TB／T 10184-2021  铁路客站结构健康监测技术标准

operation monitoring

为保障工程结构的正常使用和安全可靠，对运营阶段环境和 荷载作用下结构的静动态响应进行监测、获取结构状态信息、并对 其服役状态评估和报警的活动。

由安装在结构上的传感器及数据采集与传输、数据分析与处 理等软硬件构成，对结构的荷载、环境作用以及结构响应参数进行 则量、收集、处理、分析，并对结构正常使用水平与安全状态进行评 估和报警的系统。

通过监测系统获取的结构状态信息的变化情况，实时判断结 构异常状态和损伤征兆，并根据损伤程度及时发出不同级别的安 全警报信息。

根据监测数据获取的结构状态信息，运用状态评估理论和方法不锈钢标准， 对局部构件或整体结构的使用性、安全性、可靠性和耐久性进行评定。

maintenance

为保持结构健康监测系统的正常工作而进行的日常管理、例 ·2·

行检查、故障修复等维护管理的过程。

2.0.9大跨度屋盖结构

一般指跨度天于60m的网架、单层或双层网壳、立体桁架及 素结构等钢结构屋盖；跨度大于30m的实腹钢梁结构屋盖；悬挑 长度大于20 m的钢结构屋盖。

数据采集设备的各个数据采集通道按照相同的起始时刻来获 取数据。

3.0.1结构健康监测系统应包括传感器模块、数据采集与传输模 块、数据管理与分析模块、报警与评估模块，各模块应协调统一。 3.0.2监测系统硬件宜选用技术成熟的产品，并应满足稳定性、 可维护性、耐久性的要求。 3.0.3监测系统软件应与硬件相匹配，并具有兼容性、可扩展性、 易维护性。

定，开应包括下列王要内容： 1 监测内容和测点布设。 2系统架构及各模块功能设计。 3 设备选型、施工与防护。 4 数据采集、传输、管理与分析。 安全预警和评估。 3.0.5 结构健康监测系统施工不应损伤客站结构的防腐、防火等 防护措施。

定可靠。监测设备的维护应保证数据的一致性和连续性

3.0.7硬件设备的布设与安装应考虑后期维护的可行性。

4.1.1监测内容应根据铁路客站运营安全风险、结构受力及变形 特点、结构易损性分析、服役环境特点和监测目标等确定。 4.1.2·测点选择应满足安全报警和评估要求，遵循重点性、代表 性、经济性、可操作性原则。 4.1.3铁路客站健康监测对象宜包括下列结构或构件： 1站房屋盖主体结构。 2站台雨棚屋盖主体结构。 3直接承受列车荷载的站房轨道层结构。 4其他关键的结构构件和支座 4.1.4铁路客站监测内容应包括结构整体响应监测、结构局部响 应监测、荷载（作用）与环境监测，并符合下列规定： 1结构整体响应监测内容包括变形、结构动力特性、动力响 应等。 2结构局部响应监测内容包括构件局部应变（应力）、裂缝 内力等。 3荷载（作用）与环境监测内容可包括风、雨、雪、温度、湿 度、地震等。

4.2站房和站台雨棚屋面主体结构

1跨度大于60m的网架、单层或双层网壳、立体桁架、索结 构等钢结构。

2跨度大于30m的梁式结构。 3结构悬挑长度大于20m的钢结构。 4需要监测的特殊结构， 4.2.2站房和站台雨棚屋面主体结构健康监测的内容，应结合具 体工程结构特点按照表4.2.2进行选择。

表4.2.2屋面主体结构健康监测项目

注：1★应测项，<宜测项，O可测项。 2索结构的监测宜增加索张力监测。 3抗震设防烈度8度及以上地区可增加地震监测。 4非固定支座应监测支座位移

4.2.3屋面或雨棚主体结构关键构件应进行应变监测的部位，主 要为悬臂构件的根部、简支构件的跨中、连续构件的跨中和支 座等。 4.2.4屋面主体结构变形测点选择应综合考虑点、线、面的位置， 能够反映结构的整体受力及变形特性。 4.2.5站房屋面主体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。 4.2.6站台雨棚屋面结构振动测点应布设在正线列车通过区域 上方的水平构件跨中位置

