城市橋梁管理系統(tǒng)研究與建設(shè)

　　隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市橋梁工程建設(shè)越來(lái)越多，城市橋梁突出呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜多樣特點(diǎn)。本文以濟(jì)南市為例探討城市橋梁管理系統(tǒng)研究與建設(shè)。

　　《橋梁建設(shè)》現(xiàn)由中國(guó)鐵路工程總公司主管，中鐵大橋局集團(tuán)有限公司主辦，中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司出版?！稑蛄航ㄔO(shè)》主要報(bào)道和交流我國(guó)橋梁工作者在科技、設(shè)計(jì)、施工等方面的實(shí)踐成果和理論探討，重點(diǎn)突出橋梁工程領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)計(jì)、新設(shè)備、新材料及最新科研成果，為讀者提供相關(guān)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)信息。

　　隨著濟(jì)南經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市橋梁交通量及超重車輛增長(zhǎng)較快，橋梁結(jié)構(gòu)病害日益顯現(xiàn)，橋梁養(yǎng)護(hù)管理任務(wù)日趨繁重。傳統(tǒng)的橋梁養(yǎng)護(hù)管理方式已不適應(yīng)橋梁養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)狀，為實(shí)現(xiàn)橋梁管理動(dòng)態(tài)化、信息化和決策科學(xué)化，基于GIS地理信息系統(tǒng)，在充分考慮濟(jì)南市城市橋梁管理需求和所管理橋梁的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究與建設(shè)濟(jì)南市城市橋梁管理系統(tǒng)。

　　1 概念及基本組成

　　橋梁管理系統(tǒng)是一個(gè)系統(tǒng)工程，是以有效的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、成熟的理論模型和可靠的經(jīng)驗(yàn)判斷為依據(jù)，研究橋梁計(jì)算機(jī)化的運(yùn)營(yíng)管理內(nèi)容、編碼標(biāo)準(zhǔn)、檢查手段、評(píng)價(jià)方法、維修措施、費(fèi)用分析等一系列應(yīng)用項(xiàng)目，協(xié)助管理人員對(duì)橋梁進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析并為管理人員提供輔助決策的快捷工具。橋梁管理系統(tǒng)一般包含以下基本結(jié)構(gòu)：

　　1) 數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)是橋梁管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)管理工作科學(xué)化、信息化的起步，也是橋梁管理系統(tǒng)中最為成熟、利用率最高、工作量最大的一個(gè)子系統(tǒng)。

　　2) 評(píng)價(jià)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)規(guī)范現(xiàn)有或科研課題研究的評(píng)價(jià)模型，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的橋梁資料進(jìn)行評(píng)價(jià)，以評(píng)定橋梁部件或全橋的技術(shù)狀況水平。

　　3) 輔助決策子系統(tǒng)。在技術(shù)狀況評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，選取合理的決策模型進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修決策，輔助管理者進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理決策。

　　2 國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　1968年，美國(guó)聯(lián)邦公路局(FederalHighwayAdministration，F(xiàn)HWA)研究開發(fā)了世界上第一個(gè)橋梁管理系統(tǒng)(BMS)——國(guó)家橋梁檔案(NationalBridgeInventory，NBI)。

　　我國(guó)于20世紀(jì)80年代初期開始研究橋梁管理系統(tǒng)。最初是四川省公路研究所、廣東省公路研究所、交通部公路研究所和北京市公路管理局等單位在吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，開展公路橋梁管理系統(tǒng)的研發(fā)工作。目前，國(guó)內(nèi)的橋梁管理系統(tǒng)主要有以公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定方法為基礎(chǔ)的公路橋梁管理系統(tǒng)、以城市橋梁技術(shù)狀況評(píng)定方法為基礎(chǔ)的城市橋梁管理系統(tǒng)和大型特殊結(jié)構(gòu)橋梁獨(dú)立的管理系統(tǒng)等三大類別。公路橋梁管理系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各省的國(guó)省道干線公路橋梁，具有較強(qiáng)的通用性;城市橋梁管理系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于一線、二線城市，由于各城市橋梁特點(diǎn)及管理需求各不相同，造成城市橋梁管理系統(tǒng)通用性較弱，一般都是根據(jù)城市的管理特點(diǎn)量身定制;大型特殊結(jié)構(gòu)橋梁管理系統(tǒng)則是根據(jù)橋梁的具體特點(diǎn)和管理需求建立起獨(dú)立的管理系統(tǒng)。

