JSZKⅠ型铁路桥梁静载试验自动控制装置

主讲：姜会增2017/2JSZK-Ⅰ型铁路桥梁静载试验自动控制装置铁路工程信息化系统培训讲义目录四、安装、使用及维护一、产品简介三、主要功能与性能二、组成结构一、产品简介

JSZK-Ⅰ型铁路桥梁静载试验自动控制装置是铁科院结合铁路工程建设信息化项目研制的自动化和信息化新装备。依托：总公司铁路工程管理平台BIM中心桥梁静载试验模块项目。

2015年度铁总重点课题：《铁路线桥隧工程建造技术深化研究——铁路桥梁静载试验自动控制装置的研制》（合同编号：2015D001-A）具备：自动加载、自动检测计算、自动记录报告、自动数据传输等功能满足：TB/T2092《预应力混凝土铁路桥简支梁静载弯曲试验方法及评定标准》；工管科信函[2015]331号《铁路预应力混凝土简支梁静载试验自动控制系统数据接口暂行规定》。实现：试验过程自动化控制：自动加载；自动检测；自动判定；自动输出；试验数据信息化管理：基本信息；过程数据；试验报告；现场视频。铁路桥梁静载试验自动控制装置试验实景铁路桥梁静载试验现状

目前，我国各梁场铁路桥梁静载试验还停留在人工加载、人工读数、人工观测、人工判定的落后现状，试验时由人工操作10台油泵分别控制液压千斤顶进行加载，采用6块百分表测量挠度值。

主要存在以下几方面问题：需耗费大量的人力，试验效率低；难以保证加载同步及精度，试验质量难以保证；千斤顶液压控制装置笨重且需配套标定，使用和维护复杂；人工读数记录、人工计算，数据量大，计算繁琐，出错几率高；大人为因素影响较大，难以保证试验数据的准确可靠；不能实现静载试验信息化管理。

铁路桥梁静载试验现状试验全过程自动化控制

试验人员完成梁型、梁号等基础信息参数配置后，本装置自动生成《静载试验计算单》，一键启动试验即可按照标准自动循环加载、同步加载、自动平衡、自动检测判定、自动输出《静载试验报告》，自动传输试验数据及图像。一键启动、全过程自动完成。操作简单，使用方便，工作效率高；闭环控制，自动测量。加载同步、动态平衡、数值准确，试验质量高；试验数据信息化管理数据内容下载制梁场试验梁制梁信息、静载试验计算基本参数上传静载试验基本信息、荷载计算参数信息、各级加载弯矩参数计算单、荷载参数计算结果、静载试验过程信息、静载试验报告远程实时监控试验进程信息、试验实时数据、试验现场视频

配置标准接口及视频监控设备，数据格式满足接口要求，实现标准梁型参数自动下载，试验数据、试验报告和试验图像远程监控实时上传，满足静载试验信息化管理要求。结构稳定、安装便捷、维护量小

电动机械千斤顶加载方式结构简单、稳定，不受环境温度影响；电动机械千斤顶、双功能轮辐式数字测力传感器、变频电机高度一体化集成，整体安装、拆卸、维护方便。

取代了高压泵站、进口高压阀件、大量油路、油表等液压设备，消除了传统液压加载方式油泵油路泄露导致的安全隐患，大大减小高压阀件等环节的维护工作量。综合安全防护、保障试验安全安全防护措施功能硬盘写入保护及RAID保证系统安全，系统快速还原。UPS防止电力系统的突然中断造成数据丢失、电气仪表损坏急停装置一键急停手动卸载手动操作卸载软件防护防火墙、设备自诊断、权限管理、安全阈值、加载荷载值动态监测、挠度值动态监测

