TB∕T 10841-2021 铁路客站结构健康监测技术标准[铁路运输].pdf
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1、UDC P 中华人民共和国行业标准TB TB/T 10184 -2021 J 2905 -2021 铁路客站结构健康监测技术标准Technical Standards for Structural Health Monitoring of Railway Passenger Stations 2021-03-10发布2021-06-01 实施国家铁路局发布中华人民共和国行业标准铁路客站结构健康监测技术标准Technical Standards for Structural Health Monitoring of Railway Passenger Stations TB/T 10184-20
2、21 J 2905-2021 主编单位:石家庄铁道大学批准部门:国家铁路局施行日期2021年6月1日中国铁道出版社有限公司202 1年北京国家铁路局关于发布铁道行业标准的公告!T主旦乏主李斗.1.去三强仨f)()f)l丰F告害。士睁飞.飞I/I王天主泣阳门口工./且-r;7口:.!比/国铁科法(221l号现公布铁路工程信息模型统一标准(TB/T 10183-2021 )、铁路客站结构健康监测技术标准(T/T 10184-2021)、邻近铁路营业线施工安全监测技术规程(TB 10314-2021)等3项铁路工程建设标准,自2021年6月1日起实施。以上标准由中国铁道出版社有限公司出版发行。口H局
3、路月铁3家二年菌1匀,nu qh l 目。吕随着我国铁路建设的快速发展,一批结构体系新颖、规模庞大、受力状态复杂的现代化铁路客站相继建成投入使用。铁路客站作为人?在密集的大型公共建筑,结构服役状杰的l监视!j与评估对保障运营安全具有重要忘义o近年来,大型铁路客站实施的结构健康监测技术研发与工程应用,为制定铁路客站结构健康监测技术标准积累了丰富经验,奠定了竖实基础o本标准为统一铁路客站结构健康监测技术要求,提高健康监测系统的设计、施工和运用管理水平雪在系统分析铁路客站结构特点和安全风险?全面总结我国铁路客站结构健康监测技术研究成果和工程实践经验,充分借鉴国内外相关标准的基础上编制而成o本标准共分
4、12章,包括总则、术语、基本规定、监测内容与测点选择、传感器选型与技术要求、数据采集与传输模块设计、数据管理与分析模块设计飞预警与评估模块设计飞监测设备安装与防护、系统集成与调试、系统验收、系统维护。本标准的主要技术内容如下:1.规定结构健康监测的基本原则和总体要求。2e明确监测对象飞监测内容、测点选取等内容。3.提出传感器的选型原则、技术指标、数据采集方式等要求。4.规定数据采集相关配置和数据传输方式的确定方法。c 日日Z岛告剧rtF.i. -t-弓t启立ftk工阳在电工阳t:三tc+苗卡H隶主旧nnl韦合U 车口告士-p . l.号与唱立足v白1了i占百、妇L左王、吕_J.王飞j;汀1Yi
5、丁天歹骂:J旦L兰夫之. 也口YVJ自己lH .义/卜要求。6.提出结构安全预警闽值、结构状态评估的确定原则。7.明确传感器、采集设备、信号传输线、电源缆线、预埋件、附属设施、监控中心设备等的安装与防护要求c3 8.规运监测系统软硬件集成与调i式的工作内容和具体技术要求o9.提出监测系统软件、硬件及各功能模块的验收内容、方法及相关要求。10.强调系统维护的管理要求、维护方式及应对措施等内容o本标准执行过程中,希望各单位结合工程实践,认真总结经验,积累资料o如发现需要修改和补充之处,请及时将意见和有关咨料寄夺石家!丰徐浩女擎(石家!羊市jk-j采东路17导.邮政编码.050043),并抄送国家铁
