山地 “ 国” 大 ，洪水 、泥石流、滑坡等 主要灾害成灾 比重较大 ，铁路运输 每年受 自然灾
（）电测方法 ：采用应变 电阻 ，其精度低 ， １ 抗 干扰能力差 ，寿命短 ，现场需要用 电源 ，信号 难以远距离传输，不适合长期监测。
（）Ｇ Ｓ方法 ：采用卫 星定 位系统 ，其 现场 ２ Ｐ 设备需维护 ，现场需要 电源 ，特殊 地域无法 取得
害损失居高不 下。据铁道部统计 ，１９ 年洪灾造 信号 ，特别是无法测得地质 内部的应力变化 ，所 ９５ 成 的直 接经济损失 为 ｌ． 亿元 ，１９ 年达 到 ２ 以无法对塌方进行预报 ，如进行多点监测 ，则该 １ ４ ９６ ９
图中给出等ｆ隔分布多 ｑ ． 个光纤光 栅应力传感器，
这些 光纤光栅通常要进行 串接。 由宽带光源发 出
５ 系统 设 计
落石塌方监测报警系统 由硬件 和软件两 部分
的宽带 光信号经过 隔离器和 ３Ｂ耦合器传输 到串 ｄ
接 的传 感光栅上 ，经过这些光纤光栅 的波长选择 组成 。硬件系统 由光纤光栅传感设备 、网络通 信

合集下载

宜万铁路危岩落石监测预警系统

宜万铁路危岩落石监测预警系统

宜万铁路危岩落石监测预警系统——夏洪峰119宜万铁路危岩落石监测预警系统夏洪峰(武汉铁路局工务处武汉430071)摘要宜万铁路是铁路史上桥隧比例最高的铁路，沿线的大量隧道口危岩给铁路行车安全带来重大威胁，工程防护手段并不能完全解除危岩落石的威胁。

结合目前铁路危岩落石监测主流技术和宜万铁路的实际情况，提出了基于红外激光轨面扫描成像和非接触式振动波信号检测技术的融合检测技术体系，研制了宜万铁路危岩落石监测预警系统。

已建成的9套监测系统在宜万铁路近1年的运行情况表明，该系统监测能力完备可靠，与其他的危岩落石监测技术相比具有极低误报率，能够充分保障宜万铁路的行车安全。

关键词宜万铁路；危岩落石监测；红外激光扫描；振动波检测；卡尔曼滤波；最大似然估计中图分类号：U298．1+2文献标志码：A doi：10．3963／j．i ssn1674—4861．2013．02．0260引吾宜万铁路东起鸦宜铁路宜昌东站，西至达万铁路万州站，铁路沿途穿越地质条件极为复杂的喀斯特地貌山区，其中铁路隧道、桥梁占线路总长的74％，是世界铁路建设史上桥隧比例最高的铁路，其中隧道口危岩落石对铁路行车安全构成重大威胁。

考虑到铁路沿线的喀斯特地质地貌和隧道口危岩的山区线路现场因素，工程防治防护手段不能完全解除危岩落石的威胁，因此，轨面和行车界限内的落石监测防护成为保障行车安全的最后一道屏障。

根据宜万铁路现场的环境特点，采用高频红外激光扫描成像、振动波检测和目标类型智能分析的多种技术方法，提高工程设计的技术手段，提出适应宜万铁路现场环境的能够完备监测各种类型的落石险情的检测方法，为宜万铁路行车安全提供全天候自动监测和实时预警。

1检测技术1．1危岩落石监测系统的技术需求宜万铁路客运列车较多，车速较高，危岩落石监测预警系统需要在全天候、全气象条件下对各种类型的落石灾害迅速发出报警，并通过主动实时视频的方式向相关值班人员提供完整的报警信息，由值班员根据现场情况及时处置报警。

光纤光栅传感技术在金属矿山采区落石监测中的应用研究

光纤光栅传感技术在金属矿山采区落石监测中的应用研究

光纤光栅传感技术在金属矿山采区落石监测中的应用研究地下金属矿山开采由于通风、可见度差以及地压、水文不易直接观测等条件影响，其生产过程是一个很复杂的系统工程。

我国地下金属矿山开采，由于劳动力密集、作业条件艰苦、工作强度大、部分从业人员的安全素质不高等原因，事故起数和伤亡人数居工矿企业第二，仅次于煤矿事故，与发达国家相比有着明显差距。

当前，地下金属矿山生产领域面临的安全形势十分严峻，需要全社会的关注。

本文对黄金矿山近十几年伤亡事故进行分析，对比各类伤亡事故的死亡人数和发展趋势，其中冒顶片帮事故居高不下，并且呈上升趋势，时刻威胁着作业人员的生命安全。

因此如何对冒顶片帮事故进行有效的监测亟待深入研究。

在分析国内外金属矿山安全监测发展状况的基础上，对比各种仪器和系统的监测因素、原理以及优缺点。

通过对夏甸金矿的实地考察，针对夏甸金矿的开采环境和特点制定出采用光纤光栅传感技术监测岩石应变从而对冒顶片帮进行长期监测。

基于分析光纤光栅传感的监测原理以及与传统监测仪器相比的优越性，继而在参考前人使用光纤光栅监测手段在其他领域的成功运用的情况下，以锚杆为传感媒介监测岩石应变的方法对开采现场的冒顶片帮进行长期有效监测。

