[发明专利]非接触式铁路隧道衬砌缺陷性病害监测预警系统及方法

说明书

本公开提供了一种非接触式铁路隧道衬砌缺陷性病害监测预警系统及方法，包括设置在铁路隧道内拱肩处的监测设备，所述监测设备包括相互通信的超声波探测仪与红外数码成像仪；所述超声波探测仪感知缺陷性病害引起的超声波能量场差异，并将波信号转化为电信号传输至红外数码成像仪，红外数码成像仪根据获取的电信号得到缺陷性病害源空间方位信息，对缺陷性病害进行瞬时图像采集；本公开实现了运营期铁路隧道衬砌掉块病害的实时监测和远程预警，有效避免了误报警和漏报警等高危情况出现，有利于保障运营期铁路隧道运营安全。

技术领域

本公开涉及隧道监测技术领域，特别涉及一种非接触式铁路隧道衬砌缺陷性病害监测预警系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着经济的快速发展，对交通的需求日益增大，铁路、公路、市政等基础设建设持续进行，隧道工程迎来了新的发展纪元。

本公开发明人发现，受制于现有隧道施工技术的局限性，以衬砌开裂、渗漏水为代表的隧道病害普遍存在，隧道病害率高达52.4％。特别是，隧道衬砌开裂、渗水等病害进一步诱发的隧道衬砌掉块等工程灾害尤为严重，占比高达73.9％。隧道衬砌掉块严重威胁铁路隧道运营安全，轻则造成设备砸毁，造成经济损失，重则引发铁路运营事故，威胁乘客生命安全。

现阶段，针对隧道衬砌病害的处理方法主要依靠人工定期检测、事后及时处理，存在时效性差、安全性低等不足，尚未实现隧道衬砌病害的实时监测、主动治理，难以有效保障铁路隧道安全运营。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种非接触式铁路隧道衬砌缺陷性病害监测预警系统及方法，实现了运营期铁路隧道衬砌掉块病害的实时监测和远程预警，有效避免了误报警和漏报警等高危情况出现，有利于保障运营期铁路隧道运营安全。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一种非接触式铁路隧道衬砌缺陷性病害监测预警系统，包括设置在铁路隧道内拱肩处的监测设备，所述监测设备包括相互通信的超声波探测仪与红外数码成像仪；

所述超声波探测仪感知缺陷性病害引起的超声波能量场差异，并将波信号转化为电信号传输至红外数码成像仪，红外数码成像仪根据获取的电信号得到缺陷性病害源空间方位信息，对缺陷性病害进行瞬时图像采集。

作为可能的一些实现方式，所述监测设备沿隧道中轴对称的设置在隧道两侧的拱肩处。

作为进一步的限定，对称设置的监测设备进行交叉探测，探测范围能够覆盖整个衬砌结构。

作为可能的一些实现方式，沿隧道中轴方向每间隔预设距离设置一组监测设备。

作为可能的一些实现方式，所述超声波探测仪与红外数码成像仪集成设置，超声波探测仪的多个出射端均匀的设置在红外数码成像仪镜头的圆周上。

作为可能的一些实现方式，所述监测设备还包括无线通信模块，所述红外数码成像仪与无线通信模块连接，用于将得到的缺陷性病害源空间方位信息及图像信息传输给外置终端。

作为可能的一些实现方式，铁轨上沿隧道中轴方向每间隔预设距离设置至少一个压力感应元件。

作为可能的一些实现方式，还包括处理器，所述处理器分别与监测设备和压力感应元件连接，所述处理器根据压力感应元件的压力变化判断是否有列车经过，当列车经过时关闭监测设备。

本公开第二方面提供了一种非接触式铁路隧道衬砌缺陷性病害监测预警方法。

一种非接触式铁路隧道衬砌缺陷性病害监测预警方法，包括以下步骤：

实时获取布设在隧道内壁拱肩位置的监测设备得到的缺陷性病害源空间方位信息及图像信息；