2024年4月30日交通運輸部發布了《關于進一步推動公路橋梁隧道結構監測系統工作實施方案(2024-2030年)》,繼征求意見稿之后,成為正式文件。最近腦子里一直思考一個問題,中小跨徑橋梁監測系統能否或如何指向橋梁養護數字化?有所發現,寫了一篇《如何設計中小跨徑橋梁監測系統?》的文章。主動的思考能夠建立看待問題的邏輯框架和視角,更利于學習相關政策文件。
一、總體要求
1、安全第一、預防為主,統一標準、屬地建設,輕量化為主,市場化推進。
(1)“安全第一”可以理解,預防什么?預防橋梁安全事故發生嗎?接下來的問題是橋梁監測系統能否預防安全事故發生?如何用監測系統預防安全事故發生?
(2)統一標準。大跨橋梁監測系統要求“一橋一策”,從工程實踐觀察來看,系統設計中照本宣科現象較為普遍。最近思考后認為,大型橋梁監測系統適合“一橋一策”,畢竟大型橋梁結構個性和特殊性較強;中小跨徑橋梁監測系統適合標準化。這就存在一個如何標準化的問題?是將現行的工程實踐總結后全行業推廣?還是確定中小跨徑監測系統必須指向橋梁養護數字化這個目標后,討論博弈出來一個標準?
(3)輕量化為主,市場化推進。輕量化指的是監測系統的特點,市場化是工作機制。輕量化有沒有一個較為嚴謹的學理性定義?何為輕,何為重?輕重劃分的依據和標準如何?
2、不同機構的工作分工。“由部組織專業機構擬定標準、指南、進行部級層面數據匯總分析;屬地交通運輸主管部門履行建設和監管主體責任;產權單位負責具體實施及日常維護、數據分析及上傳。”
(1)按這個分工來看,部里需要對所有橋梁監測數據進行數據分析,工作量不小。可否針對這些數據制定管理制度,實現數據可控共享,發動國內各個高校研究優勢,將這些數據融入高校研究中去?橋梁監測領域的學術研究我們國家遙遙領先,但是學術研究與工程實踐脫節現象較為普遍。如何通過數據共享,來實現算法與數據耦合共生共同演進發展的態勢?這是我們一直提倡的“分布式數據分析”模式,相比于部里將會委托的少數專業機構的“集中式數據分析”,何優何劣?
(2)部里委托的專業機構,肯定代表了全行業最高數據分析水平,其工作重要性可謂很大,而且數據分析委托不可能免費的,肯定會花出去大量財政資金。如此,分析結果是否能夠向各個省份反饋?將最高水平分析結果回饋到具體橋梁管理中去?據傳,橋梁定檢數據各個地區都在上報,而各個地區好像也沒有受益于大數據分析結果的反饋和指導。
(3)產權單位負責具體實施及日常維護、數據分析及上傳。大概的意思是產權單位負責系統建設,運維和數據分析及上傳。在上一批次大型橋梁監測系統建設中,確實存在配套資金不到位,系統建設期投資耗盡所有預算而無長期運維經費的現象,如何監督監管?產權單位能否委托當地高校承擔數據長期分析服務?服務經費能否納入系統建設總預算之中而能夠申請補貼?
二、加快推進公路橋梁結構健康監測系統建設
(一)“2025年完成主跨150米以上及特殊結構型式橋梁監測系統建設,開展橋梁群輕量化監測系統試點建設”。應該指的是征求意見稿中471座大橋和2200座中小跨徑橋梁。“2030年之前完成高速公路橋梁、普通國道橋梁監測系統全覆蓋。指導地方加快普通省道重要橋梁監測系統建設。”看來,地方普通省道橋梁監測系統2030年之前可以不全部完成實施,是否可以這么理解?
(二)2024年6月底部組織技術單位編制《公路橋梁集群監測系統試點建設技術指南》指導試點橋梁監測系統建設。2025年底之前,部組織修訂行業技術標準《公路橋梁結構健康監測技術規范》。
(1)如果在現有輕量化監測實踐基礎上編制中小跨徑橋梁監測系統試點建設指南,6月底之前能夠完成。如果設定中小跨徑橋梁監測系統必須能夠指向橋梁養護數字化,或者與橋梁養護數字化技術體系兼容,須從長計議,索性給11個省份以技術探索自由。11省份拿出11套各自探索的技術方案,然后在此基礎上博弈后出臺標準規范,技術進步可能性會更大。建議取消6月底試點項目建設指南這個環節,否則大概率11省份試點橋梁監測系統長得一個模樣。
(2)目前實行的《公路橋梁結構健康監測技術規范》,總體上針對大型橋梁監測系統,既然大跨橋梁監測系統建設幾乎已經全部覆蓋,索性針對中小跨徑橋梁另行編制標準規范,時間點仍然設定在大范圍建設啟動之前的2025年底。
(三)試點橋梁所在省份交通運輸主管部門要在長大橋梁結構監測系統建設經驗基礎上,探索針對不同結構型式橋梁群的輕量化監測建設思路、集群是高效管理模式,組織橋梁管養單位按照“一橋群一方案”,編制系統建設施工圖文件。
(1)“一橋群一方案”如何解釋?如果允許地方自主探索,試點項目建設指南是否有必要?