　　目前，橋梁管理系統(tǒng)的三大基本子系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)最為成熟、完善，已能提供橋梁基本信息并運(yùn)用于橋梁實(shí)際管理;評(píng)價(jià)子系統(tǒng)基本是以規(guī)范規(guī)定的評(píng)價(jià)模型對(duì)橋梁技術(shù)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，但是由于規(guī)范中部分橋梁技術(shù)狀況的評(píng)價(jià)模型尚未成熟，評(píng)價(jià)子系統(tǒng)也處于逐漸升級(jí)、完善的過(guò)程;決策子系統(tǒng)由于受到評(píng)價(jià)模型、專家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)庫(kù)以及養(yǎng)護(hù)現(xiàn)實(shí)條件等因素的影響，尚處于輔助決策功能階段，在決策時(shí)還需管理者干預(yù)。

　　3 濟(jì)南市城市橋梁管理系統(tǒng)研究與建設(shè)

　　3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　結(jié)合濟(jì)南市城市道路橋梁管理處橋梁管理的具體情況，濟(jì)南市城市橋梁管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)定位為“提供較為全面的信息管理功能，以及一定的養(yǎng)護(hù)決策輔助功能”。通過(guò)該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有城市橋梁科學(xué)、有效的管理和養(yǎng)護(hù)，具體目標(biāo)如下：

　　1) 提供不同管理層所需的各種數(shù)據(jù)支持

　　2) 建立全面完善的橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)系統(tǒng)

　　3) 完成各種查詢、統(tǒng)計(jì)分析及報(bào)表輸出

　　4) 提出維修加固建議以輔助養(yǎng)護(hù)決策

　　3.2 GIS地理信息系統(tǒng)

　　GIS地理信息系統(tǒng)是一項(xiàng)在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下對(duì)對(duì)象的空間和屬性信息進(jìn)行分析和管理的直觀信息工具。與公路橋梁相比，城市橋梁管理的難點(diǎn)之一是城市橋梁沒(méi)有像公路橋梁那樣統(tǒng)一的里程樁號(hào)類的線性參照系統(tǒng)。因此采用傳統(tǒng)的路編碼加線性參照系對(duì)城市橋梁而言是不太現(xiàn)實(shí)的，而采用GIS地理信息系統(tǒng)卻能有效地突破這個(gè)管理難點(diǎn)。

　　GIS地理信息系統(tǒng)管理著電子地圖，地圖的圖層信息主要包括數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中各橋梁的地理位置和相關(guān)的其他地理信息，如道路、河流等。在地圖上標(biāo)注橋梁的位置，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊，系統(tǒng)會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找該橋的有關(guān)信息。相應(yīng)地，如果要查找某橋的位置，可輸入橋名，則系統(tǒng)會(huì)找出該橋的位置并作出提示。

　　3.3 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)中橋梁數(shù)據(jù)的輸入、編輯、輸出和備份，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理模式。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要由靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、檔案資料管理、查詢統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)表輸出等組成。

　　1) 橋梁靜態(tài)數(shù)據(jù)：提供橋梁識(shí)別數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)技術(shù)數(shù)據(jù)、檔案資料數(shù)據(jù)、重車過(guò)橋數(shù)據(jù)、橋上事故數(shù)據(jù)五項(xiàng)操作功能。

