一種解決上跨高架橋塌陷事故的安全方案研究

陽 禮，高永安

(南京暢物網絡科技有限公司，江蘇 南京 210000)

1 引 言

據交通運輸部發布的《2018年交通運輸行業發展統計公報》(簡稱《統計公報》)中數據顯示，我國近年交通蓬勃發展，截止2018年底，全國公路總里程為4 846 500 km，全國橋梁851 500萬座，里程為55 685.900 km，如此龐大的橋梁數量，如何有效監測和預警一直是國內外學者研究的方向，特別是在江蘇無錫市312國道上海方向錫港路上跨橋路段出現橋面側翻后，加強對橋梁監測就顯得尤其重要。通過簡要分析無錫上垮高架橋事故原因基礎上，提出一種針對上跨高架橋塌陷的安全事故解決方案。

2 事故原因簡要分析

2.1 事故原因分析

2019年10月10日晚上18時10分左右，江蘇無錫市312國道上海方向K315處、錫港路上跨橋路段，出現橋面側翻，事故造成3人死亡，2人受傷。事故原因主要分為外部原因和內部原因，其中外部原因由于當時橋上有嚴重超載車輛通行造成橋梁側翻。內部原因是由于事故橋梁為獨柱墩橋，端部橋墩橫向有兩個支撐，但中部橋墩僅有一個支撐，這種橋型最怕遇上“超載加偏載”的情況。

2.2 事故過程分析

為了能夠更好地獲悉事故過程，我們將該事故發生過程劃分為三個階段：事故發生前(橋梁正常)→事故發生準備期(橋梁偏載)→事故發生(橋梁側翻)。其具體演變過程如圖1～圖3所示。

圖1 事故發生前(橋梁正常狀態)

圖2 事故發生準備期(橋梁偏載時)

圖3 事故發生(橋梁側翻)

2.3 安全事故解決方案

(1)總體設計思路

結合上述事故過程可知，事故發生前如果能夠提前預警，勢必能夠規避高架橋側翻；事故發生準備階段時，雖然車輛已經上橋，如果能夠提前預警，則能夠減少人員傷亡。因此，通過提出了一種針對事故發生前能夠檢測出超限超載車輛，事故發生準備階段能夠檢測出橋梁偏載的解決方案，其總體思路如圖4所示。

圖4 總體設計思路圖

(2)總體布局思路

結合上述總體設計思路，在第一次預警警示中，通過應用動態稱重檢測系統，完成車輛的精確稱重，并通過超限標準或橋梁限載要求自動識別超限貨車，并將該車輛照片和車牌發布到前方匝道處設置的可變情報板中，車輛根據提示由執法人員或者駕駛員自行駛離高架橋，由匝道下高架。

在第二次預警警示中，當車輛已經上橋后，橋梁上布設的撓度、位移、偏載檢測傳感器檢測到其監測值超過閾值后，發出預警，將該警示信息發送到后臺控制系統中，再由控制系統將控制信號發送到地面下穿道路控制系統中。

第三次預警警示，主要是地面交通預警系統獲取到橋梁危險預警信息后，通過控制地面交通紅綠燈控制系統變為全紅狀態，讓地面交通中的所有車輛停止通行。并通過廣播系統進行廣播，提示橋下車輛和行人趕緊駛離橋下危險區域。其具體布局思路如圖5所示。

(3)系統構架圖

為了能夠有效實現上述功能系統，其涉及的系統主要包括動態稱重系統，橋梁健康監測系統，地面交通預警系統，后臺控制系統等，如圖6所示。

圖6 系統架構圖

3 子系統功能介紹

3.1 公路動態稱重檢測系統

公路動態稱重檢測系統作為本方案的第一次預警警示系統，其功能是通過前端采集的動態稱重傳感器采集車輛重量數據，通過前抓拍系統和后抓拍系統獲取車輛車牌信息、前車頭車牌照片、車輛裝貨照片信息，并將上述信息通過稱重儀表及控制器進行分析、整合和匹配，依據橋梁限載要求或者超限超載標準進行車輛超載判定，同時根據判定結果將超限車輛車牌、重量、超限率、車輛照片發送到前方可變情報板中，引導和提醒超限車輛通過匝道及時駛離高架橋，避免對前方橋梁的損壞。

3.2 橋梁健康檢測系統

橋梁健康檢測系統主要由的應力、 應變和位移等傳感器、控制中心組成，當實時監測到橋梁豎向或者橫向位移超過閾值時，向控制中心后臺發出預警信息。

3.3 地面交通預警系統

地面交通預警系統主要是由交通信號燈控制系統、標志標線系統和廣播系統組成，當獲取到由后臺控制系統發出的危險狀態控制信息后，地面交通預警系統控制紅綠燈變為全紅，并且使用廣播系統提醒橋下行人和車輛駛離到安全區域。其中，交通標志標線系統為車輛進入安全區域的引導系統，例如通過劃設標線控制左轉車道待轉區不進入高架可覆蓋范圍內。

3.4 后臺控制系統

后臺控制系統是公路動態稱重系統、橋梁健康監測系統和地面交通預警系統的控制中心，其功能是能夠實現對上述系統之間的聯合控制。

4 總 結

通過將上跨高架橋事故演變過程分為事故發生前(橋梁正常狀態)，事故發生準備期和事故發生三個階段，提出了針對各個階段的預警措施：(1)提出了在事故發生前(橋梁正常狀態)通過應用動態稱重檢測系統攔截或者提示超限貨車駛離上跨高架橋；(2)在事故發生準備期借助橋梁健康監測系統監測橋梁位移(振幅)狀態，當達到危險閾值時及時向后臺控制系統發出預警信息；(3)通過地面交通預警系統控制信號燈變為全紅，讓地面交通中的所有車輛停止通行，且通過廣播系統進行廣播，提示橋下車輛和行人快速駛離高架橋下危險區域。