淺議橋梁管理系統的應用及發展

鄭慶東

1 概述

橋梁是交通運輸動脈的咽喉所在，其運營狀況關系到社會經濟的發展和人民的生活。然而，橋梁自建成之日起便會投入運營，經過長時間的交通運轉，會受到人為因素或環境因素的影響，加之結構自身材料發生老化，其技術狀態亦會發生退化，使得運營過程中出現各種各樣的問題。

由于橋梁數量的不斷增加，傳統基于經驗的管理方法已不能滿足現有的管理要求，科學的、系統的和規范的管理方法急需管理者進行開發，橋梁管理系統應運而生，以對橋梁結構的運營狀態進行有效的管理來保證其正常運營。

2 橋梁管理系統的概念及作用

2.1 橋梁管理系統的概念

橋梁管理系統是20世紀80年代出現在橋梁工程界的一個新的領域，并以橋梁工程技術和計算機技術的發展作為基礎[1]。它集各類學科如橋梁工程技術、信息技術、管理科學、統計科學、軟件應用等于一身，是跨學科、跨領域的系統工程。

隨著橋梁管理系統的不斷完善和更新，如今橋梁管理系統已經在橋梁管理方面得到了非常廣泛的應用，其作用亦非常有意義，成為橋梁工程領域中不可或缺的組成部分。橋梁管理系統是一門新型的學科，它能夠管理橋梁的基本信息，能夠評估和預測橋梁在運營過程中的狀況，并對解決橋梁存在的問題進行輔助決策，從而為橋梁管理者及時采取措施提供依據。

2.2 橋梁管理系統的應用基礎

橋梁管理系統與橋梁工程技術有很大不同，它除了收集工程技術上的橋梁信息外，還涉及到了這些信息的存儲、管理、統計分析。繼而使用這些信息進行橋梁狀態的評估、橋梁運營管理的決策支持、橋梁地理信息的應用等多種用途[2]。此類管理系統要借助于多學科的知識，首先應用到的是信息技術，計算機技術為橋梁管理系統提供了開發工具和運行平臺;其次是橋梁空間信息的管理、查詢、顯示、分析等由地理信息系統提供更加直觀有效的方式;網絡技術更是橋梁管理系統跨區域發展的技術支持。

近年來，隨著系統工程、評價決策理論的發展，工程技術與橋梁管理系統得到了更加緊密的結合。通過兩者相結合的應用，橋梁管理系統具有了橋梁狀態評價和橋梁輔助決策的功能。除此之外，橋梁管理系統中還較深的應用了統計科學、管理科學等。

3 橋梁管理系統的功能

完整的橋梁管理系統，應該具有較多的功能。如橋梁信息管理功能、橋梁技術狀態評估功能、橋梁技術狀況的預測功能以及橋梁輔助決策功能。橋梁信息管理主要涵蓋的信息內容是橋梁管理系統中最基本的信息，橋梁信息的管理是該系統中最基本的功能[3]。這些信息包括橋梁的各種檔案信息，如識別、設計、施工、結構、竣工驗收等信息;橋梁的歷史記錄信息，如試驗、檢查、維修、加固、評估、資金使用等信息;橋梁的災害信息，如風、地震、洪水、船撞、波浪等自然或人為因素對橋梁所產生破壞的信息;橋梁模型信息，如橋梁截面特性計算模型、規范計算模型、有限元計算模型等信息。對信息的管理主要指信息的添加、刪除、顯示、修改、備份、查詢、統計、輸出等操作。橋梁信息的管理直接決定了橋梁管理系統運行的可靠性，是橋梁管理系統的基礎。橋梁技術狀態評估是指根據橋梁狀態的檢查結果，依據一定的標準對橋梁的技術狀態進行分析評級。該類資料包括橋梁的缺損狀態、承載力狀態、功能適應性狀態、抗震能力狀態等。評估結果是橋梁管理部門對橋梁進行維修加固的重要依據，也是橋梁運營管理的數據基礎，所以橋梁技術狀態的評估是橋梁管理系統的關鍵部分。橋梁技術狀況的預測是根據橋梁技術狀態所做的評估結果對橋梁結構的狀態退化趨勢進行預測的過程。對橋梁功能退化狀態的正確預測不但能避免重大事故的發生，還能幫助橋梁管理者制定出有效的養護方案和費用分析模型，從而降低橋梁的管理成本，提高橋梁的養護管理水平。橋梁輔助決策功能是根據橋梁檢查和狀態評估的預測結果，綜合考慮技術、材料、經濟、環境等各項因素，智能選擇較為合理的養護對策。輔助決策可以提供相對正確的養護方案，從而達到節省養護資金和提高管理效率的目的。