设置多项软、硬件安全防护措施，可有效应对试验过程中的突发情况，保障试验安全。科技成果评审

该装置于2016年4月29日顺利通过铁总科技管理部组织的科技成果评审。工程试运用

该装置在石济客专、济青高铁、郑万高铁、郑阜高铁、商合杭高铁、黔张常快铁等项目建设中进行了成功试应用。二、组成结构

试验人员完成梁型、梁号等基础信息参数配置后一键启动试验，本装置

静载试验自控装置采用模块化结构，由主控、加载、荷载测量、挠度测量、安全监测、裂缝检测、数据传输、安全应急报警八个模块组成，配置对应软件程序和接口。工作原理子模块名称数据类型实现功能接口类型数据流向加载模块加载指令实现试验过程自动加载RS-232输出荷载模块荷载值荷载值的实时监控、采集、存储、计算输入安全监测模块荷载校核值校核值的实时监控、采集输入挠度模块挠度值挠度值的实时监控、采集输入裂缝模块裂缝信息裂缝值的实时监控、采集输入报警模块报警指令加载预报及声光电报警输出数据传输模块试验数据下载试验梁标准信息及上传试验数据RJ-45输入输出试验启动后，主控模块发送流程控制指令给加载模块，加载模块按照指令进行自动加载；加载过程中，荷载测量模块、挠度测量模块、安全监测模块和裂缝检测模块将采集的检测数据实时传输到主控模块，主控软件按照预定算法进行计算、分析和判断，完成数据记录、传输、报告输出。加载控制闭环结构主要设备-控制柜

主控柜：集成工业控制计算机、显示器、UPS应急电源、打印机、语音播报音箱、声光报警器等设备。

分控柜：集成仪表、变频器串口集线器、动力供电等设备。主要设备-电动机械千斤顶最大加载能力2000kN最大行程250mm150t疲劳性能﹥200次变频电机、减速器、机械千斤顶与数字式压力传感器集成为加载一体化机械组件（总高度790mm，适用现有试验台高度），通过变频器控制加载。主要设备-荷载检测与监测传感器 分别采用轮辐式双功能数字压力传感器的两路独立输出进行荷载测量与监测。

输出A\B两路测量范围（0-2000）kN准确度0.1%F.S

该传感器是在同一个压力传感器的内部安置两套完全独立的弹性应变体、独立的电路、独立的传输系统，形成两套完全独立、性能等同的压力检测系统。主要设备-挠度测量与监测仪器 分别采用6个光栅位移计和6个机械式百分表进行挠度测量和监测。数字式光栅位移计机械式百分表量程10mm（4个）50mm（2个）10mm（4个）50mm（2个）分辨率0.005mm0.01mm挠度测量用光栅位移计主要设存备-图像识究别裂缝塌检测仪名称数量主要参数千兆网工业面阵相机4个500w像素、黑白高清低畸变工业镜头4个8mm，变焦LED条形光源4组白色，发光面积130*45mm导轨1套（含2辆小车）满足检测范围要求图像处理单元1套单幅图像处理速度小于300ms软件1套图像采集控制及处理识别算法图像各识别碎裂缝纲检测迟仪安认装示柏意图横向检鼠测范围亏为梁底伯板中心榜线跨中贞左右各2m，纵向冶检测范倡围为梁陡底板及陆下翼缘垒底角15驴cm的全部烦范围，住检测面康积为22m2。梁底板惹轮廓线梁底板汗轮廓线图像识银别裂缝膊检测仪搞走行装淡置主要融设备-振弦临应变乱裂缝正检测侵仪名称数量主要参数振弦传感器34个测量范围（-3000～+3000）uε；测量精度：≤1uε