　　2) 橋梁動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：提供橋梁常規(guī)定期檢測(cè)功能，包含橋梁病害部件、橋梁部件權(quán)重、部件狀況編輯、橋梁病害數(shù)據(jù)、橋梁檢測(cè)歸檔等方面的操作功能。

　　3) 檔案資料管理：提供橋梁維修歷史記錄和特殊檢測(cè)等其他與橋梁養(yǎng)護(hù)管理相關(guān)的資料。

　　4) 查詢統(tǒng)計(jì)分析：對(duì)橋梁資料庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)提供統(tǒng)計(jì)、查詢等功能。主要由報(bào)表統(tǒng)計(jì)查詢、統(tǒng)計(jì)圖表等模塊組成。

　　5) 報(bào)表輸出：通過(guò)選擇預(yù)先設(shè)計(jì)好的報(bào)表統(tǒng)計(jì)范圍組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)的所有屬性數(shù)據(jù)自動(dòng)生成電子表格。同時(shí)，也可根據(jù)橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果自動(dòng)生成橋梁的檢測(cè)養(yǎng)護(hù)報(bào)告。

　　3.4 評(píng)估決策系統(tǒng)

　　橋梁評(píng)估決策管理包括技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模塊、維修決策模塊、費(fèi)用分析模塊和決策支持模塊等。

　　1) 技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模塊：采用的橋梁評(píng)價(jià)方法為《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ99-2003)中按分層加權(quán)法進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況指數(shù)計(jì)算的方法。

　　2) 維修決策模塊：維修決策模型采用專家咨詢法，即針對(duì)橋梁常見的幾種病害形式，收集存儲(chǔ)目前在大量工程實(shí)踐中廣泛運(yùn)用的養(yǎng)護(hù)維修知識(shí)，建立養(yǎng)護(hù)維修措施專家知識(shí)庫(kù)。

　　3) 費(fèi)用分析模塊：在橋梁狀況評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，按照橋梁病害類型、程度、范圍對(duì)所需維護(hù)資金進(jìn)行預(yù)估，提供項(xiàng)目費(fèi)用編輯、費(fèi)率修改設(shè)置、維修方法基價(jià)、加固對(duì)策基價(jià)、確定方案及工程量、橋梁費(fèi)用數(shù)據(jù)和橋梁方案數(shù)據(jù)等功能。

　　4) 決策支持模塊：根據(jù)費(fèi)用分析結(jié)果，設(shè)定橋梁養(yǎng)護(hù)管理的實(shí)際邊界條件，系統(tǒng)可自動(dòng)進(jìn)行維修先后排序，以為管理人員提供輔助決策支持。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　濟(jì)南市城市橋梁管理系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了橋梁管理系統(tǒng)的基本功能，并已應(yīng)用于橋梁的日常養(yǎng)護(hù)管理工作當(dāng)中，對(duì)保證橋梁運(yùn)營(yíng)安全、提高橋梁管理水平起到很好的促進(jìn)作用。

　　但是，由于橋梁管理系統(tǒng)的開發(fā)是個(gè)復(fù)雜而繁重的工作，還有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。從橋梁管理實(shí)際需求方面出發(fā)，橋梁管理系統(tǒng)還需在以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善、升級(jí)。

　　1) 橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模型。橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模型是橋梁管理系統(tǒng)的核心，部分橋梁的技術(shù)狀況評(píng)價(jià)模型還在研究當(dāng)中，應(yīng)盡快地應(yīng)用于橋梁技術(shù)狀況評(píng)價(jià)實(shí)踐。

　　2) 維修決策方案庫(kù)。應(yīng)不斷的積累維修決策方案庫(kù)，逐步的優(yōu)化各種病害的維修對(duì)策。

　　3) 社會(huì)服務(wù)功能。對(duì)社會(huì)提供重車過(guò)橋線路、橋梁限高及限載信息，以方便社會(huì)車輛出行。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范(JTGH11-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

　　[2]城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(CJJ99-2003)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.