6、路局规划与标准研究院(北京市西城区广莲路1号舍邮政编码:100055)乡供今后修订时参考o本标准由国家铁路局科技与法制司负责解释。主绩单位:石家庄铁道大学o参编单位:中国铁路设计集团有限公司、中铁第四勘察设计院集团有限公司、中铁建设集团有限公司。主要起草人:杜彦良、党立、孙主臣、张浩、主城、潘国华、钱增志、姜锐、董素格、康晓刚、梁兵、黄祖光、刘展威、宋怀金、毋英俊、王伟、符立勇、邓海、李彦辉、高修建、鲍华、周大兴、申兆武、李海云、赵维刚、孙涛、沈磊、韩锋、袁维、高阳、魏玉坤o主要审查人:周德良、刘燕、韩志伟、谭月仁、薛吉岗、刘询、桑翠江、程慧林、张贵海、殷建春、杨惠东、刘明、李敬学、廖宇赂、岳
7、青、刘传平、贺贤娟、胡蔚光、王英、张文学、雷志东、王玉、蓝燕强、刘伯军、张茂林、吴智深、李宏男o4 让于/-目1 贝。已J巳1 。L.J 语术。d 4 5 5 监测内容与测点选择一般,规定站房和站台商棚屋面主体结构基本规定3 4 4. 1 c: v 2 传感器选型与技术要求一般规定荷载(作用)与环境监视4传感器结构响应监测传感器数据采集与传输模块设计一般规定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 数据采集数据传输. 数据管理与分析模块设计一般规定. 数据存储数据管理. 7 8 桥一建合一站房轨道层结构4. 3 5 8 8 9 12 13 13 13 11 1
8、1 11 5.1 c:。) d 7.1 i今I t. 6.2 5零36.3 6.1 6 7 14 7.3 1 C .) 争翩.,.tF.i. ftJ、工阳t:L去巳叉v白二口二左王一工i:(j-lj I 7 A 圭17 顶营与评1百平吴块石吏订8 I ., I -_- 水平加速度承轨梁| 食. 食. . 注:1 食应测项,.宜汩IJ项。2 钢筋应力监测包括普通钢筋和特殊构件的预应力钢筋,在条件允许的情况下可以考虑监测预应力钢筋应力o4.3.3 承轨梁的测点可选择内力较大及受力复杂的区域进行布置,如跨中、支座等位置。4.3.4 竖向变形测点选择应反映结构的变形特点?各点监测结果能够形成竖向挠度曲
9、线o4舍3$5承轨梁结构振动测点布设应根据结构动力特性及受力特点等因素确定。 7 传感器选型与技术要求.d 定回Mh43咽,般5.1 5.1.I T专Jg杏坦型旭满足量程、精度、穷;另手学、灵壤度、坝啊字字陀、稳定性、耐久性、环境适应性等要求。5. 1. 2 传感器选型应便于现场安装和系统集成c荷载(作用)与环境监测传感器5.2 5. 2.1 风速及风向监测应根据实际地域或环境条件选择风速和风向仪?并满足下列要求:1 风速仪量程应大于百年-i垦风速值c风向范围为8方向,启动风速不大于O零6m/ so 风速监测精度不宜低于0.lm/s,风向监测精度不宜低2 3 使用环境温度在-5oC +7 oC
10、相对湿度不大于90/00 5.2.2 风压监测宜选用微压量程雪并具有可测正负压的压力传感器,也可选用专用的风压计,监测参数为空气压力,并满足下列要求:1 风压计量程应满足结构设计中风场的要求。风压计精度应为满量程的士0.4%,且不宜低于lPa,非线性度应在满量程的士o.lOo范围内,响应时间应小于200mso三2e3温度监测传感器应满足下列要求:1 监测犬气扑碗而度的传;忌器,重程卫自T当士也/牛破1且最高温度200C和低于年极值最低温度20。2 监测结构表面温度的传感器?量程宜高于当地年极值最高温度500C和低于年极值最低温度20c于30o 4 2 . . 3 大气环境温度传感器精度不宜低于
11、士.5oc分辨率不宜低于O.1 oc 0 4 结构表面和内部温度传感器精度不宜低于士0.2,分辨率不宜低于0.lo5. 2. 4 湿度监测可选用氯化铿湿度计、电阻电容湿度计和电解湿J度计等湿度传感器,量程宜选相对湿度为or., 1000/0相对湿度精度不宜低于3%n其他类型的传感器经验证后也可采用。5.Z.5 士也震监测互理用理震?义,也可米用去企盼iltra日9具f也类型传感器,并应符合下列要求:1 地震监测仪应能消除大气压力飞温度变化对仪器的影响c2 地震监测仪应能在复杂环境下稳定工作G3 地震监测仪应具有密封、高精度恒泪功能的环境保护装置。5.3 结构响应监测传感器13e1 结构整体或局
