主講：姜會增2017/2JSZK-Ⅰ型鐵路橋梁靜載試驗自動控制裝置鐵路工程信息化系統(tǒng)培訓講義目錄四、安裝、使用及維護一、產(chǎn)品簡介三、主要功能與性能二、組成結(jié)構(gòu)一、產(chǎn)品簡介

JSZK-Ⅰ型鐵路橋梁靜載試驗自動控制裝置是鐵科院結(jié)合鐵路工程建設信息化項目研制的自動化和信息化新裝備。依托：總公司鐵路工程管理平臺BIM中心橋梁靜載試驗模塊項目。

2015年度鐵總重點課題：《鐵路線橋隧工程建造技術(shù)深化研究——鐵路橋梁靜載試驗自動控制裝置的研制》（合同編號：2015D001-A）具備：自動加載、自動檢測計算、自動記錄報告、自動數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ軡M足：TB/T2092《預應力混凝土鐵路橋簡支梁靜載彎曲試驗方法及評定標準》；工管科信函[2015]331號《鐵路預應力混凝土簡支梁靜載試驗自動控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口暫行規(guī)定》。實現(xiàn)：試驗過程自動化控制：自動加載；自動檢測；自動判定；自動輸出；試驗數(shù)據(jù)信息化管理：基本信息；過程數(shù)據(jù)；試驗報告；現(xiàn)場視頻。鐵路橋梁靜載試驗自動控制裝置試驗實景鐵路橋梁靜載試驗現(xiàn)狀

目前，我國各梁場鐵路橋梁靜載試驗還停留在人工加載、人工讀數(shù)、人工觀測、人工判定的落后現(xiàn)狀，試驗時由人工操作10臺油泵分別控制液壓千斤頂進行加載，采用6塊百分表測量撓度值。

主要存在以下幾方面問題：需耗費大量的人力，試驗效率低；難以保證加載同步及精度，試驗質(zhì)量難以保證；千斤頂液壓控制裝置笨重且需配套標定，使用和維護復雜；人工讀數(shù)記錄、人工計算，數(shù)據(jù)量大，計算繁瑣，出錯幾率高；大人為因素影響較大，難以保證試驗數(shù)據(jù)的準確可靠；不能實現(xiàn)靜載試驗信息化管理。

鐵路橋梁靜載試驗現(xiàn)狀試驗全過程自動化控制

試驗人員完成梁型、梁號等基礎信息參數(shù)配置后，本裝置自動生成《靜載試驗計算單》，一鍵啟動試驗即可按照標準自動循環(huán)加載、同步加載、自動平衡、自動檢測判定、自動輸出《靜載試驗報告》，自動傳輸試驗數(shù)據(jù)及圖像。一鍵啟動、全過程自動完成。操作簡單，使用方便，工作效率高；閉環(huán)控制，自動測量。加載同步、動態(tài)平衡、數(shù)值準確，試驗質(zhì)量高；試驗數(shù)據(jù)信息化管理數(shù)據(jù)內(nèi)容下載制梁場試驗梁制梁信息、靜載試驗計算基本參數(shù)上傳靜載試驗基本信息、荷載計算參數(shù)信息、各級加載彎矩參數(shù)計算單、荷載參數(shù)計算結(jié)果、靜載試驗過程信息、靜載試驗報告遠程實時監(jiān)控試驗進程信息、試驗實時數(shù)據(jù)、試驗現(xiàn)場視頻

配置標準接口及視頻監(jiān)控設備，數(shù)據(jù)格式滿足接口要求，實現(xiàn)標準梁型參數(shù)自動下載，試驗數(shù)據(jù)、試驗報告和試驗圖像遠程監(jiān)控實時上傳，滿足靜載試驗信息化管理要求。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安裝便捷、維護量小

電動機械千斤頂加載方式結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，不受環(huán)境溫度影響；電動機械千斤頂、雙功能輪輻式數(shù)字測力傳感器、變頻電機高度一體化集成，整體安裝、拆卸、維護方便。

