编者按
道路、桥梁等市政基础设施是城市系统运行的基本载体，极大地影响智慧城市功能的正常发挥和城市的可持续发展。本文结合CPS、大数据等现代信息技术，介绍道桥智慧化运维管理新模式。
桥梁，我们习以为常，几乎每一个人每一天都要经过各种各样的桥。
以上海市为例，2013年普查数据显示，全市共有公路桥梁10393座，其中，县道以上公路桥梁总长度超过435 km，乡村公路桥梁总长度超过150 km。
公路桥梁在长期使用中，面临来自交通负荷、运营环境等复杂条件的作用，存在来自车辆(船舶)撞击、车辆超荷、危险品泄漏、自然和地质灾害等突发型事件的风险，以及材料劣化、地基沉降等因素造成的渐变型风险。比如,2016年5月,两辆装载预制管桩的挂车超载通过上海中环线高架道路，其中一辆撞击防冲墙使得车上装载的大量管桩脱离固定，导致该处中环高架桥梁桥体发生扭转和横向偏移。桥面移位变形，最大高差处约40厘米。
事发后，很多民众质疑高架桥的质量问题。实则，上海中环高架按照《城市桥梁设计荷载标准》修建的，设计被主要用于通过各类客车、小型汽车，不允许载重货车上桥。显然，肇事车辆属于严重违法行为，最终酿成大祸。然而还有一点值得注意的是，中环高架上没有安装车辆测重设备，只能通过交警和路政联合执法来加以制止，这恰恰给了肇事车辆违章的可乘之机。
现有管养体系主要以人工定期巡检为主，一来缺乏与运维安全相关指标的实时监测，管理部门在巡检间隔期无法即时体察风险；二来，由于结构体量、桥位环境、并行构造物等阻隔因素，为数很多的桥梁，巡检可达性较差，人员安全风险高，加之恶劣环境等因素影响，难以保持高频度巡检。这使得运维管理工作对网络化、区域化、实时性监管技术的需求日趋迫切，整合道路桥梁结构、运维环境、运行荷载等数据资源，构建信息化综合管理和服务平台，在大数据时代，为政府和管理部门提供运维管理信息化支撑，为现有管养工作提供增值服务，为公共安全保驾护航。
1、城市道路交通智慧运维系统
伴随国家“互联网+”战略的推进，城市生活对安全、高效、便捷的需求不断提升，客观上要求构建设施智能化、服务功能综合化的现代道路交通服务体系。基于现代信息技术的城市道路交通智慧运维系统，可为道桥管养工作提供有力的技术支撑。
（1） 在基本“承载”安全层面，针对广大道路桥梁的运维需求，通过模块化的在线传感系统和智能化的巡检设备，在云平台的强大运算、存储和兼容能力支撑下，实现网络化、集约化管理。由专业机构以“服务”的形式向管理部门提供道路、桥梁全寿命“一站式”支持，全面覆盖系统设计、建设、运行维护、安全性能评估等多个环节。
（2） 在城市服务层面，以集成多项功能的智慧型路灯为道路侧基本服务载体，在保证基本照明功能的同时，实现智慧安防、通信、环保监测、生活信息等多项公共服务功能。通过对车流量和人流量实时分析，实现车流监控与引导，缓解交通压力，助力推进智能交通和现代交通运输建设，改善市民出行体验。另外，智慧路灯还可作为智能网联驾驶技术中关键的路侧监控和通信载体，为车路协同技术推广和智能驾驶产业布局提供重要的支撑条件，在当前国内外广泛研究“个体型”智能车辆的同时，实现“路看车”、“路管车”。
“互联网+”城市道路交通智慧运维系统
另外，智慧运维系统的构建，将道路、桥梁、路灯等基础设施由传统的“单纯承载型”设施，提升为“可感知、有思维、云统筹、泛连接”的整体式城市交通服务体系，为政府和管理部门提高城市科学化、精细化、智能化管理水平提供支撑；为智能车联网汽车产业发展提供关键基础功能和创新模式。
2、具体应用
如上文提到的中环事件属于重载导致的结构超荷事件，可以针对主梁挠度、表面应变、支座受力等结构安全指标设置在线监测传感器，采用包含车辆称重装置的智能型伸缩缝实施通行荷载监测，并可设置与桥面路灯杆整合的、包含前端分析功能的视频监测设备，实现结构受力、通行荷载、交通要素的综合监管。系统可与交通、城市管理等部门实现数据融合，为车辆超载、结构超荷监测和治理提供数据支撑。
通过一段时间的数据积累可以了解到数据趋势，提前预测潜在风险。如下图所示，伴随每天交通量的变化，桥梁挠度和应变呈现周期性的变化，如某桥梁每日14:00-16:00期间挠度和应变变化较显著，该时段是重车通行的集中时段，桥梁挠度规律性增大。随后晚高峰期间，以私家车、客运车辆为主，桥梁挠度整体减小。监测数据是呈现波动，但总体趋势变化平稳有序，倘若某一时期发现规律紊乱，则应立即引起重视。
可采用桥梁巡检专用无人机等智能化手段对日常管养工作提供高可达性、高效率、高频度技术支撑，与在线采集系统结合，实现桥梁运维安全管理的时间、空间全覆盖。
除利用传感器采集桥梁数据外，将桥梁支座、伸缩缝这类传统“纯受力构件”提升为可感知、可测力的智能化产品是智慧运维的一个趋势。例如，测力伸缩缝可监测车辆荷载，测力支座可直接反应桥梁受力，配合桥梁结构本身的挠度、应变等指标监测，可共同反映通行重载影响。
武智霞，上海产业技术研究院工程大数据服务创新中心高级项目经理，主要从事物联网及工业大数据研究及应用。
韩鹏，工学博士，上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司研发工程师，主要从事桥梁安全运维物联网技术、工程风险与病害防御等专业方向的研究工作。
责任编辑：刘小玲
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