12、部振动监测,应根据整体动力计算分析结果、环境适应性和耐久性等要求选择传感器,并应满足下列要求:1 振动传感器应具有合适的灵敏度、频响范围及量程o2 可根据结构主要振型和监测点的位置,选择三向飞双向和单向振动传感器。3 基频较低的大跨度站房结构?宜选用低频性能优良的振动传感器,量程不小于士2g,横向灵敏度一般为轴向灵敏度的1% .- S%,频率响应在o.2 Hz r-.J 1 500 Hz (士100/0),使用温度范围在-500C+700C o 5.3.2 位移监测应根据不同的测量对象选择位移传感器的具体再II-.f主王亘.手p-fr1 一一_ . 1 (一=:r位:.frl羊于工丁?羊ir:
13、c.二巳八1一一业主t手¥主主旦亏c主呈它王1工.1.t.J 111111 -.1 . ) -.) t.J 111111,夕飞丐足1主主,/i飞主玉!也Jj. 1. 111111,于自主注,不盲低于0.5%F.Sn 1 1 盯7注EJ在1击,早旱时7守主主91二7万i!Ff.tr-. J. J I卫L.x.1:;:山苛nTI卫1问户I/ :J.!;oC. .r.J、:1 具有分辨率高、测量范围宽、抗疲劳、使用寿命长等基本功能o静应变传感器量程宜不小于预测最大值的le52倍,动应变 9 传感器量程宜不小于预测最大值的2倍。2 一般分为静应变、动应变传感器,应变监测应进行温度补偿。3 能在各种环境
14、中工作,不受电磁干扰、耐化学腐蚀、抗冲击振动o4 量程一般不小于士1500,精度不宜低于士Oe1%FeS,非线性度宜低于0.5%F.S,灵敏度小于1.0问,使用温度范用在-506仁十700仁R5. 3. 4 索力监测应根据结构设计和计算分析结果,选用具体规格的索力传感器?监测精度宜不低于30/oF.So 5.3.5 裂缝监测传感器的量程一般在1mm 20mm?裂缝宽度监测最小分度值小宜大于0.05mmo宽度1mm以下的裂缝,分辨率不低于0.01mmo 5.3.6 支座反力监测宜选用测力支座,其他类型的传感器经验证后也可采用。 10 6 数据采集与传输模块设计6. 1一般规定6.1.1 变变菇米
15、荣与传栩拉Lf呆ilt变变菇质量科lj元整陀。6. 1. 2 数据采集与传输模块设计应包括与传感器接口的匹配性设计、信号调理与数据采集方案设计飞数据传输方案与路由设计飞软件功能设计与集成方案设计等内容o6. 1. 3 数据采集、传输的软硬件设计、选型应与所选传感器相匹配。6.1.4 数据采集与传输软件应实现自动采集与传输数据?并可人工设置和调整采集、传输参数c6.1. 5 数据采集方案应包括数据采集方式、触发阔值和采样频率的确定o6.2数摆采集6. 2. 1 数据采集设备与传感器之间应有明确的拓扑关系雪数据采集应根据铁路客站的空间尺寸、测点数量和布置以及传感器类型等进行设计,可选择集中式飞分布
16、式或混合式等数据采集方法o6.2.2 数据采集设备应根据传感器输出信号类型、匹配性、兼容性、采样频率、精度和分辨率等要求进行选型。当同类或不同类数-I:F.i.司三fff 1-峰+日立户互.1.-l.-Cf-:坠+首古c互.1.-l.-c口十去日主户手t:1117 n来什-I:F.i.r三t.1叮?准主v白百百主汇1以吁口歹之:1J节i飞国丁天j,:/J. 11 ,1叫仆口7飞二3天再lt_口!j主义11白应LIHj三扩刁又二乡畏eL驭茹米集Z吏沓fr交集的信号,也进行信号调埋相信口架?肉,提高额据采集质量。6.2.3 数据采集方案应根据荷载、环境、结构响应特点和监测内容的不同,可选择实时采样
17、、定时采样、触发采样或混合采样的方法。 11 6.2.4 采样频率应根据监测内容和功能要求设走?应能反映被监测结构的真实状态,并满足结构健康监测数据的应用要求o6.2.5 数据采集宜考虑自校准功能,无自校准功能时应定期校准。6.2.6 数据采集可采用串模干扰抑制、共模干扰抑制等抗干扰措施以及接地技术和屏蔽技术来提高信噪比。6e2e7 数据采集站应根据监测要求和信号传输距离要求确定布置,不应影响数据质量o数据采集站之间应考虑数据采集时间同步件事隶属6.3数据传输6.3.1 数据传输方案应结合监测系统对时延的要求综合选定。6.3. 2 硬件、数据传输和系统模块之间应是一个有机协调的整体,保证监测数
