橋梁隧道健康檢測與智能管理系統探究

李 朋

(山西路橋第二工程有限公司)

橋梁隧道健康檢測與智能管理系統探究

李 朋

(山西路橋第二工程有限公司)

橋梁、隧道是現代道路交通運輸載體的重要組成部分，橋梁隧道的檢測以及日常的管理關系著橋梁、隧道的健康狀態和使用狀況，對道路交通及運輸有著重要的影響，因此，建立一套系統完善的橋梁、隧道健康檢測與智能管理系統是今后橋梁隧道管理方式的必由之路。通過探究目前國內的橋梁隧道管理現狀，結合國外的經驗，從數據庫系統的建立、檢測評估系統的建立、實時監控系統的建立、預算與維修計劃系統的建立以及地理信息系統的建立五大方面重點闡述了如何建立起一套系統的橋梁隧道健康檢測與智能管理系統，并進一步分析了這樣一套完整的系統所能夠帶來的巨大的社會和經濟效益。

橋梁;隧道;健康檢測系統;智能管理系統

1 國外關于橋梁隧道健康檢測與智能管理系統的發展進程

最早開始研究橋梁隧道信息管理系統的國家是美國，早在上世紀70年代，美國就建立了世界上第一個橋梁信息系統—國家橋梁檔案數據庫，對全美境內的所有橋梁的資料進行收集和系統的管理。經過了30多年的發展和深化，現在的國家橋梁檔案數據庫成為一個系統完善的橋梁數據庫，它記載著全美的橋梁信息并根據情況實時更新，不僅能對橋梁的使用情況做出一個合理的評估，還能為橋梁的維修或者重建等重大工程提供技術數據的參考。與美國相比其他國家的橋梁信息管理系統建立的時間較晚，但完善程度并不遜色，如英國的NATS系統、芬蘭的國家公路署管理系統、日本的MICHI系統以及丹麥的DANBRO系統等，都是值得我們學習和借鑒的優秀實例。

2 我國關于橋梁隧道健康檢測與智能管理系統的發展現狀

我國開始研究橋梁信息管理系統是始于80年代的中期，交通部公路科研所研發了中國公路橋梁管理系統(即CBMS系統)，隨后北京、上海、四川等地的公路科研所也陸續建立了自己的公路橋梁管理系統，如同濟大學研發的上海市城市橋梁管理系統和浙江大學交通工程研究所研發的文暉大橋斜拉橋健康檢測評估管理系統等，開創了我國橋梁信息管理系統的先河，為后來橋梁信息管理系統的發展奠定了良好的基礎。

關于隧道信息管理系統，目前我國有秦嶺終南山隧道監控系統、青海馬平隧道綜合監控運營管理系統以及成功嶺高速公路隧道監控系統等多個成功的項目。但從項目名稱中我們不難發現，目前我國的隧道管理信息系統的研發偏重于項目級的管理，主要是集中在隧道環境和機電設備的監控系統上，研發的結構較為單一，對于研發功能齊全的隧道養護以及智能化管理系統比較少。

3 橋梁隧道健康檢測與智能管理系統的模式

建立橋梁隧道健康檢測與智能管理系統能夠使管理者更為直觀、準確、全面的了解橋梁隧道的過去、現在和未來，對橋梁隧道的運營狀況做出正確的評估，使管理者能夠及時、有效的對橋梁隧道實施維修和養護，最大限度的延長橋梁隧道的使用壽命、充分發揮橋梁隧道的運營價值，進而確保道路交通運輸的安全和通暢。因此，橋梁隧道管理系統不能像傳統的管理系統一樣局限于項目級的管理研發，而是應當建立一個路網級的全方位橋梁隧道管理系統，其內部子系統可以分為如下五個方面，見圖1。

圖1

3.1 橋梁隧道數據庫系統

橋梁隧道的數據庫系統就是將橋梁隧道的基本資料、檢測資料、監控資料、維修養護資料以及發生過的交通事故資料等內容進行系統的整合，將橋梁隧道的靜態、動態信息都體現在數據庫系統中，方便管理者根據數據庫中所描述的參數為橋梁隧道的狀態評估及維修預算提供數據基礎。

3.2 橋梁隧道檢測評估與決策系統

由于每座橋梁隧道的結構都是不同的，根據不同的結構變化數據才能對橋梁隧道的安全性和功能性做出準確的判斷，這些數據就是通過橋梁隧道檢測評估得出的結論。橋梁隧道檢測評估與決策系統至少應當包括檢測項目、劣化狀況描述、檢測評分標準以及維修數量等內容。其中每次檢測時應當對檢測時間、檢測單位以及檢測的內容進行詳細的記錄，而對于劣化狀況的描述應當圍繞劣化的范圍、程度、對橋梁隧道的影響重點開展。根據對橋梁隧道的檢測結果，并結合數據庫系統橋梁隧道的基本信息，做出科學的評估，不僅可以為后續提出維修和養護方案以及風險處理措施提供數據支持，還能夠為維修項目的費用預算提供依據。