4.2.7索张力监测应根据结构特点选择有代表性,张力较大或

4.2.8风速仪宜设置在站房屋面风力较大目不产生涡旋的位置。

4.2.8风速仪宜设置在站房屋面风力较大目不产生涡旋的位置。

4.2.9结构构件温度测点应根据温度效应分析及应变测点的温 度补偿需求确定。

4.3“桥一建”合一站房轨道层结构

表4.3.2轨道层结构健康监测项目

注：1★应测项，△宜测项。

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，

4.3.3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线

4.3.5承轨梁结构振动测点布设应根据结构动力特性及受力物 点等因素确定。

5传感器选型与技术要求

5.1.1传感器选型应满足量程、精度、分辨率、灵敏度、频明

.1.1传感器选型应满足量程、精度、分辨率、灵敏度、频响特性、 急定性、耐久性、环境适应性等要求。 .1.2传感器选型应便于现场安装和系统集成。

2荷载（作用）与环境监测传感器

5.2.2风压监测宜选用微压量程,并具有可测正负压的压

器，也可选用专用的风压计，监测参数为空气压力，并满足下列要习 1风压计量程应满足结构设计中风场的要求。 2风压计精度应为满量程的±0.4%，且不宜低于10Pa， 线性度应在满量程的±0.1%范围内响应时间应小于200ms。

1监测大气环境温度的传感器，量程宜高于当地年极值最 温度20℃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 温度50℃和低于年极值最低温度20℃。

3大气环境温度传感器精度不宜低于±0.5℃，分辨率不宜 低于0. 1 ℃。 4结构表面和内部温度传感器精度不宜低于±0.2℃，分辨 率不宜低于0.1℃。 5.2.4湿度监测可选用氯化锂湿度计电阻电容湿度计和电解湿

5.2.4湿度监测可选用氯化锂湿度计、电阻电容湿度计和电解

度计等湿度传感器，量程宜选相对湿度为0~100%，相对湿度 度不宜低于3%。其他类型的传感器经验证后也可采用。

感器，并应符合下列要求：

1 地震监测仪应能消除大气压力、温度变化对仪器的影响。 2 地震监测仪应能在复杂环境下稳定工作。 3 地震监测仪应具有密封、高精度恒温功能的环境保护装置

5.3结构响应监测传感器

5.3.3应变传感器应满足下列

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。静应变传感器量程宜不小于预测最大值的1.5~2倍,动应变

6数据采集与传输模块设计

6.1.1数据采集与传输应保证数据质量和完整性。 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、数据传输方案与路由设计、 软件功能设计与集成方案设计等内容。 6.1.3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。

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。

6.1.5数据采集方案应包括数据采集方式、触发阈值和采样频率 的确定。

6.2.1数据采集设备与传感器之间应有明确的拓扑关

6.2.1数据采集设备与传感器之间应有明确的拓扑关系，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、分布式或混合式等数据采集方法。 6.2.2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 据需要做相关分析（含模态分析）时，相关获取的数据应同步采 集。数据采集设备所收集的信号，应进行信号调理和信噪分离，提 高数据采集质量。

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 据需要做相关分析（含模态分析）时，相关获取的数据应同步采 集。数据采集设备所收集的信号，应进行信号调理和信噪分离，提 高数据采集质量。

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、定时采样，触发采样或混合采释的方法

6.2.4采样频率应根据监测内容和功能要求设定，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。 6.2.5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。 6.2.7．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。数据采集站之间应考虑数据采集时间同

置，不应影响数据质量。数据采集站之间应考虑数据采集时间同 步性要求。

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。

6.3.1数据传输方案应结合监测系统对时延的要求综合选定。

6.3.4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。

6.3.4有线数据传输方式宜采用工业以太网等数字信号

6.3.5无线传输方式宜选用RFID、ZigBee、WLAN、4G、5G等近距

6.3.5无线传输方式宜选用RFID、ZigBee、WLAN、4G、5G等近 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 磁王扰源。