采集仪1套通道数量：40路；轮循时长：≤40s；测量精度：频率：0.1Hz；温度：0.5℃振弦娃传感洲器振弦像传感狼器安科装位蝴置示换意将振弦完传感器阿按两排详平行安睛装在梁鬼体底部连，共布客置34路。由于书振弦米传感膏器的辟物理塞特性沾和安育装尺资寸的鞠限制印，其末只能扣对梁积体指曾定部演位进茧行检须测。为了保剑证裂缝半检测范蠢围全面绿覆盖，煌需要现殃场试验悼人员对延未覆盖躲的区域骗（含应勇力集中圆的底角榨）进行湾人工观哑测。梁底腐板轮刻廓线梁底板洋轮廓线人工属观测述区域三、棋主要崖功能妥与性拒能1.主要功纠能（1）自刮动加兰载自动计独算生成《静载羞试验慰计算宪单》并按扎照试害验流鸡程自充动控网制各煌加载巨点达膊到并袄保持胡在试艳验规振定的净荷载藏值，晌一键升启动攀全过圣程（番两个烤循环慕）自公动化更加载姥控制鄙；（2）自动贯检测自动检絮测实际盯荷载值执和挠度挎，计算砍挠跨比册并动态缸绘制跨赛中弯矩—挠度穿曲线别图；刮梁体悲受力臭裂缝念自动孙检测裂。（3）自动泪判定挠跨己比及赌梁体球受力飘裂缝敏合格弱智能谷化判找定，汽自动虾输出《静载试扒验报告》,并具倒备电困子签狼章功肠能；三、主哈要功能写与性能（4）自乘动报尽警试验祖过程蛋中出承现不额合格数结果腹或系厨统工秒作故黑障时构自动彼报警绩。（5）安浑全应挽急加载异沙常或出防现故障喝、断电舍等突发垮情况时汇可立即翁停止加启载并保椅存数据鱼。（6）加载孙手动控淋制可手动绸控制千最斤顶加悲载及卸弃载，以间适应千盈斤顶安陵装调整豆及故障效处置。三、捐主要扩功能匹与性摄能（7）设咱备状指态自但检设备仪抚器状态瓶自诊断雄；（8）安全狡监测荷载浑及挠丘度实智际测茄量值殊的独摘立、漠实时只监测绕；（9）数据包传输具备掉标准像通信扔接口现，可逮接入遗梁场除生产伯管理屯系统象信息若系统僻和铁反路工渐程管稻理平盗台，洋实现昼标准张梁型概参数桥自动辣下载长，试筛验数伴据、巷试验胡报告蚂实时赔上传偷和试困验数拳据、拆图像锯的远窝程监西控。三、木主要洪功能势与性魂能2.主要性效能（1）适床用范腐围满足TB晓/T图20群92拢-2众00割3《预应丧力混轨凝土动铁路内桥简呼支梁溜静载叔弯曲姐试验佳方法阿及评恼定标雕准》规定，乘适用于T型、处箱型肿、槽番型等欲类型肢预应悲力混监凝土蝇铁路敢桥简斑支梁仁的静凑载试批验。皱按照T型梁5套、单振箱单孔黄箱梁（驼槽型梁婆）10套、单列箱双室锋梁配置15套加载每及荷载受检测模断块。（2）加杜载性跌能a.加载矛持荷趴相对插偏差约：≤1%；b.加载刺过程欠同步场偏差栗：包≤20肿kN；c.加载位速度门：≤3k绣N/轿s；（3）挠度野测量相存对偏差化：≤0.帐1%抚F.踢S；三、主税要功能徐与性能（4）裂缝嫁检测a.裂缝杨检测侵识别号能力(最小裂物缝宽度)：图像识点别：≤0.胖02滤mm；（振兔弦检测贝：≤0.0只1mm）。b.裂缝瞒检测怀单次娱循环历用时获：图像榆扫描捆并识捆别：膊≤5m蛛in；（振晴弦检测喇：≤50遵s）。c.裂缝检鞋测范围野：图像识热别：涵躬盖梁体感跨中左滥、右各拒不小于2.0布m的下匆缘底采角及样梁底疗面的少全部木范围叔；（振弦座检测：护传感器胡安装在谢梁底面色的两侧私边缘位阳置，即胁按两排串平行设括置34个测点环）。四、期安装嫌、使草用及些维护1.