江陰大橋數(shù)字化建設的探索與實踐

文/江蘇揚子大橋股份有限公司 饒建輝

江陰大橋是我國首座跨度超千米的特大型鋼箱梁懸索橋，自開通運營以來，交通流量與日俱增。大流量、重載荷的交通現(xiàn)狀給江陰大橋的管養(yǎng)帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。為此，大橋管理者們奮發(fā)進取、攻堅克難，借助于現(xiàn)代信息技術(shù)，在江陰大橋數(shù)字化建設的道路上不斷探索與實踐，逐步形成了目前“一個中心、多個平臺”的信息化管理體系。

江陰大橋的挑戰(zhàn)

江陰大橋自1999年9月開通運營以來，交通流量逐日遞增，至2008年底累計過橋車流量突破1億輛，至2013年底累計過橋車流量達2億輛，至2017年10月底，累計過橋流量突破3億輛。江陰大橋累計過橋車流量從建成通車到突破1億、2億和3億輛分別間隔了9年、5年和4年的時間，在未來一段時間仍將保持增長的趨勢。截至目前，江陰大橋日均過橋流量已達9.07萬輛，大流量、重載荷的交通現(xiàn)狀給江陰大橋的管養(yǎng)帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。

營運管理的挑戰(zhàn)。過度飽和的交通流量給大橋營運管理帶來巨大的壓力。大流量下偶發(fā)的交通事故極易引發(fā)嚴重擁堵，大橋管理單位需要及時處理橋面交通事故，而事故處理要求指揮調(diào)度中心、排障大隊、養(yǎng)護大隊和交巡警等相關(guān)部門高效聯(lián)動。針對節(jié)假日期間的高峰出行，大橋管理者需對橋面交通流量變化趨勢作出預判分析，做好應急準備。同時，需要加強與周邊路網(wǎng)的協(xié)調(diào)，合理疏導交通流量。

江陰大橋累計過橋流量統(tǒng)計

工程養(yǎng)護的挑戰(zhàn)。車流量的不斷增長，加速了江陰大橋橋面鋪裝、鋼箱梁、吊索和伸縮縫等橋梁構(gòu)件的損傷累積，橋梁檢查、養(yǎng)護作業(yè)逐漸常態(tài)化。面對日益攀升的交通流量，橋面養(yǎng)護作業(yè)的交通管制和施工安全承受著巨大壓力，養(yǎng)護施工也要求及時、高效，以盡快解除交通管制，恢復橋面正常通行。

江陰大橋面臨營運管理和工程養(yǎng)護的雙重壓力，管理者在管理方法上做出過各種探索與創(chuàng)新。在營運管理方面，收費廣場的交通渠化措施有效改善了收費廣場車輛擁堵的現(xiàn)狀，提高了通行效率。橋面養(yǎng)護施工則選擇夜間施工，避開白天繁忙的交通流量，一些維修材料也采用快凝、早強的新材料，減少養(yǎng)護時間，盡快恢復交通。

江陰大橋信息化管理體系

然而，這些做法是不夠的，或者說是單一的，缺乏營運管理和工程養(yǎng)護等各個部門的整體聯(lián)動，也沒有從高速路網(wǎng)一體化的視角、高度綜合考慮。江陰大橋多年積累的營運養(yǎng)護數(shù)據(jù)，需要如何分析？從這些數(shù)據(jù)中可以得到哪些啟示？怎樣利用分析這些大數(shù)據(jù)，以指導目前和將來的營運養(yǎng)護管理？長期的營運管理和工程養(yǎng)護經(jīng)驗，讓管理者意識到大橋的營運管理和工程養(yǎng)護是相互影響的，整個高速公路路網(wǎng)是一體的、牽一發(fā)而動全身。大橋的交通流量受橋面和周邊路網(wǎng)養(yǎng)護作業(yè)的影響，而交通流量的變化規(guī)律又約束著橋面的養(yǎng)護作業(yè)。

面對這樣一個有機的、復雜的路網(wǎng)系統(tǒng)，以及長期積累的大量營運管理和工程養(yǎng)護等方面的數(shù)據(jù)，只有致力于江陰大橋的信息化建設、打造數(shù)字大橋，才是解決“大流量、重載荷”管養(yǎng)難題的出路。為此，大橋管理者們在江陰大橋數(shù)字化建設的道路上不斷探索與實踐，逐步形成了目前“一個中心、多個平臺”的信息化管理體系。

一個中心 多個平臺

江陰大橋數(shù)據(jù)中心。以現(xiàn)運行的內(nèi)外網(wǎng)絡系統(tǒng)、安全系統(tǒng)，收費、監(jiān)控、稱重等業(yè)務系統(tǒng)為基礎，進行整體規(guī)劃與建設，開發(fā)相應的服務器系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集、存儲、交換與分析系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)重組和整合所有可涉及的業(yè)務數(shù)據(jù)，最終形成綜合全面的數(shù)據(jù)處理分析平臺，即江陰大橋數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心內(nèi)嵌的ETL數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了與現(xiàn)有的生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺、運維管理平臺、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)等各個平臺的對接，與各平臺進行數(shù)據(jù)交換、處理和分析，同時也為未來開發(fā)的系統(tǒng)預留了接口。江陰大橋數(shù)據(jù)中心目前有流量、收費、稱重和工程維護等8個主題，并具有形成各類報表、報告的功能，為各類用戶深化業(yè)務管理提供了好用、易用的幫助與支持，為江陰大橋進行綜合全面的營運養(yǎng)護決策提供了科學的數(shù)據(jù)支撐。

