信息化管理在公路养护中的实践应用——以上海隧桥为例

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1、信息化管理在公路养护中的实践应用以上海隧桥为例摘要然而，随着社会经济的发展，特别是桥梁结构分析理论、计算机技术、土木建筑材 料、结构检测技术和桥梁施工技术的巨大进步，一大批结构新颖、技术复杂、设 计和施工难度大、 现代化品位和科技含量比较高的大跨径桥梁被建造出来。 随着大型桥梁设计的轻柔化、结构设计的日趋复杂化以与桥梁安全事故的频频发 生，大跨度桥梁的运营养护问题也越来越引起各国政府的关注。上海长江隧桥工 程属于桥隧结合的特大型工程，大型隧桥工程的生命过程一般包括总体规划、设 计施工和运营管理三个阶段。运营养护管理系统的建立，不仅可以进行全寿命跟 踪，并可对大型工程的养护运营提出针对性指导意见

2、。关键词： 1、上海长江隧桥2、运营养护 3、信息化目录一、绪论 1（一）研究背景与意义 1（二）国内外现状 2二、上海长江隧桥运营养护管理信息化目标 6（一）上海长江隧桥工程特点 6（二）长江隧桥工程特点与难点 7（三）上海长江隧桥运营养护特点 8（四）上海长江隧桥运营养护管理信息化系统建立的目标 8三、长江隧桥运营养护系统规划 1.0.（一）长江隧桥运营养护系统建设原则 1.0（二）长江隧桥运营养护系统建设范围 1.0（三）运营养护系统的技术支持方案 1.1四、上海长江隧桥运营养护管理信息化集成系统 1.4（一）集成系统概述功能范围 1.4.（二）系统管理 1.5.（三）GIS+GPS 1

3、.5.（四）运营管理 1.5.（五）电子化养护手册 1.6.（六）设备管理 1.7.（七）结构养护 1.8.（八）养护工作考核 1.8.五、总结 1.9.致谢 2.0.参考文献 错 误! 未定义书签。一、绪论（一）研究背景与意义然而，随着社会经济的发展，特别是桥梁结构分析理论、计算机技术、土木建筑材 料、结构检测技术和桥梁施工技术的巨大进步，一大批结构新颖、技术复杂、设 计和施工难度大、 现代化品位和科技含量比较高的大跨径桥梁被建造出来。 随着大型桥梁设计的轻柔化、结构设计的日趋复杂化以与桥梁安全事故的频频发 生，大跨度桥梁的运营养护问题也越来越引起各国政府的关注。上海长江隧桥工程属于桥隧结合

4、的特大型工程，大型桥梁的生命过程一般包 括总体规划、设计施工和运营管理三个阶段。受经济和技术条件的限制，人们往 往把主要精力放在设计施工阶段，而对运营管理阶段的桥梁维护重视不足，我国 “重建轻养”的现象仍较严重。一些现有的大型桥梁运营养护管理系统的基本模 式沿袭中小桥梁，其主要功能是存储桥梁有关的数据，养护管理的核心是修补危 害桥梁结构运营的部分，包括重新涂刷、修补铺装的凹陷以与因交通事故而损坏 的一些设施等，其实质是消极的防御型的养护。而对于大型桥梁，仅仅通过以往 简单的养护措施和技术手段显然是不够的。由于缺少对桥梁长期性能变化的科学 预测，因此桥梁的养护、维修和管理并未达到理想的效果。大型

5、桥梁的运营养护管理系统，必须从以下几个方面入手才能达到预期希望 的效果：1、数据采集：采集能全面描述桥梁基本特征和当前技术状况的信息，建立 桥梁基本信息档案库的同时，提供对桥梁进行评价决策的基本数据支持，从而对 桥梁进行有效的管理和状态监控。其数据主要包含两个部分：桥梁基本数据信息 设计资料、施工资料、竣工资料、重车过桥记录以与维修历史等；桥梁检测 数据（桥梁运营状态评估和决策的主要数据来源）人工检查数据、仪器检测 数据和健康监测数据。只有通过与建设期系统与健康监测系统的整合，运营养护 系统才能够采集到足够的信息，为桥梁正常安全地运营提供数据保障。上海长江 隧桥运营养护系统易于与建设期系统与健