取代了高壓泵站、進口高壓閥件、大量油路、油表等液壓設備，消除了傳統(tǒng)液壓加載方式油泵油路泄露導致的安全隱患，大大減小高壓閥件等環(huán)節(jié)的維護工作量。綜合安全防護、保障試驗安全安全防護措施功能硬盤寫入保護及RAID保證系統(tǒng)安全，系統(tǒng)快速還原。UPS防止電力系統(tǒng)的突然中斷造成數(shù)據(jù)丟失、電氣儀表損壞急停裝置一鍵急停手動卸載手動操作卸載軟件防護防火墻、設備自診斷、權(quán)限管理、安全閾值、加載荷載值動態(tài)監(jiān)測、撓度值動態(tài)監(jiān)測

設置多項軟、硬件安全防護措施，可有效應對試驗過程中的突發(fā)情況，保障試驗安全?？萍汲沙晒u評審該裝置置于2016年4月29日順利利通過過鐵總總科技技管理理部組組織的的科技技成果果評審審。工程試試運用用該裝置置在石石濟客客專、、濟青青高鐵鐵、鄭鄭萬高高鐵、、鄭阜阜高鐵鐵、商商合杭杭高鐵鐵、黔黔張常常快鐵鐵等項項目建建設中中進行行了成成功試試應用用。二、組組成結(jié)結(jié)構(gòu)試驗人人員完完成梁梁型、、梁號號等基基礎信信息參參數(shù)配配置后后一鍵鍵啟動動試驗驗，本本裝置置靜載試試驗自自控裝裝置采采用模模塊化化結(jié)構(gòu)構(gòu)，由由主控控、加加載、、荷載載測量量、撓撓度測測量、、安全全監(jiān)測測、裂裂縫檢檢測、、數(shù)據(jù)據(jù)傳輸輸、安安全應應急報報警八八個模模塊組組成，，配配置對對應軟軟件程程序和和接口口。工作原原理子模塊名稱數(shù)據(jù)類型實現(xiàn)功能接口類型數(shù)據(jù)流向加載模塊加載指令實現(xiàn)試驗過程自動加載RS-232輸出荷載模塊荷載值荷載值的實時監(jiān)控、采集、存儲、計算輸入安全監(jiān)測模塊荷載校核值校核值的實時監(jiān)控、采集輸入撓度模塊撓度值撓度值的實時監(jiān)控、采集輸入裂縫模塊裂縫信息裂縫值的實時監(jiān)控、采集輸入報警模塊報警指令加載預報及聲光電報警輸出數(shù)據(jù)傳輸模塊試驗數(shù)據(jù)下載試驗梁標準信息及上傳試驗數(shù)據(jù)RJ-45輸入輸出試驗啟啟動后后，主主控模模塊發(fā)發(fā)送流流程控控制指指令給給加載載模塊塊，加加載模模塊按按照指指令進進行自自動加加載；；加載載過程程中，，荷載載測量量模塊塊、撓撓度測測量模模塊、、安全全監(jiān)測測模塊塊和裂裂縫檢檢測模模塊將將采集集的檢檢測數(shù)數(shù)據(jù)實實時傳傳輸?shù)降街骺乜啬K塊，主主控軟軟件按按照預預定算算法進進行計計算、、分析析和判判斷，，完成成數(shù)據(jù)據(jù)記錄錄、傳傳輸、、報告告輸出出。