(2)中小跨徑橋梁監測系統設計應該具有與大型橋梁監測系統設計不同的方法論,建議中小跨徑橋梁監測系統設計從技術上能夠與養護數字化兼容起來。
(3)這對不同橋梁結構型式,傳感器布點可以統一起來,但是項目建設模式,管理模式應該以市場化機制進行各種可行的嘗試和探索。上一批次大規模橋梁監測系統建設,不容忽視的最大問題是各個地區業主針對項目管理上的經驗缺乏,從而造成系統建設中的一些不容忽視的問題。我們也曾經建議,部里組織,選出橋梁監測系統建設規模大的幾個省份,進行項目管理經驗層面的分享交流,對于今后工作的意義不比技術層面的交流小。
四、加強公路橋梁隧道結構監測數據融合應用
(一)2024年6月底之前,部組織編制《公路長大橋梁結構監測系統時空大數據應用指引》。
2023年11月份征求意見稿發出來之后,有相關人士跟我們說過要啟動這個數據指引的編制。數據指引意義重大,我們調研中發現有些地區龐大的系統建設起來了,面對海量數據束手無策,而且重要的是分析人手十分缺乏。
另外,我們仍然建議從項目建設機制上解決,拿出部分預算,把當地高校研究成果充分利用起來。科技部門花費大量科研經費支持橋梁監測理論和算法研究;交通部門花費巨額資金把龐大的全國性系統建設起來了,兩個方向的成果如果不能擰在一起各玩各的那就有些遺憾了。
(二)鼓勵橋梁隧道管養單位整合吸收、遷移升級既有橋梁隧道管理系統,加強設計橋梁隧道的多業務信息歸集共享,充分發揮互聯網、大數據和人工智能等新技術應用,推動實現檢測監測數據驅動的養護管理科學決策、精準治理和現代管理。
(1)這個思想最為接近養護數字化了。養護數字化就是從數據到養護決策的技術流程,建立數據驅動的養護決策體系。問題是,交通基礎設施養護數字化從技術體系行業達成統一了嗎?如果這個基準點目前還沒存在,各類數據如何向這個基準點聚攏?
(2)那如何指向養護數字化呢?三個方向需要努把力。第一、首先需要搞定什么是橋梁養護數字化?目前來看,概念體系較為復雜,希望行業能夠做較為嚴謹的學理化定義。第二、馬上啟動橋梁養護數字化方面的研究和設計,趕上百萬橋梁監測的工程節奏和步伐。監測跑的快,養護數字化原地打轉,這挺讓人擔憂的事情。第三、中小跨徑監測系統設計需要進一步研究,切忌方向不明,功能定位不明的情況下,快速推出技術標準,一刀切下去,造成落后系統普遍應用的既成事實,后續也挺麻煩。
(3)在此之前需要厘清兩個概念體系,一是橋梁評估的層次,二是項目級優化和網絡級優化。在這個概念體系下,我認為檢測數據和監測數據融合點如下:
1)中小跨徑橋梁監測數據大概率需要往橋梁構件評估層面去與檢測數據融合。但是目前面臨的最大問題是,橋梁養護規范構件分類較為粗糙,其目標是為了構造全橋指標而設定,如此需要養護規范也得努努力往數字化層面轉型轉型,也就是筆者以往提的橋梁檢測由報告模式向數據模式轉型。
2)如果路段安裝汽車稱重系統,荷載數據大概率需要往橋梁評估層面與檢測數據融合。
3)特大橋梁監測系統數據大概率往全橋承載力評估層面融合。
最后我們想說的是,橋梁監測系統是獲取橋梁數據的一種方式而已,有其自身的技術特性和規律,不宜為其附加更多更高不切實際的期望。只需要把基本的功能目標設定好,系統設計好,數據分析好就已經是功德無量了。不太建議過多使用未經嚴謹定義或沒有技術體系支撐的所謂概念。就該文件的背后精神,還望部里組織專家在公開場合進行宣貫指導!
Jianshixueshe@163.com
2024年5月15日
?2016版權所有 Geokang Technologies Co., Ltd. 京ICP備05028127號 版權聲明