3.3 橋梁隧道實時監控系統

對橋梁的實時監控主要是對橋梁的荷載能力、動靜態反應能力以及橋梁環境進行監測。對隧道的實施監控主要是對隧道變形和隧道內部環境進行監測。隧道實時監控包括隧道變形監測及隧道內環境量監測，變形監測主要內容有:隧道襯砌變形;路基下沉;襯砌單元間裂縫開展;襯砌單元的相對沉降。隧道內環境量監測主要包括:①全隧道通風、照明、消防和通信設備的運行狀況監測;②全程氣溫、煙霧濃度監測;③隧洞內外亮度監測;④各測點監測;⑤隧道交通狀況監測。通過設置在橋梁隧道內的數據采集系統自動采集監測內容的狀態參數，周期性的對這些監測參數進行對比分析，得出橋梁隧道的健康狀況，并建立自動報警系統，一旦監測到的數據超過了預定的數值程度，則報警提醒管理者對橋梁隧道進行及時的維護。實時監控系統可以對安全隱患進行有效的排除，延長橋梁隧道的使用壽命，并且可以避免由于監管不及時而造成的橋梁隧道重大安全責任事故，避免國家及人民的生命和財產遭受嚴重損失。

3.4 橋梁隧道預算與維修計劃系統

橋梁隧道在使用過程中養護的經費是十分有限的，一旦橋梁隧道出現問題維修的經費也是捉襟見肘。橋梁隧道預算與維修計劃系統的建立，就是根據信息系統中橋梁隧道需要維修的緊迫性，在預算額度內對需要維修的項目進行優選順序排列，制定年度維修計劃，以達到預算的最合理分配。預算與維修系統可以綜合利用數據庫信息以及橋梁檢測和實時監控的數據結果制定下一年度的橋梁隧道維修與養護計劃，保證橋梁隧道的正常使用，確保道路交通運營安全。

3.5 橋梁隧道地理信息系統

地理信息系統是將采集、存儲、分析和描述整個或者部分地球表面的空間和地理分布有關的數據的空間信息系統。由于橋梁隧道等設施的建設具有很強的地理信息屬性，因此將地理信息系統運用到橋梁隧道管理系統中來是今后橋梁隧道管理系統發展的一個必然趨勢。橋梁隧道管理系統可以依靠地理信息系統這一強大的數據平臺，為更為復雜的橋梁隧道管理提供可靠的數據支持，有利于橋梁隧道管理的全面建設。

4 橋梁隧道健康檢測與智能管理系統的發展前景

橋梁隧道健康檢測與智能管理系統是集橋梁隧道檢測、監控和管理于一身的系統化、全面化的管理系統模式，是一套功能齊全，科技含量高的管理系統。它的廣泛應用一方面可以加強對橋梁隧道范圍內交通的疏導和控制，提高橋梁隧道的暢通程度，避免擁堵造成的環境污染，通過高度自動化的管理系統有效的降低了政府部門管理的成本。另一方面，通過該系統對橋梁隧道使用狀況的實時監控可以有效避免因監管不及時而造成的重大安全責任事故的發生，避免人民生命財產安全、社會秩序和經濟利益遭受負面影響。再者，就橋梁隧道本身的使用而言，該系統的運用不僅能夠通過及時的養護和維修達到延長橋梁隧道的使用壽命的目的，更有效的節約了建設、養護、維修和管理的成本，為橋梁隧道的可持續利用提供了條件。由此可見，一套系統完善的橋梁隧道健康檢測與智能管理系統的建立和應用可以帶來巨大的經濟效益和良好的社會效益。

5 結束語

通過建立橋梁隧道健康檢測與智能管理系統可以使橋梁隧道的使用效率得到巨大的提升，節約了成本也降低了管理難度，其作用還是十分顯著的。但我們也應當看到，在建立這樣一套系統的過程中還有很多問題需要我們去探究并予以解決，橋梁隧道的管理還需要朝著一個標準化、規范化和系統化的方向繼續發展。

［1］孫斌.隧道結構健康遠程監測系統的研究與設計［D］.長安大學，2012.

［2］陳洪凱，李明.公路隧道健康診斷與控制綜述［J］.重慶交通學院學報，2006，(8).

［3］張建偉.運營隧道健康檢測評估模型研究［D］.重慶交通大學，2010.

［4］伍美華，陳平志.橋梁隧道健康檢測與智能管理系統研究［J］.華東公路，2010，(2).

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1008－3383(2014)04－0102－02

2014－01－25