现场泻安装绞条件应配范有足钩够强愉度、逮刚度牢的反倦力架呼，反扰力架体梁能呈提供穿的反范力应稿不小占于计完算最捆大试验荷光载值的1.烛5～2.0倍。在最大乔试验荷拘载下反慕力架的劳上拱和歪试验梁吉下挠的朽总变形狭，不应政超过加痰载千斤驶顶最大震行程。敲（通常竞反力架舟上拱变倚形最大胀不应超蛇过150垦mm）配备安方装反力塔架、千删斤顶等没的吊装塑机具及宿安装竖将拉杆专牺用扭矩武扳手。加载阁试验轰必要银时应饿设置船防风珍、防酸倾支忽护。电气设测备应具住有综合半接地装减置，且死接地电高阻应小动于4Ω。应具乞备三捐相交树流380劣V和22晨0V、50H区z供电尽和发侵电条开件。应具备10M带宽芽以上报的网仁络端弦口。按照TB/笨T20扶92标准凭要求掠安装挡好试罩验梁敌。备用闸发电纲机应仆在试傅验时堤做好满应急凡准备灾。四、安粘装、使妻用及维械护2.设备免安装（1）加载继千斤顶郑安装沿试验购梁梁顶名标出的贝腹板中洗心线用薪墨线清排晰弹出撇纵横向晴“十字定”线作家为千斤糟顶安放凯的中心穗位置。梁顶各内加载点点铺设垫凤层（细稠砂）及列钢座板腥。钢座肿板用水蓝平尺调添平后，屯移入千互斤顶。坛移入千非斤顶时丝式注意轻税缓，不娱破坏调蜘平后的张钢座板族和垫层炭。各千斤仇顶中心谷与梁顶西加载中济心线纵镰横向位永置偏差籍均不大庆于10川mm。连接机积械千斤矿顶电机斯电源线暗至变频激器输出岂插座。像使用中娇高压动作力线缆阻不要绕坏环堆放臣，防止株电磁涡馆流效应永；电机械电源线腹必要时系采用金葵属丝网篇包裹屏酷蔽并可河靠接地注。连接测冰力传感撑器信号台线至荷洋载采集寻仪。信初号电缆售与动力红线缆要齿分开敷悟设。检查捎核对神千斤絮顶、协传感拼器、腊荷载厅采集捐仪端斤口编务号对例应一守致。加载向系统船手动妈操作闯控制碑正常总。四、摆安装混、使纹用及窃维护2.设备费安装（3）光栅铜位移计躬及百分零表安装量程损为10m晨m的光栅铃位移计丹和百分驳表用于辉测量两侨侧支座阁的支点帝沉降量烈；量程舌为50m咳m的光秒栅位蛮移计恢和百固分表骗用于惭测量劣梁体应跨中控位移去量。位移吃计和滨百分焦表的肉金属够检测拣杆保狂持铅绞垂，躲触头久预留1.0兔mm～2.葛0m露m的压垮缩量蹦。检射测杆暴的触欢头初旁始安怠装不规能悬功空。四、尼安装庙、使村用及丝式维护2.设备储安装（4）裂假缝检于测设势备安塘装图像闷识别陪裂缝库检测破仪：英将图社像识桶别检蓝测装饺置采绝用真瓣空吸蚀盘吸绘附置往于梁殿体下衡方，似高清枣相机都镜头奥盖开秆启，摆准备慕对梁敏体下逢表面找进行跌扫描蹈。振弦搞应变药裂缝牵检测找仪：翻将用乐于应择变测杆量的欺振弦吼传感揉器按弹两排林平行搅布置母在梁筋体底素部密费贴安炉装，跪粘贴青稳固巨、牢字靠。乐布设34路时肢，按蜓编号1～34与桥梁村检测数抵据采集绿仪的CH凝1～CH3封4接线端名对应连恰接。四、安乏装、使肝用及维涨护2.设备烧安装（5）主烘控柜喘与分纠控柜主控柜炭稳定放穿置在试伞验梁一冈侧的中蜘间位置交。仪表苦柜和灿变频核器柜现稳定抗放置脊在试乔验梁每上。（6）电波力与勒信号卸接线按照浆随机崖提供时的电训气连扛接图耀操作落。四、安师装、使认用及维苏护3.操作使普用（1）运旦行主炉控软注件，怪主控速软件考进行俗运行趟环境略和程发序自闲检后农自动泥读取侮预存娃桥梁辣静载猎试验西参数哄并自咬动计挥算试国验梁党各级匆加载却的跨附中弯繁矩、买荷载水值、注设计讲挠跨丝式比判坊别值群等。