6、康监测系统整合，能够更有效地采集足 够的数据为运营养护服务。2、病害分析：桥梁病害诊断分析是桥梁维修加固的重要环节，也是桥梁维 修加固设计的前提。同一桥型中，构件不同，同一构件中，材料、所处环境、管 理养护不同，都会使桥梁产生不完全一样的病害。必须通过对国内外发生的各种 病害进行归类和原因分析，参考养护手册建立缺陷对策库、病害数据库供养护管 理部门参考，才能减少养护过程中的人为失误与不规范操作。同时，通过对病害 与缺陷与其处理信息的长期积累与不断补充，为运营养护提供更准确的参考，使 运营养护工作形成良性的循环。上海长江隧桥运营养护系统通过将养护手册电子 化以与提供缺陷对策库、病害信息库，为养护

7、工作提供了有力的支持。3、主动养护：大型桥梁的传统养护理念应该由传统养护工作的防御性转向 技术预测，变以往的消极防御为主动养护，将现场调查、现场检测与监测、计算 机识别与判别、维修与预测的整个过程系统化。桥梁结构的长期性能预测关系到 结构将来维修计划的制订以与维护工作的优先级排序，通过对各构件的合理预 测、掌握桥梁工作状态的变化趋势，管理之可以选择养护维修工作的最佳时机， 并与时制定养护维修计划，从而降低维修成本和桥梁出现重大事故的概率，维修 工作不与时将会严重影响大跨度桥梁结构的使用寿命。上海长江隧桥运营养护系 统通过将养护手册电子化与提供一定的算法处理，提供隧桥设施状态的评价与评 估支持，

8、使系统可以自动生成和与时调整养护计划，实现主动性地养护。4、辅助运营决策：对公路、隧桥的运营管理的根本目的是保障公路隧桥的 交通安全。怎样解决有限的养护资金与无限的养护需求之间的矛盾，利用科学的 管理手段，充分发挥设备效能，平衡运营收入与支出，是上海长江隧桥运营期需 要解决的主要问题。通过运营管理系统，对运营状况进行统计分析，提高运营绩 效，保障通行安全，是运营期管理系统的一个重要功能。上海长江隧桥运营养护 系统通过事件预案（与其它系统联动）与运营绩效分析，实现了对突发事件的快 速响应与对运营绩效的量化分析，进而辅助管理层进行与时有效的运营决策。（二）国内外现状上海长江隧桥进入运营期后，对其进

9、行的运营管理工作主要涉与三个方面： 运营管理、设备维修、结构养护。在目前国内外实际使用的系统中，常见于用不 同的系统来实现以上三个方面的管理：通过智能交通（ITS）系统进行交通管理；以财务管理为主进行收费、辅业经营与运营成本核算的经营管理；通过机电管理系统进行机电设备的检查、维修与维护； 通过桥梁、隧道、公路管理系统实现结构养护与维修； ITS 发展情况如下：本世纪六十年代末期，美国幵始了智能运输系统（ITS）方面的研究，之后，欧洲、日本等也相继加入这一行列。经过近 30 年的发展，美国、欧洲、日本成 为世界 ITS 研究的三大基地。 80 年代后期， 在这些国家和地区取得了一些研究成 果，并

10、逐步将一些研究成果应用于生产实际，实践证明， ITS 有着巨大的社会与 经 济效益，是交通运输发展的趋势。 从各研究领域的用户服务功能来看，美国 ITS 研究领域中的出行与交通管理系统涵盖的范围较广，主要包括路上驾驶员信 息系统，路线引导系统，出行者服务信息系统，交通控制系统，交通突发事件管 理系统与车辆排放物的检测与控制系统和公铁交叉口管理。而日本 ITS 研究领域 中的先进的导航系统、道路管理效率化和优化交通管理这三个方面服务的内容与 之比较接近，但也不尽相同，其中日本 ITS 研究领域中的优化交通管理突出了交 通流优化，道路管理效率化突出了维护管理效率化的服务内容，这两点用户服务 功能在

11、美国研究领域出行与交通管理中没有明显体现。 我国的 ITS 研究起步较晚， 但 ITS 理论研究与技术产品开发也正在紧随国际交通运输发展趋势。设备管理系统根据管理模式的不同，分为自主维护与外包管理两个领域，在 此两个方面，历经数十年的发展，国内外都已经有完备独立的设备管理系统将设 备与备件的采购、运行、维护、仓储、费用等方面的管理集于一身。桥梁管理信息系统是近 20 多年来在世界范围内土木工程界出现的一个综合 型系统。一般分为路网级管理和项目级管理两种。路网级桥梁管理是在建立桥梁信息数据库的基础上，通过对整个辖区范围内 所有桥梁状况的检查结果进行分析与评定，将桥梁划分成完好、需要检测和需要 立