4 橋梁管理系統的發展

現有橋梁管理系統在經過幾十年的發展后，在橋梁數據的管理、查詢分析等各方面都已經非常成熟，同時也對這類功能進行了十分廣泛的應用。但現有橋梁管理系統仍有不夠完善之處，需要進一步對其進行發展。其中有個別功能仍舊處于不確定階段，需要很多的研究和開發工作，橋梁管理系統的發展將有許多方面需要完善[4]。橋梁數據是橋梁管理系統的基礎，單純的人工數據采集和更新效率比較低，影響了橋梁管理系統的利用率。隨著橋梁健康監測系統的應用普及，橋梁健康狀態的數據越來越多，這些數據可以用來對橋梁的狀態進行評估和預測，因此橋梁管理系統和橋梁健康監測系統之間的數據交換和共享勢在必行。但不同系統之間數據格式和內容之間的差異使現有橋梁管理系統中能做到與橋梁健康監測系統進行數據交換和共享的極少。因此，與橋梁健康監測系統之間的數據交換和共享將是未來橋梁管理系統的一個發展方向。橋梁管理系統與信息技術的深層結合:橋梁管理系統自開始發展就與信息技術緊密結合，信息技術的發展極大地推動了橋梁管理系統的進步。近年來，信息技術發展很快，橋梁管理系統更可以與網絡結合，發展出適用范圍更大、功能更齊全的系統，使橋梁管理系統的空間數據分析處理、橋梁狀態預測和決策水平都可以有很大的提高。橋梁狀態的評估和預測是橋梁管理系統的核心功能，正確的評估預測結果可以為橋梁的養護部門提供恰當的養護維修幫助。雖然現有橋梁管理系統已經有很多的橋梁狀態評估和預測的方法，但真正能夠得以應用而且能發揮實際作用的卻非常少。因此，對更加準確、實用的評估預測方法的研究將是橋梁管理系統開發者非常重要的任務。橋梁輔助決策系統可以根據橋梁狀態的評估和預測結果，結合優先排序等功能為用戶提供決策服務。但由于考慮到經濟、政治、環境等復雜因素的綜合影響，現有橋梁管理系統的智能化程度還不夠。因此，如何能開發出更加智能的輔助決策系統也是橋梁管理系統發展過程中一個需要解決的問題。橋梁災害管理功能的開發:對橋梁狀態破壞最大的是自然災害和人為災害，如風、地震、洪水、海浪、船撞、爆炸、車撞等[5]。現有的橋梁管理系統對這些災害的管理主要是以間接地對橋梁的缺損狀況、承載力狀態和功能適應性狀態進行管理作為手段，很少有專門針對這些災害直接進行管理的系統。如果能夠開發出針對這方面內容的橋梁管理系統或橋梁管理系統中的模塊，就可以提高橋梁災害管理的水平，并使整個橋梁管理系統的功能更加完善。

5 結語

隨著我國交通運輸行業的迅猛發展，如何對現有橋梁進行有效的管理是極為緊迫的問題。橋梁管理系統的作用為及時解決橋梁運營過程中的問題、避免更大的損失提供了可靠而又實際有效的支持。然而，由于橋梁管理系統是一個跨學科、跨領域的交叉科學，使得該管理系統的實施與應用有諸多的問題與不足，還應加強研究與總結對其進行進一步完善。

[1] 郭 瑞.城市橋梁管理系統關鍵問題研究[D].上海:同濟大學，2004.

[2] 李呂鑄.公路橋梁管理系統的開發與應用[J].公路交通科技，2003，20(3):84-90.

[3] 于大濤，廖朝華.歐洲現有橋梁的評估[J].中外公路，2001(5):35-37.

[4] 張淑鋒.關系數據庫管理系統數據字典研究與實現[D].杭州:浙江大學，2004.

[5] 趙立巖.橋梁抗震管理系統研究[D].上海:同濟大學，2006.

[6] 霍 超.淺談橋梁管理系統[J].山西建筑，2009，35(14):365-366.