2019年10月10日18時10分許,江蘇無錫312國道K135處、錫港路上跨橋發(fā)生橋面?zhèn)确鹿剩斐?人死亡、2人受傷。經(jīng)初步分析,事故發(fā)生原因可能是上跨橋側(cè)翻運輸車輛超載。事故造成的結(jié)果是誰都不愿看到的。與此同時,大家也在積極討論事故發(fā)生的原因和有效的解決方案,因為城市交通關(guān)系到我們每一個人的日常通勤,而城市管理更是大家熱衷和關(guān)注的。隨著近幾年云計算、大數(shù)據(jù)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)能否在這方面發(fā)揮其獨特的作用呢?
其實,大橋坍塌的事故已不是第一次發(fā)生。就在10天前的10月1日,臺灣省宜蘭縣有著21年橋齡的南方澳跨港大橋突然坍塌,造成6人死亡、多人受傷。那么,針對大橋倒塌事故頻發(fā),我們能做些什么呢?
隨著橋梁建設(shè)和交通系統(tǒng)的日趨完善,橋梁也從大規(guī)模建設(shè)向橋梁監(jiān)測評估管理過度。另外,隨著時間的推移,越來越多的橋梁將達(dá)到或接近使用壽命,加之常年累月接受車輛重壓,導(dǎo)致橋梁發(fā)生結(jié)構(gòu)性的損傷,出現(xiàn)老化現(xiàn)象,尤其是大型橋梁,一旦發(fā)生坍塌事故將造成難以挽回的損失。因此,對橋梁進(jìn)行健康安全監(jiān)測至關(guān)重要。那么,我們能否通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)減少甚至杜絕此類事故的發(fā)生呢?
目前,物聯(lián)網(wǎng)在橋梁監(jiān)測方面的應(yīng)用有兩個方面,一是預(yù)防及應(yīng)對貨車超載,二是實時監(jiān)測橋梁整體環(huán)境。 上海南浦大橋安裝的GPS測量站及拉索索力計設(shè)備。
預(yù)防及應(yīng)對貨車超載
利用GIS與BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)和大數(shù)據(jù)挖掘等多項功能,能為交通基礎(chǔ)設(shè)施提供全壽命周期管理與決策支持,其中包括對違規(guī)駛上橋梁的超載車輛進(jìn)行報警。
例如,通過在橋梁上加裝傳感器設(shè)備,對橋梁的震動、位移等方面數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測,來確定重車駛上橋時橋梁結(jié)構(gòu)的變化。不同類型的橋梁設(shè)置相應(yīng)的警戒值,超過警戒值就會自動進(jìn)行報警。比如,通過設(shè)置在橋梁塔頂?shù)腉PS測量站,可監(jiān)測并預(yù)警橋梁的結(jié)構(gòu)變形程度。相關(guān)的實時數(shù)據(jù)會發(fā)送到技術(shù)人員的終端,并匯總到智能化運行維護(hù)平臺,以判斷是否有超載車輛。
實時監(jiān)測橋梁整體環(huán)境
隨著物聯(lián)網(wǎng)及智慧城市的不斷深入發(fā)展,對橋梁的健康安全監(jiān)測、重要結(jié)構(gòu)部位的養(yǎng)護(hù),都已離不開對傳感器的應(yīng)用。一些可靠、精確和便宜的新型傳感器的開發(fā)和應(yīng)用,有力推動了橋梁健康安全監(jiān)測的發(fā)展。例如,在上海、武漢等多處的橋梁結(jié)構(gòu)件中屢見不鮮。比如壓力傳感器、位移測量傳感器、應(yīng)變測量傳感器、振動測量傳感器等,被越來越多的應(yīng)用到橋梁健康安全監(jiān)測中。
例如,目前,在南京長江二橋上安裝著200多個傳感器,它們24小時捕捉著橋梁的所有信息,并發(fā)送到數(shù)據(jù)檢測中心進(jìn)行分析,一旦有異常,便可以提前預(yù)警,分析問題原因,再由管養(yǎng)人員進(jìn)行修理。
其中,傳感器會實時傳送大橋的環(huán)境信息,比如當(dāng)時橋上的風(fēng)速、溫度、車輛負(fù)載等結(jié)構(gòu)信息,比如橋面變形情況、斜拉橋的索力等。一旦捕捉到的數(shù)據(jù)超過預(yù)先設(shè)定的數(shù)值,系統(tǒng)就會自動報警,然后工作人員根據(jù)信息判斷,給負(fù)責(zé)橋梁的管養(yǎng)人員下達(dá)指令。
再比如,10月8日上午,武漢楊泗港長江大橋正式通車。這座由中鐵大橋局承建的大橋,是世界上跨度最大的雙層公路懸索橋。為確保該橋運營安全,提高大橋未來的管養(yǎng)水平和效率,橋科院為該橋量身定制了一套長期健康監(jiān)測系統(tǒng)。 該健康監(jiān)測系統(tǒng)由自動化監(jiān)測、人工巡檢養(yǎng)護(hù)、交通監(jiān)測、數(shù)據(jù)存儲與管理、安全預(yù)警與狀態(tài)評估、用戶界面等六個子系統(tǒng)組成。在設(shè)計時充分考慮了楊泗港長江大橋的特點,設(shè)置了環(huán)境荷載監(jiān)測、結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測、交通監(jiān)測三種監(jiān)測類型,包括風(fēng)速風(fēng)向傳感器、環(huán)境溫濕度傳感器、車速車軸儀、振動傳感器等在內(nèi)的17個監(jiān)測項目,共計505個測點,均分布于大橋塔頂、錨碇、橋面等關(guān)鍵位置。
健康監(jiān)測系統(tǒng)可對一些人工無法到達(dá)的隱蔽部位進(jìn)行監(jiān)測,同時可實現(xiàn)實時的損傷檢測,及時發(fā)現(xiàn)橋梁的損傷與性能退化,對大橋使用過程中出現(xiàn)的損傷進(jìn)行定性、定位和定量分析,實現(xiàn)防患于未然。在突發(fā)性事件,例如強烈地震、大風(fēng)或其它嚴(yán)重事故發(fā)生之后,可對橋梁進(jìn)行安全性能和工作狀態(tài)評估,還可以利用收集到的特定信息對大橋狀態(tài)和安全進(jìn)行評估,給養(yǎng)護(hù)管理人員提供輔助決策依據(jù),實施有效的養(yǎng)護(hù)、維修與加固工作,進(jìn)一步節(jié)約了維護(hù)經(jīng)費。
經(jīng)過這次事件,希望有關(guān)部門能在查清事故原因的同時,吸取教訓(xùn),加強對橋梁和過往車輛的監(jiān)管;同時,我們也應(yīng)該充分意識到,橋梁運維管理信息化的必要性,也希望在未來的橋梁監(jiān)測工作中,讓現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用,發(fā)揮出更大的作用。