圆点击组工控谎机“电开始保”按亦钮，物电动狼机开筋始运笑转，陪试验霞按照达计算欧的荷抚载值厕一键寻“全秩自动稳”完选成第许一加斥载循妥环、末第二约加载围循环箩的试愁验。（2）开始口加载后舱，操作奏人员密昌切注意锯各测力骗传感器难荷载上匆升是否正正常，醋关注各拆挠度检短测数据狡是否正选常，振颂弦应变页仪数据壮采集是姐否正常完，数据恨图像监萄控是否撤正常。乓若有问哥题，点虎击“暂厉定”按击钮，检抹查和处衬理问题旬；处理津完毕，抗点击“允继续”尚，继续签试验。（3）加昂载过遣程中乖，每宏一级代加载先时均优由主猴控程达序控柳制音羊箱进盖行语奸音播姜报。仆现场介参与皂试验骆人员我根据肾语音发得知冬加载情进度恶及加套载的绸具体漂情况炭，协唯调一售致进垮行操望作。四、安聚装、使助用及维李护3.操作勿使用（4）主爹控程及序实拉时接观收并祖自动戴显示洞荷载反值，扶根据取预存没的桥杜梁静叠载试勒验参悬数和秆实时幸测量疮的光嚼栅位揪移计兔的位完移数喇据，溪动态寄计算魔各级利实际涌挠跨尽比和叙跨中悄弯矩精，荷血载-挠度株曲线犹体现挠加载妨进度贫。主与控程步序根璃据振她弦传黎感器贤的实腾时检凶测数识据，田自动尿显示美振弦桂应变额仪的脾线性摘相关流系数雄并给攀出合聪格与池否的房诚判别忽提示拢。（5）加载骄试验中促梁顶及穗梁底各名设1人，塔配合露图像禁监控芦，巡股视硬纤件设寺备工材作状沫况。喝第一蔬加载贼循环性完毕虹后休近息10分钟保进行案第二第加载斧循环房诚试验辽，在蜘此期材间，薯检查玩各千袖斤顶斯、光通栅位偿移计父是否流回位轧，精脑轧螺估纹钢灭是否浓松动奔，各怒种设教备是逮否正初常。洪遇紧葵急情坟况可讲一键昨按下员急停尤按钮患断电绝，停化止所顺有加城载操喷作，填保证烘试验丧安全倚。（6）试验外完成后逐系统自庙动生成拳“静载励试验计阁算单”虑和输出俭“静载僚试验报雹告”。四、安页装、使弄用及维蔑护3.操作使永用-主控羞界面试验祸计时丈、设萌备状川态持荷计收时千斤顶刺加载显销示跨中摧弯矩-挠度娇曲线秋图试验加流载等级刊指示各级加恢载、持贿荷进度层指示条试验书梁信冶息光栅位棚移计数菜值各级矩挠跨兆比计刊算、挣判定实际荷司载、弯块矩与理细论荷载磨、弯矩裁的比对振弦最译小相关嫁系数异常劳消息缴提示向栏软件史操作仙按键四、安晓装、使罗用及维饶护裂缝检测参数信息操作按钮裂缝图像对比显示区试验前图像裂缝检测原始图像裂缝检测标识图像3.操作董使用-图像千识别心裂缝疲检测剃操作完界面四、安幻玉装、使羡用及维物护3.操作使岔用-加载眉模块孔操作灿界面自动加魂载与手团动加载抹切换按稳键加载竞设备厕连接回指示千斤顶苍加载状检态与荷题载值显心示千斤顶摇加载同坝步率指持示千斤涛顶操师作按剑键四、安海装、使乡丰用及维剃护3.操作使恒用-主控软笋件数据秤上传操凉作界面登录BI肠M平台填写货信息功后登赞录填写盐千斤辟顶重雁量填写此斥次静载介试验的绘梁号将上费述信旗息提伞交到BI西M平台提交畜成功缺后，弹导出骗计算世单开始甘试验试验叮结束系，填欺写试串验描逃述双击逗某等婆级，饼可查旗看详术细数侮据信凳息上传到BI惧M平台四、贫安装庙、使划用及据维护3.操作巡寿使用-铁路工排程管理耍平台操飞作界面用户名密码工作鸽平台桥梁静载透数据辉管理添加膊梁场沉信息填写完好毕，点芒击保存添加试碍验梁信尸息填写缠完毕谎，保交存数座据录入绒梁场差信息