橋梁檢測設備淺析

孫宏斐，夏曉華

（長安大學工程機械學院，陜西 西安 710064）

隨著我國交通運輸事業(yè)的發(fā)展，橋梁作為交通運輸樞紐，不僅數量越來越多，且跨度越來越大。目前，國內不僅有各種跨江跨海大橋，如港珠澳大橋，還有數量眾多的高架橋。隨著使用年限的增加，這些橋梁將不可避免地出現一些結構損傷，影響橋梁正常使用，對人民生命財產造成嚴重威脅。為應對上述問題，國內外工程機械企業(yè)及相關領域從業(yè)者，研究并發(fā)明了多種用于檢測橋梁狀態(tài)的設備，提出了較為全面的檢測方式，為橋梁檢測提供了強有力的保障。本文將總結現有橋梁檢測設備的類型，綜合分析其優(yōu)缺點，適用范圍及未來發(fā)展趨勢，為橋梁檢測設備的發(fā)展及檢測技術的提升提供方向。

1 橋梁檢測設備

現有橋梁檢測設備主要包括橋梁檢測車、橋梁綜合檢測車、橋梁檢測機器人和橋梁檢測無人機。

1.1 橋梁檢測車

橋梁檢測車是一種可以為橋梁檢測人員在檢測過程中提供作業(yè)平臺，裝備有橋梁檢測儀器，用于流動檢測和或維修作業(yè)的專用汽車。橋梁檢測車主要分為折疊臂式和桁架式兩種，如圖1和圖2所示。一般是在汽車底盤（如東風底盤、歐曼底盤）基礎上加裝專用工作裝置而成。它可以隨時移動位置，能安全、快速、高效地讓檢測人員進入作業(yè)位置進行流動檢測或維修作業(yè)。我國最早的橋梁檢測車是由徐工集團液壓氣動機械公司聯合西安公路交通大學（長安大學前身）和河南省公路局成功研制出的XZJ5140JQJ10型折疊臂式橋梁檢測車。

圖1 折疊式

圖2 桁架式

橋梁檢測車本質上是人工檢測的延伸，將檢測人員送至橋面下或對橋塔進行抵近檢測，但也給檢測人員帶來了較高的作業(yè)風險，如2017年11月南寧三岸大橋檢測事故。此外，橋梁檢測車作業(yè)平臺的外伸和回收易受橋梁燈桿、護欄等上部結構影響，檢測效率偏低。基于此，設備可靠度和結構自由度的提升是橋梁檢測車首要關心的研究內容。

1.2 橋梁綜合檢測車

橋梁綜合檢測車與道路綜合檢測車類似，由專用工程車輛加裝專業(yè)檢測設備組成。可使用超聲波、紅外線及各種傳感器，在不進入橋下或高空的情況下，完成橋梁檢測，同時，還可對橋面進行檢測。檢測效率及安全性高于橋梁檢測車。但對于橋墩或橋塔較高的橋梁，檢測設備穿透能力有限，難以全面檢測。

1.3 橋梁檢測機器人

橋梁檢測機器人是一種能夠半自主或全自主完成橋梁檢測的智能機器，包括用于橋梁裂縫檢測的爬壁機器人（圖3），用于纜索檢測的纜索檢測機器人（圖4），用于管道檢測的管道機器人，同時也包括由橋梁檢測車演變而來的無人橋梁檢測機器人，該檢測裝置在折疊臂或桁架末端加裝攝像機及其他檢測儀器，取代原有的工作平臺。減少了工作荷載，縮小了檢測裝置的體積，同時使設計者將研究重心由設備整體的可靠性、安全性，轉移到增加裝置自由度，提高檢測儀器可達性等方面。

圖3 爬壁機器人

圖4 纜索檢測機器人

橋梁檢測機器人在功能上比較單一，但在結構和成本上相比橋梁檢測的重型設備，經濟效益更高，是未來智能化檢測不可缺少的重要組成部分。

1.4 橋梁檢測無人機

橋梁檢測無人機由無人機加裝攝像裝置及其他橋梁檢測儀器組成，是無人機橋梁檢測的核心設備。由于無人機是一種靈活性較高的設備，無人機檢測范圍理論上可以覆蓋除水下及橋梁內部外的整個橋梁。無人機檢測雖然有其自身獨特的優(yōu)勢，但受限于無人機技術、圖像處理技術、通信技術等因素影響，目前無人機檢測仍停留在輔助檢測階段。

長遠來看，隨著技術的發(fā)展，無人機橋梁檢測將逐漸正規(guī)化，無人機檢測將逐步取代重型機械設備檢測，成為未來檢測領域不可缺少的一部分。

1.5 綜合分析

綜合分析上述4種檢測設備：

（1）傳統重型檢測設備難以適應現代橋梁檢測的需求。橋梁檢測車及橋梁綜合檢測車的檢測效率較低，且檢測時需占用車道，加重交通負擔。隨著橋梁寬度、高度及結構復雜程度地增加，無論是橋梁檢測車還是搭載超聲波等先進檢測儀器的綜合檢測車，檢測范圍都難以覆蓋整個橋梁。

（2）輕型化、專用化的檢測設備在未來檢測設備中將占有較大市場。重型橋梁檢測設備不僅在檢測范圍上受限，經濟效益也較低，除占用車道、堵塞交通外，每臺設備的成本也較高。輕型化、專用化的檢測設備，如橋梁檢測機器人在檢測范圍及經濟效益上具有較大的優(yōu)勢，也更符合國家倡導的低碳減排。

（3）應用圖像處理、深度學習等技術的非接觸式智能檢測裝置將成為主流發(fā)展方向。隨著人們生活水平的提高，未來橋梁建設將不僅考慮實用性，同時還會注重美觀性。這就意味著，橋梁的結構將更加復雜。傳統的接觸式檢測，如爬壁機器人，在橋梁曲面增多的情況下將難以應用，橋梁檢測車工作平臺的外伸及回收將面臨更大的挑戰(zhàn)。應用圖像處理、深度學習等技術的非接觸式智能檢測將成為主流發(fā)展方向。

2 結語

本文介紹了目前應用于橋梁檢測的設備，分析了不同設備的優(yōu)缺點、適用范圍及未來發(fā)展趨勢。通過綜合分析得出以下結論，傳統重型檢測設備難以適應現代橋梁檢測的需求，輕型化、專用化的檢測設備在未來檢測裝備中將占有較大市場；應用圖像處理、深度學習等技術的非接觸式智能檢測裝置將成為主流發(fā)展方向。