Ommatidia Q2を用いたモバイル橋梁振動モニタリング

マルチチャネル・レーザドップラ振動計を用いた非接触橋梁振動測定

橋梁管理者は、車線規制や
鉄道運行の停止、あるいはすべての構造物へのセンサ設置を行うことなく、客観的で再現性があり、収集が容易な振動データを必要としています。Ommatidia Q2マルチチャネル・レーザドップラ
振動計は、安全な観測地点からのモバイルかつ非接触での橋梁振動測定を可能にし、
構造物全体の65の速度信号を同時に捉えます。

本アプリケーションノートでは、供用中の橋梁における2つのフィールドデモンストレーションをまとめています。1つは通常の交通条件下で測定された
道路橋、もう1つは列車通過時に測定された鉄道橋です。

課題:スケーラブルな橋梁振動モニタリング

恒久的な構造ヘルスモニタリングは有用ですが、ネットワーク内のすべての橋梁に対する
最初のステップとしては現実的ではありません。定期的な目視点検と固定計装の間で、資産所有者は、迅速かつ安全で再現性のあるモバイル
測定レイヤーを必要としています。

有用なモバイル手法は、アクセス可能な位置から作業でき、構造物との接触を避け、
同一の運用イベント中に資産の異なるポイントを比較するのに十分な空間情報を
取得できる必要があります。

Ommatidia Q2による橋梁モニタリングの展開
代表的なフィールド展開:測定位置からの橋梁の視界とOmmatidia Q2のセットアップ。

Q2のアプローチ:65ポイントの同時非接触測定

Q2は、ターゲットエリアへの視界が確保できる場所に設置されます。この装置は構造物にレーザビームのラインを
照射し、各ポイントにおける視線方向の表面速度を記録します。

時間領域応答

交通や列車の通過時の振動を捕捉します。

変位推定

速度積分により変位解析が可能になります。

周波数解析

主要な振動成分とスペクトルを特定します。

空間比較

橋梁の複数の位置における挙動を同時に比較します。

道路橋のビーム配置例
65チャネル構成を用いた道路橋のビーム配置例。

道路橋および鉄道橋でのフィールド実証

どちらのデモンストレーションも、接触センサ、資産の改造、
またはサービスの停止を伴わずに、遠隔で実施されました。

道路橋のケースでは、約10〜17メートルの距離から、実際の交通条件下で
数回の60秒間のデータ取得が記録されました。

鉄道橋のケースでは、80秒間のデータ取得により、列車通過の前後および
通過中の応答を捉えました。

速度波形と変位推定
1つのレーザチャネルからの表面速度と変位推定。
速度スペクトルの比較
レーザ振動計と内部加速度計の速度スペクトル比較。

鉄道橋の列車通過例

鉄道橋のケースでは、単一の列車通過に対する応答が示されています。
振動レベルは列車が橋に進入すると上昇し、通過中は高い状態を維持し、
通過後に減衰します。

RGBキャプチャは、構造物上の65本のレーザビームのおおよその位置を記録し、
将来の測定を同等の条件下で繰り返すことを可能にします。

鉄道橋のレーザビーム位置
鉄道橋上の65本のレーザビームのおおよその位置を示すRGB画像。
鉄道橋の波形解析
列車通過時の速度波形と変位推定。

測定結果が示したもの

  • 道路交通と列車通過の両方において、運用時の振動イベントが鮮明に捉えられました。
  • 異なるチャネルが異なる挙動を示し、単一点測定を超える空間的な洞察が得られました。
  • 周波数領域解析により、測定全体で繰り返し発生する低周波成分が特定されました。
  • 内部加速度計のデータは、現場での品質管理とセットアップの検証をサポートしました。

橋梁管理者がデータを活用する方法

ベースラインの作成

恒久的なセンサなしで、再現可能な橋梁振動ベースラインを生成します。

キャンペーン比較

点検ごとの振動シグネチャの変化を追跡します。

資産の優先順位付け

詳細な点検やモニタリングが必要な構造物を特定します。

稼働時モード解析

パイロットスタディと動的な橋梁特性評価をサポートします。

パイロットキャンペーンからモニタリングワークフローへ

  1. 安全なアクセスとクリアな視界が確保できるパイロット資産を選択します。
  2. 再現可能な測定位置と構成を文書化します。
  3. 再現性を評価するために、複数の運用イベントを捕捉します。
  4. セットアップの検証には、内部加速度計のチェックを使用します。
  5. 長期的な振動ベースラインとトレンド分析を構築します。
  6. 測定をエンジニアリング点検のワークフローに統合します。

結論

Ommatidia Q2マルチチャネル・レーザドップラ振動計は、安全な非接触測定位置からの
モバイル橋梁振動モニタリングを可能にします。

このシステムは、運用時の振動イベントを捕捉し、複数のポイントを同時に測定し、
ベースライン作成や追跡キャンペーンに適した時間領域および
周波数領域の情報を提供します。


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