加載控控制閉閉環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)主要設設備-控制柜柜主控柜柜：集成工工業(yè)控控制計計算機機、顯顯示器器、UPS應急電電源、、打印印機、、語音音播報報音箱箱、聲聲光報報警器器等設設備。。分控柜柜：集成儀儀表、、變頻頻器串串口集集線器器、動動力供供電等等設備備。主要設設備-電動機機械千千斤頂頂最大加載能力2000kN最大行程250mm150t疲勞性能﹥200次變頻電電機、、減速速器、、機械械千斤斤頂與與數(shù)字字式壓壓力傳傳感器器集成成為加加載一一體化化機械械組件件（總總高度度790mm，適用用現(xiàn)有有試驗驗臺高高度）），通通過變變頻器器控制制加載載。主要設設備-荷載檢檢測與與監(jiān)測測傳感感器分別采采用輪輪輻式式雙功功能數(shù)數(shù)字壓壓力傳傳感器器的兩兩路獨獨立輸輸出進進行荷荷載測測量與與監(jiān)測測。輸出A\B兩路測量范圍（0-2000）kN準確度0.1%F.S該傳感感器是是在同同一個個壓力力傳感感器的的內(nèi)部部安置置兩套套完全全獨立立的彈彈性應應變體體、獨獨立的的電路路、獨獨立的的傳輸輸系統(tǒng)統(tǒng)，形形成兩兩套完完全獨獨立、、性能能等同同的壓壓力檢檢測系系統(tǒng)。。主要設設備-撓度測測量與與監(jiān)測測儀器器分別采采用6個光柵柵位移移計和和6個機械械式百百分表表進行行撓度度測量量和監(jiān)監(jiān)測。。數(shù)字式光柵位移計機械式百分表量程10mm（4個）50mm（2個）10mm（4個）50mm（2個）分辨率0.005mm0.01mm撓度測測量用用光柵柵位移移計主要設設備-圖像像識識別別裂裂縫縫檢檢測測儀儀名稱數(shù)量主要參數(shù)千兆網(wǎng)工業(yè)面陣相機4個500w像素、黑白高清低畸變工業(yè)鏡頭4個8mm，變焦LED條形光源4組白色，發(fā)光面積130*45mm導軌1套（含2輛小車）滿足檢測范圍要求圖像處理單元1套單幅圖像處理速度小于300ms軟件1套圖像采集控制及處理識別算法圖像像識識別別裂裂縫縫檢檢測測儀儀安安裝裝示示意意圖圖橫向向檢檢測測范范圍圍為為梁梁底底板板中中心心線線跨跨中中左左右右各各2m，縱縱向向檢檢測測范范圍圍為為梁梁底底板板及及下下翼翼緣緣底底角角15cm的全全部部范范圍圍，，檢檢測測面面積積為為22m2。梁底底板板輪輪廓廓線線梁底底板板輪輪廓廓線線圖像像識識別別裂裂縫縫檢檢測測儀儀走走行行裝裝置置主要要設設備備-振弦弦應應變變裂裂縫縫檢檢測測儀儀名稱數(shù)量主要參數(shù)振弦傳感器34個測量范圍（-3000～+3000）uε；測量精度：≤1uε