18、据和指令在各模块之间实现实时可靠的不间断传输,并支持断点续传。6.3.3 数据传输宜采用有线?经验证后也可采用无线。传输线路应采取必要的保护措施,避免电磁干扰o6.3.4 有线数据传输方式宜采用工业以太网等数字信号或光纤进行传输。6$3$5 无线传输方式宜选用RFID、ZigRee、WLANAGJG等近距离、远距离无线传输方式。信号发射装置和接收装置应远离强电磁干扰源。.3. 铁路客站现场采集器与监控中心之间的远距离数据传输宜采用光纤传输、无线传输或两者相结合的方式o 12 7 数据管理与分析模块设计7.1一般规定7.1.1 变变据官埋与分析于臭块胆包括卡列主安列段:1 数据预处理,数据有储,
19、自动生成报表、报告。2 建立中心数据库,进行数据查询和管理。3 备份数据,自动导入和导出数据,于工导人和导出数据c4 统一的数据标准格式和接口,并编入系统软件说明文档。5 应采取设定不同用户级别权限和密码以及网络防护等技术措施?提高数据安全性。7.11 数据管理与分析模块宜梗据不同的数据类型设计数据库,数据库应具有数据维护和备份机制o数据管理和存储宜选用成熟的商业数据库软件系统或应用较广的开源数据库软件系统o7.1.3 数据管理与分析模块设计应包括功能设计飞架构设计飞性能设计、安全设计?软件开发应考虑安全性、稳定性、容错性、可操作性和可扩展性。7.1.4 数据存储和管理宜在本地计算机上进行,也
20、可采用云存储租云管理技术。7.1.5 数据分析前应进行数据预处理,并保证数据的客观性和完整性。7.2数据存储, 事2 米ft土f丑芦王启主白21来ft土f丑i若干+时只苗f居百Tf言,俐寸之匕斗耸树?工:ci;f; M 古了,. . x人:v口ITI I-CJ丸人:v口产俨忆儿.I !卫x!l:11间【J写件1:乙、.Iu;.L1:乙、/1此人I.:I二、【J扩展性、标准性和经济性的原则?并保证数据的共享性、数据结构的整体性、数据库系统与应用系统的统一性c 13 7. 2. 2 原始监测数据应运期存储、备份存档?监控中心的硬盘容量应满足动态数据不少于3个月原始数据存储和静态数据全生命周期保存需
21、求,处理分析后的数据应专项存储。7.3数据管理7e3e1 数据库模块化架构应对客站结构信息、监测系统信息和监测数据进行分层、分类存储和管理,宜包括客站结构信息子数据厚、监测系统信息于颈菇!车、34町变变菇于变变菇)车、统计分斩变变茹于数据库、结构安全评估子数据库等o7. 3. 2 已处理数据宜保持足够的在线存储,以便随时在线查询和分析。经统计分析的数据应专项存储,每季度或每年度数据分析后宜存储某一段或某几段典型数据,并对各类数据或可视化图像具备再现显示能力o7.3.3 监测系统信息子数据库应存储和管理传感器、数据采集和传输设备、数据处理和管理设备及软件等信息,包括设备安装位置、技术参数、品,牌
22、、规格以及所涉软件全称和版本号等o7.3.4 系统数据库应存储和管理报警值、安全评估方法和评估结果以及报警历史记录等,宜能与客站巡检以及客站养护管理系统无缝衔接?实现数据共享。7.3.5 数据报告报表功能应实现季报、年报和特殊事件后的专项报告,报告、报表应能导出办公系统易于调用的通用文档格式o7.3.6 数据库功能包括监测设备管理、监测信息管理飞结构模型信息管理、评估分析信息管理、数据转储管理、用户管理、安全管理以及报警信息管理等o7e3e7 监测设备管理应包括传惑器、采集设备(包括采集子站和思珩)以反信号词埋政备寺的苟言万日、更挟、状7位金耐以反政障和侧等功能。传感器设备宜按监测信息内容和功
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