桥梁隧道健康检测与智能管理系统探究

李 朋

(山西路桥第二工程有限公司)

桥梁隧道健康检测与智能管理系统探究

李 朋

(山西路桥第二工程有限公司)

桥梁、隧道是现代道路交通运输载体的重要组成部分，桥梁隧道的检测以及日常的管理关系着桥梁、隧道的健康状态和使用状况，对道路交通及运输有着重要的影响，因此，建立一套系统完善的桥梁、隧道健康检测与智能管理系统是今后桥梁隧道管理方式的必由之路。通过探究目前国内的桥梁隧道管理现状，结合国外的经验，从数据库系统的建立、检测评估系统的建立、实时监控系统的建立、预算与维修计划系统的建立以及地理信息系统的建立五大方面重点阐述了如何建立起一套系统的桥梁隧道健康检测与智能管理系统，并进一步分析了这样一套完整的系统所能够带来的巨大的社会和经济效益。

桥梁;隧道;健康检测系统;智能管理系统

1 国外关于桥梁隧道健康检测与智能管理系统的发展进程

最早开始研究桥梁隧道信息管理系统的国家是美国，早在上世纪70年代，美国就建立了世界上第一个桥梁信息系统—国家桥梁档案数据库，对全美境内的所有桥梁的资料进行收集和系统的管理。经过了30多年的发展和深化，现在的国家桥梁档案数据库成为一个系统完善的桥梁数据库，它记载着全美的桥梁信息并根据情况实时更新，不仅能对桥梁的使用情况做出一个合理的评估，还能为桥梁的维修或者重建等重大工程提供技术数据的参考。与美国相比其他国家的桥梁信息管理系统建立的时间较晚，但完善程度并不逊色，如英国的NATS系统、芬兰的国家公路署管理系统、日本的MICHI系统以及丹麦的DANBRO系统等，都是值得我们学习和借鉴的优秀实例。

2 我国关于桥梁隧道健康检测与智能管理系统的发展现状

我国开始研究桥梁信息管理系统是始于80年代的中期，交通部公路科研所研发了中国公路桥梁管理系统(即CBMS系统)，随后北京、上海、四川等地的公路科研所也陆续建立了自己的公路桥梁管理系统，如同济大学研发的上海市城市桥梁管理系统和浙江大学交通工程研究所研发的文晖大桥斜拉桥健康检测评估管理系统等，开创了我国桥梁信息管理系统的先河，为后来桥梁信息管理系统的发展奠定了良好的基础。

关于隧道信息管理系统，目前我国有秦岭终南山隧道监控系统、青海马平隧道综合监控运营管理系统以及成功岭高速公路隧道监控系统等多个成功的项目。但从项目名称中我们不难发现，目前我国的隧道管理信息系统的研发偏重于项目级的管理，主要是集中在隧道环境和机电设备的监控系统上，研发的结构较为单一，对于研发功能齐全的隧道养护以及智能化管理系统比较少。

3 桥梁隧道健康检测与智能管理系统的模式

建立桥梁隧道健康检测与智能管理系统能够使管理者更为直观、准确、全面的了解桥梁隧道的过去、现在和未来，对桥梁隧道的运营状况做出正确的评估，使管理者能够及时、有效的对桥梁隧道实施维修和养护，最大限度的延长桥梁隧道的使用寿命、充分发挥桥梁隧道的运营价值，进而确保道路交通运输的安全和通畅。因此，桥梁隧道管理系统不能像传统的管理系统一样局限于项目级的管理研发，而是应当建立一个路网级的全方位桥梁隧道管理系统，其内部子系统可以分为如下五个方面，见图1。

图1

3.1 桥梁隧道数据库系统

桥梁隧道的数据库系统就是将桥梁隧道的基本资料、检测资料、监控资料、维修养护资料以及发生过的交通事故资料等内容进行系统的整合，将桥梁隧道的静态、动态信息都体现在数据库系统中，方便管理者根据数据库中所描述的参数为桥梁隧道的状态评估及维修预算提供数据基础。