6.3.6铁路客站现场采集器与监控中心之间的远距离数据个

宜采用光纤传输、无线传输或两者相结合的方式。

7.1.1 数据管理与分析模块应包括下列主要功能： 1 数据预处理，数据存储，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，手工导人和导出数据。 4统一的数据标准格式和接口，并编人系统软件说明文档。 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。 7.1.2数据管理与分析模块宜根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。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。 7.1.3数据管理与分析模块设计应包括功能设计、架构设计、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，也可采用云存储 和云管理技术

7.1. 1 数据管理与分析模块应包括下列主要功能： 数据预处理，数据存储，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，手工导人和导出数据。 4统一的数据标准格式和接口，并编人系统软件说明文档。 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

7.1.5数据分析前应进行数据预处理，并保证数据的客观性和完

7.2.1数据存储的数据库设计应遵循可靠性、先进性、开放性、可 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。

7.2.2原始监测数据应定期存储、备份存档，监控中心的硬盘 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合 周期保存需求，处理分析后的数据应专项存储。

7.2.2原始监测数据应定期存储、备份存档，监控中心的硬盘容

7.3.1数据库模块化架构应对客站结构信息、监测系统信总和 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 库、监测系统信息子数据库、实时数据子数据库、统计分析数据 数据库、结构安全评估子数据库等。

7.3.2已处理数据宜保持足够的在线存储，以

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 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 具备再现显示能力。

7.3.3监测系统信息子数据库应存储和管理传感器、数据采集

专输设备、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、规格以及所涉软件全称和版本号等。

7.3.4系统数据库应存储和管理报警值、安全评估方法和评估

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 无缝衔接，实现数据共享。

数据报告报表功能应实现季报、年报和特殊事件后的专项

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

7.3.6数据库功能包括监测设备管理、监测信息管理、结构模型

数据库功能包括监测设备管理、监测信息管理、结构模型 管理、评估分析信息管理、数据转储管理、用户管理、安全管理 招散信自管理等

7.3.7监测设备管理应包括传感器、采集设备（包括采集子站不

总站）以及信号调理设备等的添加、更换、状态查询以及故障检测 等功能。传感器设备宜按监测信息内容和功能进行分类管理。

式导出数据、历史监测信息的查询，并具备监测信息的可视化功能。

7.3.9客站结构模型信息管理应实现对结构基本参数进行存储 查询等管理功能。

7.3.11数据存储管理应支持海量数据的归档以及相应的原始

7.3.12用卢管理应具备支持用户权限的定义和分配功能，并 据用户的权限来操作不同模块，提供基于角色的用户组管理、用 授权、注册账号和认证管理等。

7.3.12用户管理应具备支持用户权限的定义和分配功能

7.3.13系统安全管理应具备系统运行环境的网络安全管理和

全保护、数据库的容灾备份机制、敏感信息标记以及用户使用日元 审计等功能。数据库系统安全管理应有相应的硬件、软件和人 支持。

7.3.14数据加载应包括数据的筛选、输入、校验、转换和综合 主要步骤。

7.3.15查询的响应级别为秒级，数据分析结果及可视化等方

3.15查询的响应级别为秒级，数据分析结果及可视化等方面 能满足实际使用要求。

7.4.1监测数据应进行清洗和去噪等预处理。 7.4.2荷载与环境数据、结构整体和局部响应数据应进行全面分 析，为结构的安全报警、安全评估和专项评估提供基础数据。 7.4.3分析内容宜包括数据基本统计分析、非线性拟合分析、预 测分析和相关性分析等。

7.4.2荷载与环境数据、结构整体和局部响应数据应进行全面

荷载、雪荷载、地震作用和空气湿度。 1风荷载分析宜包含风速、风向、风攻角、脉动风速谱、瑞流 强度、阵风系数、风速疲劳谱等。

2 温度荷载分析宜包含最高温度、最低温度、断面最大温度 度等。 3雪荷载分析宜包含最大雪厚、最小雪厚、融雪周期等。 4地震作用分析宜包含加速度峰值、速度峰值、持续时间、频 和反应谱等。 5空气湿度分析宜包含绝对湿度、相对湿度、临界相对湿度等。 4.5客站结构响应数据分析包含但不限于变形、位移、应力等。 1变形和位移监测数据分析包含平均值、绝对最大值和变形 移方向分析，宜分析累计值、变化率。 2加速度应进行最大值和均方根值分析，宜进行结构振动与 荷载的相关性分析。 4.6 数据分析报告应包含但不限于下列内容： 1 工程概况。 2 数据分析方法与原理。 3 监测点布置与设备。 4 监测周期与时长。 5 数据现状及对比分析。 6 监测数据报警与预测。 7 环境影响与风险分析。 8 结构状态评价。 9 处置措施建议。 .16·