采集儀1套通道數(shù)量：40路；輪循時長：≤40s；測量精度：頻率：0.1Hz；溫度：0.5℃振弦弦傳傳感感器器振弦弦傳傳感感器器安安裝裝位位置置示示意意將振振弦弦傳傳感感器器按按兩兩排排平平行行安安裝裝在在梁梁體體底底部部，，共共布布置置34路。由于于振振弦弦傳傳感感器器的的物物理理特特性性和和安安裝裝尺尺寸寸的的限限制制，，其其只只能能對對梁梁體體指指定定部部位位進進行行檢檢測測。。為了了保保證證裂裂縫縫檢檢測測范范圍圍全全面面覆覆蓋蓋，，需需要要現(xiàn)現(xiàn)場場試試驗驗人人員員對對未未覆覆蓋蓋的的區(qū)區(qū)域域（（含含應應力力集集中中的的底底角角））進進行行人人工工觀觀測測。。梁底底板板輪輪廓廓線線梁底底板板輪輪廓廓線線人工工觀觀測測區(qū)區(qū)域域三、、主主要要功功能能與與性性能能1.主要要功功能能（1）自自動動加加載載自動動計計算算生生成成《靜載載試試驗驗計計算算單單》并按按照照試試驗驗流流程程自自動動控控制制各各加加載載點點達達到到并并保保持持在在試試驗驗規(guī)規(guī)定定的的荷荷載載值值，，一一鍵鍵啟啟動動全全過過程程（（兩兩個個循循環(huán)環(huán)））自自動動化化加加載載控控制制；；（2）自自動動檢檢測測自動動檢檢測測實實際際荷荷載載值值和和撓撓度度，，計計算算撓撓跨跨比比并并動動態(tài)態(tài)繪繪制制跨跨中中彎彎矩矩—撓度度曲曲線線圖圖；；梁梁體體受受力力裂裂縫縫自自動動檢檢測測。。（3）自自動動判判定定撓跨跨比比及及梁梁體體受受力力裂裂縫縫合合格格智智能能化化判判定定，，自自動動輸輸出出《靜載載試試驗驗報報告告》,并具具備備電電子子簽簽章章功功能能；；三、、主主要要功功能能與與性性能能（4）自自動動報報警警試驗驗過過程程中中出出現(xiàn)現(xiàn)不不合合格格結(jié)結(jié)果果或或系系統(tǒng)統(tǒng)工工作作故故障障時時自自動動報報警警。。（5）安安全全應應急急加載載異異常?；蚧虺龀霈F(xiàn)現(xiàn)故故障障、、斷斷電電等等突突發(fā)發(fā)情情況況時時可可立立即即停停止止加加載載并并保保存存數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)。。（6）加載手動動控制可手動控制制千斤頂加加載及卸載載，以適應應千斤頂安安裝調(diào)整及及故障處置置。三、主要功功能與性能能（7）設備狀態(tài)態(tài)自檢設備儀器狀狀態(tài)自診斷斷；（8）安全監(jiān)測測荷載及撓度度實際測量量值的獨立立、實時監(jiān)監(jiān)測；（9）數(shù)據(jù)傳輸輸具備標準通通信接口，，可接入梁梁場生產(chǎn)管管理系統(tǒng)信信息系統(tǒng)和和鐵路工程程管理平臺臺，實現(xiàn)標標準梁型參參數(shù)自動下下載，試驗驗數(shù)據(jù)、試試驗報告實實時上傳和和試驗數(shù)據(jù)據(jù)、圖像的的遠程監(jiān)控控。三、主要功功能與性能能2.主要性能（1）適用范圍圍滿足TB/T2092-2003《預應力混凝凝土鐵路橋橋簡支梁靜靜載彎曲試試驗方法及及評定標準準》規(guī)定，適用用于T型、箱型、、槽型等類類型預應力力混凝土鐵鐵路橋簡支支梁的靜載載試驗。按按照T型梁5套、單箱單單孔箱梁（（槽型梁））10套、單箱雙雙室梁配置置15套加載及荷荷載檢測模模塊。（2）加載性能能a.加載持荷相相對偏差：：≤1%；b.