首先针对监测方式设计静态室内试验，以确定传感媒介打入岩石后，传感媒介与岩石间应变的传导、误差关系。

其次对传感媒介进行加工，封装入光纤光栅传感器，进行现场动静态监测试验，以确定现场监测方式和监测手段的有效性，为未来光纤光栅监测推广提供技术支持和试验数据。

在开采现场安装监测系统，对其进行爆破试验，观测记录系统监测数据。

试验数据结果表明：由于运矿车、送风系统的噪声和振动，对试验数据的采集有一定的影响，但从总体来说，所得出的数据结果基本满足预期监测要求，能达到对开采现场以及矿下重点部位的冒顶片帮事故的长期有效监测，确保作业人员的生命安全。

21光纤光栅在铁路防灾安全监控系统中的应用

21光纤光栅在铁路防灾安全监控系统中的应用

序工作表存储顺序排列的管内火车站名称及各站相关的信息,如管辖车间、站的级别、所处铁路线名称等。

2.网络示意图工作簿。

电路链工作表存储某一选定网络信息,由基础数据工作簿自动生成,对数据顺序进行处理,同时各条电路按整条电路起点车站顺序排列。

工作表的字段设置内容,包含全部基础工作簿上的网络工作表,为计算网图还增设了部分的字段;网图工作表存储、显示网络示意图和相关资源信息。

4　链路生成引用的函数自动生成的工作表,有电路链工作表、网图工作表等。

数据库建立后,可统计各网络用户数、用户设备型号、数量、分布,各电路占用大通道系统情况及主备用电路分布情况等,以便发现可能重复填记的电路和无规律性可能错误记载的电路,检查数据录入或收集中的错误。

采用的EXCELL 电子表格主要函数:①I N D I 2RECT (ref_text,a1):返回文本字符串所指定的引用;②OFFSET (reference,r ows,cols,height,width ):以指定的引用为参照系,通过给定偏移量得到新的引用;③I F (l ogical_test,value _if _true,value_if_false ):执行真假值判断,根据逻辑计算的真假值,返回不同结果。

总之,采用这种方式可在长途数据网络管理基础上,扩展工作簿使用范围。

目前,该数据库已存储地区电缆运用情况,增加相应字段,描绘城域网结构,统计电缆分布及占用情况,生成树形用户分布图,从各个不同方面表征电缆台账。

(责任编辑:诸　红)　3中铁第四勘察设计院集团有限公司　工程师,430063　武汉　收稿日期:2010203203光纤光栅在铁路防灾安全监控系统中的应用吕华伟3摘　要:介绍了光纤光栅异物侵限监测报警系统的技术特点,重点介绍该系统在铁路防灾安全监控工程中的应用及优越性。

关键词:光纤光栅;异物侵限;防灾安全监控Abstract:This article intr oduced the intrusi on monit oring alar m syste m based on op tical fiber grating .It f ocused on the app licati on of the syste m in rail w ay disaster p reventi on and safety monit oring p r ojects,and analyzed the features and advantages of the syste m.Key words:Op tical fiber grating;I ntrusi on;D isaster p reventi on and safety monit oring 目前,我国正处于高速铁路的快速发展时期,各条高速铁路陆续开始设计和施工。

光纤光栅传感技术用于铁路边坡滑动监测的试验研究

光纤光栅传感技术用于铁路边坡滑动监测的试验研究

光纤光栅传感技术用于铁路边坡滑动监测的试验研究邢厚俊【摘要】The application of optical fiber grating sensing technology in the railway slope sliding monitoring was studied through the indoor test and the field test in this paper.The indoor test and the field test results show that the deformation value of the point can be calculated by solving the wavelength difference between two measuring points at the same height of the optical fiber grating oblique side instrument.The optical fiber grating oblique side instrument is sensitive to the displacement of different positions and sizes.The test data are consistent with the results measured by the instrument,which can be used for long-term monitoring of the sliding displacement of railway slopes.%通过室内试验及现场测试研究了光纤光栅传感技术在铁路边坡滑动监测中的应用.室内试验及现场测试结果表明,可通过求解光纤光栅测斜仪同一高度上2个测点的波长差值,从而计算出该点的变形值.光纤光栅测斜仪对不同位置、大小的位移反应灵敏,测试数据与普通测斜仪测试结果一致,可用于铁路边坡滑动位移的长期监测.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2018(058)002【总页数】4页(P85-88)【关键词】铁路路基;光纤光栅斜侧仪;试验研究;现场测试;边坡滑动;监测;波长;位移【作者】邢厚俊【作者单位】中国国家铁路集团公司工程质量安全监督总站,北京 100844【正文语种】中文【中图分类】U416.1+4铁路边坡是否保持稳定对运输安全具有重要影响。