日本铁路隧道桥梁监测维护技术动向

铁路视点 铁路视点 2019-09-18

日本全国铁路桥梁总数超过10万座,隧道超过4700座,平均使用年限均超过60年,其中不少隧道寿命已经超过了100年。与平均使用年限仅30年的公路交通设施相比,铁路基础设施的维修任务更加繁重。为了提高铁路设施维修管理的效率,日本铁路采取有计划的检查与诊断,制定科学合理的维修施工对策,并积极开展监测维护相关技术的研发,下面就让小编带大家去了解一下吧!

日本铁路设施维修现状

日本铁路设施的维修一般分为“事后维修”与“预防维修”两种策略。

从上世纪七十年代开始,日本国铁系统就积极开展预防维修工作,对铁路设施开展定期检查,针对具体情况制定维修计划。2007年,日本国土交通省制定了《铁道构造物维修管理标准》,确定了标准流程:先制定好维修管理计划,然后按照计划对所有铁路设施进行定期全面检查(每两年进行一次);针对突出的结构变形等问题,进行个别详细检查,实行健全度评价,制定重点维修措施。

目前,在全面整体检查的调查阶段,基本还是靠目视与检查锤敲打听音的方法,导致检查效率不高,难以做定量化检查,不易记录且检查结果因人而异。在个别重点检查阶段,虽然可以采用倾斜、裂缝、变形、加速度等各种传感器进行测量,但进行长期自动监测的实例仍不多见,对检查结果的判断解读,也主要依靠熟练者的经验。

隧道病害自动监测系统

为了提高隧道监测和检查工作的效率,实现隧道状态监测自动化,日本正在研发一套基于无线传感器网络的隧道病害自动监测系统。该系统检测设备主要包括地内变形仪、激光内空变形仪、裂缝宽度测量仪、无线数据中继器、检测数据集中服务器等,由于采用无线传输网络和低耗能无线传感器,现场没有复杂的配线,系统能够及时传输隧道衬砌层健康状态数据,并且可以长期进行隧道的远程自动监测。

➤地内变形仪,能够精确测量出隧道变形点的相对变形数量,准确把握隧道中变形点的分布规律。

➤ 激光内空变形仪,通过测定激光从发射到反射回来的时间来测定距离,或者直接测定脉冲波在仪器与目标之间往返的延迟时间,从而求得隧道内壁空洞大小的电磁波测量仪。由于测量数据时,会受到环境的干扰而出现误差,一般需要多次测量并在数据处理时进行平均计算,以便减少误差,提高精度。

➤裂缝宽度测量仪,是一种采用π型形变仪的高灵敏度裂缝测量仪器,能够针对±5毫米的形变,或者5000微米的裂缝,进行精确测量。

其他措施

除了研发隧道病害自动监测系统以外,日本还在开发一种隧道状况客观评价系统,可以提高隧道健康状况全面检查的效率,抑制安全评估过度谨慎的倾向。

该系统可以在目视检查时,采集隧道内壁健康情况的影像、图像信息,然后利用图像及视频影像处理技术,生成隧道内部状况的虚拟三维影像、图像库。在随后需要进行全面检查时,有关人员或专家不必经常亲临现场,只要面对逼真的隧道虚拟3D影像、图像库,就能够对其健康情况进行细致检查和客观评估。

(图片来自网络)

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