加載過程同同步偏差：：≤20kN；c.加載速度：：≤3kN/s；（3）撓度測量量相對偏差差：≤0.1%F.S；三、主要功功能與性能能（4）裂縫檢測測a.裂縫檢測識識別能力(最小裂縫寬寬度)：圖像識別：：≤0.02mm；（振弦檢檢測：≤0.01mm）。b.裂縫檢測單單次循環(huán)用用時：圖像掃描并并識別：≤≤5min；（振弦檢檢測：≤50s）。c.裂縫檢測范范圍：圖像識別：：涵蓋梁體體跨中左、、右各不小小于2.0m的下緣底角角及梁底面面的全部范范圍；（振弦檢測測：傳感器器安裝在梁梁底面的兩兩側(cè)邊緣位位置，即按按兩排平行行設置34個測點）。。四、安裝、、使用及維維護1.現(xiàn)場安裝條條件應配有足夠夠強度、剛剛度的反力力架，反力力架梁能提提供的反力力應不小于于計算最大大試驗荷載值的1.5～2.0倍。在最大試驗驗荷載下反反力架的上上拱和試驗驗梁下?lián)系牡目傋冃?，，不應超過過加載千斤斤頂最大行行程。（通通常反力架架上拱變形形最大不應應超過150mm）配備安裝反反力架、千千斤頂?shù)鹊牡牡跹b機具具及安裝豎豎拉桿專用用扭矩扳手手。加載試驗必必要時應設設置防風、、防傾支護護。電氣設備應應具有綜合合接地裝置置，且接地地電阻應小小于4Ω。應具備三相相交流380V和220V、50Hz供電和發(fā)電電條件。應具備10M帶寬以上的的網(wǎng)絡端口口。按照TB/T2092標準要求安安裝好試驗驗梁。備用發(fā)電機機應在試驗驗時做好應應急準備。。四、安裝、、使用及維維護2.設備安裝（1）加載千斤斤頂安裝沿試驗梁梁梁頂標出的的腹板中心心線用墨線線清晰彈出出縱橫向““十字”線線作為千斤斤頂安放的的中心位置置。梁頂各加載載點鋪設墊墊層（細砂砂）及鋼座座板。鋼座座板用水平平尺調(diào)平后后，移入千千斤頂。移移入千斤頂頂時注意輕輕緩，不破破壞調(diào)平后后的鋼座板板和墊層。。各千斤頂中中心與梁頂頂加載中心心線縱橫向向位置偏差差均不大于于10mm。連接機械千千斤頂電機機電源線至至變頻器輸輸出插座。。使用中高高壓動力線線纜不要繞繞環(huán)堆放，，防止電磁磁渦流效應應；電機電電源線必要要時采用金金屬絲網(wǎng)包包裹屏蔽并并可靠接地地。連接測力傳傳感器信號號線至荷載載采集儀。。信號電纜纜與動力線線纜要分開開敷設。檢查核對千千斤頂、傳傳感器、荷荷載采集儀儀端口編號號對應一致致。加載系統(tǒng)手手動操作控控制正常。。四、安裝、、使用及維維護2.設備安裝（3）光柵位移移計及百分分表安裝量程為10mm的光柵位移移計和百分分表用于測測量兩側(cè)支支座的支點點沉降量；；量程為50mm的光柵位移移計和百分分表用于測測量梁體跨跨中位移量量。位移計和百百分表的金金屬檢測桿桿保持鉛垂垂，觸頭預預留1.0mm～2.0mm的壓縮量。。檢測桿的的觸頭初始始安裝不能能懸空。四、安裝、、使用及維維護2.設備安裝（4）裂縫檢測測設備安裝裝圖像識別裂裂縫檢測儀儀：將圖像像識別檢測測裝置采用用真空吸盤盤吸附置于于梁體下方方，高清相相機鏡頭蓋蓋開啟，準準備對梁體體下表面進進行掃描。。振弦應變裂裂縫檢測儀儀：將用于于應變測量量的振弦傳傳感器按兩兩排平行布布置在梁體體底部密貼貼安裝，粘粘貼穩(wěn)固、、牢靠。布布設34路時，按編編號1～34與橋梁檢測測數(shù)據(jù)采集集儀的CH1～CH34接線端對應應連接。四、安裝、、使用及維維護2.設備安裝（5）主控柜與與分控柜主控柜穩(wěn)定定放置在試試驗梁一側(cè)側(cè)的中間位位置。