生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺。對江陰大橋監(jiān)控中心現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進行整合，開發(fā)排障、養(yǎng)護的車載和單兵系統(tǒng)，以及交巡警和交通執(zhí)法大隊的信息終端，建設江陰大橋即時信息交互的平臺，即江陰大橋生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺。生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺的開發(fā)，以事件為驅(qū)動，突出特情處置，將情報板、攝像機視頻、廣播系統(tǒng)、路況信息系統(tǒng)、短信群發(fā)系統(tǒng)和調(diào)度指揮系統(tǒng)等融合起來，實現(xiàn)事件的快速錄入與指令下發(fā)，以及路況視頻與現(xiàn)場信息的共享，并可自動生成事件報表，將相應的視聽資料歸檔。江陰大橋生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺實現(xiàn)了指揮調(diào)度中心與排障大隊、養(yǎng)護大隊及收費營運系統(tǒng)的高效聯(lián)動，同時通過資源共享，與交巡警、交通執(zhí)法大隊、120、消防等協(xié)作單位進行即時信息交互，為重大事件處理、即時信息共享與發(fā)布提供了一體化平臺，最終提高了江陰大橋特情事件的處理效率，提升了江陰大橋指揮調(diào)度的管理水平。

江陰大橋生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺框架

江陰大橋BIM模型

運維管理平臺。運維管理平臺是對現(xiàn)有內(nèi)外場軟硬件設施的運行狀態(tài)進行監(jiān)控、記錄、存儲、告警和展示的系統(tǒng)。監(jiān)控的外場設備包括除濕機、攝像機、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測傳感器、情報板等，監(jiān)控的內(nèi)場設備包括機房的動力環(huán)境設備、網(wǎng)絡設備、服務器主機等。該平臺應用自動化監(jiān)測和告警技術(shù)，全面、可視、實時地監(jiān)測內(nèi)外場設備和軟件的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)各類問題和瓶頸，準確、快速地定位故障產(chǎn)生的根本原因，同時利用界面、短信、郵件等方式向相關(guān)人員發(fā)送告警信息。

工作人員可根據(jù)發(fā)出的告警信息及時做出響應，減少因系統(tǒng)停機、重要數(shù)據(jù)信息丟失等造成的業(yè)務停頓。江陰大橋運維管理平臺實現(xiàn)了由傳統(tǒng)的“后知后覺”的人工巡檢方式，經(jīng)由“先知先覺”的自動感知與告警提醒，向“不知不覺”的運維方式的順利過渡與轉(zhuǎn)變，大幅提高了運維管理工作的效率。

全景可視化數(shù)字橋梁養(yǎng)護信息系統(tǒng)。江陰大橋全景可視化數(shù)字橋梁養(yǎng)護信息系統(tǒng)是為實現(xiàn)江陰大橋養(yǎng)護工作信息化、規(guī)范化和便捷化而開發(fā)的養(yǎng)護信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)由管理看板子系統(tǒng)、養(yǎng)護管理子系統(tǒng)、養(yǎng)護執(zhí)行子系統(tǒng)、移動終端App和3D可視化子系統(tǒng)組成，主要功能包括橋梁的巡檢工作管理、病害錄入、維修工作管理、技術(shù)狀況評定、基礎數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計和3D可視化展示等。該系統(tǒng)采用“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，充分考慮了養(yǎng)護管理工作的實用性，主要特色包括依據(jù)江陰大橋養(yǎng)護經(jīng)驗單獨定制開發(fā)近30個病害錄入頁面；具有橋梁病害跟蹤功能，方便查詢病害的發(fā)展軌跡；對各類養(yǎng)護信息進行統(tǒng)計分析并形成專業(yè)化、直觀化的圖表；在3D模型上直觀顯示橋梁的構(gòu)件信息和病害信息。

江陰大橋全景可視化數(shù)字橋梁養(yǎng)護信息系統(tǒng)總體構(gòu)思先進、合理實用、開放兼容，滿足了江陰大橋精細化管理的需求，強大的養(yǎng)護信息統(tǒng)計分析功能促進了橋梁養(yǎng)護管理決策的科學化。

其他已開發(fā)且正在使用的還有江陰大橋安全管理平臺、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)、表觀圖像處理技術(shù)系統(tǒng)等。

新的探索與展望

在交通運輸行業(yè)信息化技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，江陰大橋數(shù)字化建設的探索與實踐也長期持續(xù)著，如將BIM技術(shù)與橋梁養(yǎng)護相結(jié)合，開發(fā)基于BIM技術(shù)的江陰大橋養(yǎng)護管理系統(tǒng)；建設企業(yè)數(shù)字檔案室，開發(fā)與當前各管理系統(tǒng)相對接的檔案管理系統(tǒng)，實現(xiàn)無紙化歸檔，而江陰大橋數(shù)據(jù)中心所采用的ETL數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，具有較好的兼容性，為這些正在開發(fā)的新系統(tǒng)預留了數(shù)據(jù)接口。

回顧過去，江陰大橋在“大流量、重載荷”管養(yǎng)難題的巨大壓力下，走出了“一個中心、多個平臺”的數(shù)字化建設道路。江陰大橋的管理者們將在打造數(shù)字大橋、智能大橋的道路上持續(xù)探索、不斷創(chuàng)新，把中國長大橋梁的管養(yǎng)水平推向新的高度。