12、即加固维修等几种状态，进行桥梁分级排序，同时根据分级排序对这些桥梁的 有限的维护资金进行合理有序配置。项目级桥梁管理则是通过对桥梁的检测或试 验结果进行理论分析计算、针对单个桥梁的安全性进行评价，对桥梁的未来状态 进行预测，并对桥梁的维护加固提供具有科学依据的决策方案 1。目前在美国广泛运用的有 Pontis 桥梁管理系统、 Bridge 桥梁管理系统等， 它们都采用单元作为桥梁的管理基础，以 Markov 模型分析桥梁的退化，可以预 估意外事故花费，车行绕道花费等，并可以采用网络优化模型对桥梁维护和维修 作出优化 2 。Danbro 是丹麦开发并在其它国家运用的桥梁管理系统，它于 1987

13、年开发 并不断完善。它主要包括桥梁基本数据的收集，能提供在网络水平上的桥梁维修 的最经济的方案，通过计算来确定桥梁的承载能力等3 。国内桥梁管理系统的研究开始于八十年代中期，四川省公路研究所、广东省 公路研究所、交通部公路研究所和北京市公路管理局、同济大学等单位在吸收国 外开发的经验的基础土，根据我国的国情，先后开发了四川省桥梁数据库系统、 广东省桥梁管理系统、 北京市公路桥梁管理系统、 上海市城市桥梁管理系统等 4这些系统主要包括地理信息系统、桥梁档案管理、技术状况监测、技术状况 评价、养护维修对策等功能，并进一步提供统计分析决策辅助等服务5 。综上，运营养护管理的各个领域中涉与不同的专业系

14、统，而运营养护管理是 一个综合的、跨学科的系统工程，融智能交通、经营管理、设备管理、隧桥结构 养护于一体的量化智能的运营养护管理信息系统，能够以标准化的养护指引提升 目前国内养护的规范化程度，实现基于量化分析预测的绩效优化主动养护者，目 前未见。二、上海长江隧桥运营养护管理信息化目标随着社会经济的发展，大型隧桥设施的安全维护问题也越来越引起各国政府 的关注。上海长江隧桥工程是世界上最大规模的隧桥结合工程之一，在“一流工 程、一流运营”的目标下， 为此在工程建设过程中， 积极开展相应运营准备工作， 分别构建了上海长江隧桥工程项目信息管理系统、综合监控系统、健康监测系统 和集勘察、设计、施工和运营

15、为一体的数字化平台，但目前各系统均是独立的系 统，为了更好地开展高标准运营、精细化养护，有必要构建一套集成上述系统并 满足运营工作的上海长江隧桥运营养护系统。（一）上海长江隧桥工程特点上海长江隧桥（崇明越江通道）工程位于上海东北部长江口，是一项特大型 交通基础设施项目，也是上海至西安高速公路的重要组成部分。该工程的建成将 改善上海市交通系统结构和布局，加速长三角地区经济一体化，提升上海在全国 经济中的综合竞争力。工程采用“南隧北桥”方案，起于上海市浦东新区的五好 沟，以隧道形式穿越长江口南港水域到达长兴岛，然后以桥梁形式跨越长江口北 港水域到达崇明县的陈家镇， 全长 25.53km 。工程按高

16、速公路标准、 双向六车道 设计，设计荷载公路I级，设计车速80100km/h 。上海长江隧道工程全长 8.95km ，其中穿越水域部分 7.5km 为两条外径 15m的盾构法圆形隧道，采用两台直径为 15.43m泥水加气平衡盾构机从浦 东由南向北一次掘进至长兴岛。 上、下行线间设有 8 条连接通道， 间距约 830m 上层为高速公路车道层，车行道建筑限界净宽 12.75m ，净高 5.2m ，设三条 （3 x 3.75m ）车道，双向六车道，设计车速为80km/h。下层为预留轨道空间、 逃生通道、设备通道与江中废水泵房。在上、下层间设有疏散楼梯。浦东岸边段 长 657.83m ，长兴岛岸边段长 8