儀表柜和變變頻器柜穩(wěn)穩(wěn)定放置在在試驗梁上上。（6）電力與信信號接線按照隨機提提供的電氣氣連接圖操操作。四、安裝、、使用及維維護3.操作使用（1）運行主控控軟件，主主控軟件進進行運行環(huán)環(huán)境和程序序自檢后自自動讀取預預存橋梁靜靜載試驗參參數(shù)并自動動計算試驗驗梁各級加加載的跨中中彎矩、荷荷載值、設設計撓跨比比判別值等等。點擊工工控機“開開始”按鈕鈕，電動機機開始運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，試驗按按照計算的的荷載值一一鍵“全自自動”完成成第一加載載循環(huán)、第第二加載循循環(huán)的試驗驗。（2）開始加載載后，操作作人員密切切注意各測測力傳感器器荷載上升升是否正常常，關注各各撓度檢測測數(shù)據(jù)是否否正常，振振弦應變儀儀數(shù)據(jù)采集集是否正常常，數(shù)據(jù)圖圖像監(jiān)控是是否正常。。若有問題題，點擊““暫定”按按鈕，檢查查和處理問問題；處理理完畢，點點擊“繼續(xù)續(xù)”，繼續(xù)續(xù)試驗。（3）加載過程程中，每一一級加載時時均由主控控程序控制制音箱進行行語音播報報。現(xiàn)場參參與試驗人人員根據(jù)語語音得知加加載進度及及加載的具具體情況，，協(xié)調(diào)一致致進行操作作。四、安裝、、使用及維維護3.操作使用（4）主控程序序?qū)崟r接收收并自動顯顯示荷載值值，根據(jù)預預存的橋梁梁靜載試驗驗參數(shù)和實實時測量的的光柵位移移計的位移移數(shù)據(jù)，動動態(tài)計算各各級實際撓撓跨比和跨跨中彎矩，，荷載-撓度曲線體體現(xiàn)加載進進度。主控控程序根據(jù)據(jù)振弦傳感感器的實時時檢測數(shù)據(jù)據(jù)，自動顯顯示振弦應應變儀的線線性相關系系數(shù)并給出出合格與否否的判別提提示。（5）加載試驗驗中梁頂及及梁底各設設1人，配合圖圖像監(jiān)控，，巡視硬件件設備工作作狀況。第第一加載循循環(huán)完畢后后休息10分鐘進行第第二加載循循環(huán)試驗，，在此期間間，檢查各各千斤頂、、光柵位移移計是否回回位，精軋軋螺紋鋼是是否松動，，各種設備備是否正常常。遇緊急急情況可一一鍵按下急急停按鈕斷斷電，停止止所有加載載操作，保保證試驗安安全。（6）試驗完成成后系統(tǒng)自自動生成““靜載試驗驗計算單””和輸出““靜載試驗驗報告”。。四、安裝、、使用及維維護3.操作使用-主控界面試驗計時、、設備狀態(tài)態(tài)持荷計時千斤頂加載載顯示跨中彎矩-撓度曲線圖圖試驗加載等等級指示各級加載、、持荷進度度指示條試驗梁信息息光柵位移計計數(shù)值各級撓跨比比計算、判判定實際荷載、、彎矩與理理論荷載、、彎矩的比比對振弦最小相相關系數(shù)異常消息提提示欄軟件操作按按鍵四、安裝、、使用及維維護裂縫檢測參數(shù)信息操作按鈕裂縫圖像對比顯示區(qū)試驗前圖像裂縫檢測原始圖像裂縫檢測標識圖像3.操作使用-圖像識別裂裂縫檢測操操作界面四、安裝、、使用及維維護3.操作使用-加載模塊操操作界面自動加載與與手動加載載切換按鍵鍵加載設備連連接指示千斤頂加載載狀態(tài)與荷荷載值顯示示千斤頂加載載同步率指指示千斤頂操作作按鍵四、安裝、、使用及維維護3.操作使用-主控軟件數(shù)數(shù)據(jù)上傳操操作界面登錄BIM平臺填寫信息后后登錄填寫千斤頂頂重量填寫此次靜