3.2 桥梁隧道检测评估与决策系统

由于每座桥梁隧道的结构都是不同的，根据不同的结构变化数据才能对桥梁隧道的安全性和功能性做出准确的判断，这些数据就是通过桥梁隧道检测评估得出的结论。桥梁隧道检测评估与决策系统至少应当包括检测项目、劣化状况描述、检测评分标准以及维修数量等内容。其中每次检测时应当对检测时间、检测单位以及检测的内容进行详细的记录，而对于劣化状况的描述应当围绕劣化的范围、程度、对桥梁隧道的影响重点开展。根据对桥梁隧道的检测结果，并结合数据库系统桥梁隧道的基本信息，做出科学的评估，不仅可以为后续提出维修和养护方案以及风险处理措施提供数据支持，还能够为维修项目的费用预算提供依据。

3.3 桥梁隧道实时监控系统

对桥梁的实时监控主要是对桥梁的荷载能力、动静态反应能力以及桥梁环境进行监测。对隧道的实施监控主要是对隧道变形和隧道内部环境进行监测。隧道实时监控包括隧道变形监测及隧道内环境量监测，变形监测主要内容有:隧道衬砌变形;路基下沉;衬砌单元间裂缝开展;衬砌单元的相对沉降。隧道内环境量监测主要包括:①全隧道通风、照明、消防和通信设备的运行状况监测;②全程气温、烟雾浓度监测;③隧洞内外亮度监测;④各测点监测;⑤隧道交通状况监测。通过设置在桥梁隧道内的数据采集系统自动采集监测内容的状态参数，周期性的对这些监测参数进行对比分析，得出桥梁隧道的健康状况，并建立自动报警系统，一旦监测到的数据超过了预定的数值程度，则报警提醒管理者对桥梁隧道进行及时的维护。实时监控系统可以对安全隐患进行有效的排除，延长桥梁隧道的使用寿命，并且可以避免由于监管不及时而造成的桥梁隧道重大安全责任事故，避免国家及人民的生命和财产遭受严重损失。

3.4 桥梁隧道预算与维修计划系统

桥梁隧道在使用过程中养护的经费是十分有限的，一旦桥梁隧道出现问题维修的经费也是捉襟见肘。桥梁隧道预算与维修计划系统的建立，就是根据信息系统中桥梁隧道需要维修的紧迫性，在预算额度内对需要维修的项目进行优选顺序排列，制定年度维修计划，以达到预算的最合理分配。预算与维修系统可以综合利用数据库信息以及桥梁检测和实时监控的数据结果制定下一年度的桥梁隧道维修与养护计划，保证桥梁隧道的正常使用，确保道路交通运营安全。

3.5 桥梁隧道地理信息系统

地理信息系统是将采集、存储、分析和描述整个或者部分地球表面的空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。由于桥梁隧道等设施的建设具有很强的地理信息属性，因此将地理信息系统运用到桥梁隧道管理系统中来是今后桥梁隧道管理系统发展的一个必然趋势。桥梁隧道管理系统可以依靠地理信息系统这一强大的数据平台，为更为复杂的桥梁隧道管理提供可靠的数据支持，有利于桥梁隧道管理的全面建设。

4 桥梁隧道健康检测与智能管理系统的发展前景

桥梁隧道健康检测与智能管理系统是集桥梁隧道检测、监控和管理于一身的系统化、全面化的管理系统模式，是一套功能齐全，科技含量高的管理系统。它的广泛应用一方面可以加强对桥梁隧道范围内交通的疏导和控制，提高桥梁隧道的畅通程度，避免拥堵造成的环境污染，通过高度自动化的管理系统有效的降低了政府部门管理的成本。另一方面，通过该系统对桥梁隧道使用状况的实时监控可以有效避免因监管不及时而造成的重大安全责任事故的发生，避免人民生命财产安全、社会秩序和经济利益遭受负面影响。再者，就桥梁隧道本身的使用而言，该系统的运用不仅能够通过及时的养护和维修达到延长桥梁隧道的使用寿命的目的，更有效的节约了建设、养护、维修和管理的成本，为桥梁隧道的可持续利用提供了条件。由此可见，一套系统完善的桥梁隧道健康检测与智能管理系统的建立和应用可以带来巨大的经济效益和良好的社会效益。

5 结束语

通过建立桥梁隧道健康检测与智能管理系统可以使桥梁隧道的使用效率得到巨大的提升，节约了成本也降低了管理难度，其作用还是十分显著的。但我们也应当看到，在建立这样一套系统的过程中还有很多问题需要我们去探究并予以解决，桥梁隧道的管理还需要朝着一个标准化、规范化和系统化的方向继续发展。

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2014－01－25