2温度荷载分析宜包含最高温度、最低温度、断面最大温度 梯度等。 3雪荷载分析宜包含最大雪厚、最小雪厚、融雪周期等。 4地震作用分析宜包含加速度峰值、速度峰值、持续时间、频 谱和反应谱等。

8.1.1预警和评估模块应根据结构监测目标和需求不同，针对性

预警和评估模块应根据结构监测自标和需求不同，针对性 开展结构分级安全预警和结构状态评估。 8.1.2结构安全预警应综合分析服役条件对结构健康的影响程 度，设定分级预警指标。 一

8.2.1结构安全预警分为黄色、橙色、红色三个等级，也可根据具 体情况细化预警等级。 8.2.2结构安全预警阈值应根据设计要求、结构初始状态信息 监测数据和数据分析结果等综合分析确定。 8.2.3黄色预警值宜按照结构构件、节点、支座的内力或变形 的设计值设定，红色预警阈值宜按结构出现轻微损伤确定，橙色安 全预警阈值可取黄色和红色预警阈值的中间值确定。 8.2.4结构安全预警宜实现自动、实时预警，并根据需要将各种 预警信息及时通知相关人员。

8.2.1结构安全预警分为黄色、橙色、红色三个等级，也可根据具 体情况细化预警等级。

1 发现结构存在异常。 2 结构检测、监测过程中报警，发现明显病害，或者已有病害

呈加速发展趋势。 3结构经历极端气候。 4 结构遭遇突发事件。 5结构的使用功能或使用范围发生改变。 8.3.2结构健康监测数据的结构状态评估质量标准，应通过相应的评价基 准来进行判断，具体实施方法根据评价基准的不同分为阈值评估、 合理值或合理范围评估、某基准时点（如建成初期）数据的评估和 不同时期状态对比的评估。结构状态评估中，可使用一类或几类 利用监测数据对结构进行状态评估。 8.3.3利用应变传感器进行钢结构疲劳评估应符合下列规定： 1对只承受压力的构件可不进行疲劳状态评估。 2宜采用容许应力法或疲劳损伤指数法进行监测点处构件 疲劳状态评估。 3采用容许应力法进行疲劳状态评估。 4可采用雨流法和Miner准则计算监测点处构件疲劳累积 损伤指数D,并按表8.3.3的规定进行疲劳状态评估。

表8.3.3疲劳状态分级

表中给出的疲劳状态分级未考虑腐蚀对疲劳寿命的影响，当友生腐蚀的应考虑 腐蚀对钢构件疲劳寿命的不利影响。

9.1.1监测设备的安装应安全可靠，警示标志应稳固、醒目。 9.1.2监测设备宜采用防碰撞、防雷电、防水防潮、抗干扰、耐高 低温等防护措施，以避免意外损坏，保障其稳定可靠运行。 9.1.3 监测设备的安装应便于后期维护。 9.1.4 监测设备的电源应稳定可靠，并配备不间断电源。 9.1.5安装与防护方案宜与相关专业的深化设计相结合。 9.1.61 传感器安装前应进行标定、校准或自校。

9.2传感器安装与防护

9.2.1传感器和测点位置应有编号，传感器应明确安装方向，表 面安装宜采用焊接螺栓固定方式，并应采取相应的防护措施。 9.2.2 传感器的外部接线应满足下列要求： 1 接线排列应整齐、美观，导线应绝缘良好、无损伤。 固定接线的螺栓应采用具有防腐功能的制品 3 固定接线的螺栓应紧电力标准，紧力矩值应符合技术文件的 要求。 4 接线张紧程度应适中，不得使传感器内部受到额外应力。 9.2.3 安装时，变形和位移传感器应调平，环境温度、湿度应满足 设计要求。

的振动方向一致，表面应保持光洁，加速度传感器与被测构件之间 采用刚性连接,接地外壳与接地间的阻抗测值应小于12。