美國聯合太平洋(yáng)鐵路公(gōng)司(UP)約有18000座橋梁,每年由經過培訓的專業人員至少檢查兩(liǎng)次。根據美國土木(mù)工程師協會的統計數據,美國約40%的橋梁(liáng)使用年份超過50年,這些橋梁重要結構的健康狀態需要(yào)通過現場檢查進行監(jiān)測。
在改善監測方法的過程中,UP公司希望廣泛地引入智能監控技術。公司的(de)橋梁維護負責人表示,由於無法監測橋梁在(zài)定期檢(jiǎn)查間隔期間存在的潛在問題,UP公司正在與美國內布拉斯加大學、密歇根大學以及(jí)橋梁監測項目SENSR監測技術中心合作,希望能夠開發出全(quán)新的橋梁監測工具。
▲UP公司列車(chē)通過德克薩(sà)斯州佩科斯河大橋
SENSR監測(cè)技術(shù)中心研究成果
在SENSR監測技術中(zhōng)心,研究人員已經取得了相關成果。該公司研發了一種可以對橋(qiáo)梁監測數據進行無線處理和傳輸的設備,如果橋梁結構顯示出異常,設備就會及時發出警報。目前,該技術已經在UP公司7座重(chóng)要的橋梁上試用,另有3座橋梁正在安裝中。
今年上半(bàn)年,一艘駁船(chuán)撞(zhuàng)擊了UP位於伊利諾斯州南部密西西比河(hé)的底比(bǐ)斯橋,緊急救援人員和橋梁專家團隊在幾分鍾內就受到了警報。UP公司橋梁維護負責人表示,以前對這種事件的處理方法,通常(cháng)是(shì)在檢查人員到達現場之前,禁止一切列車通過,而這樣做常常會耽誤幾個小時;使用這種(zhǒng)監測工具,公司可以通過遠程監控設備監控橋梁結構(gòu),如果橋墩已經恢複到正常狀態,那麽在(zài)檢查(chá)人員到達現(xiàn)場之前,就能夠恢(huī)複列車低速通行(háng)。
▲SENSR的橋墩監(jiān)測設備
內(nèi)布拉斯大學研究進展
在內布拉斯加(jiā)大學,研究人(rén)員正在(zài)使用傳(chuán)感器收集鋼橋的相關(guān)數據。他們以UP公司位(wèi)於內布拉斯加哥倫布市(shì)一座具有百年曆史的橋梁為對象進行研究(jiū),該團隊在特定的橋(qiáo)梁組件上安裝了傳感器,並在測試之後建立了一個橋梁分析(xī)模型。研究人(rén)員希望以此幫(bāng)助檢(jiǎn)測人員(yuán)通過定量數據判(pàn)斷橋梁缺陷狀態,而不僅是依賴多(duō)年的專業經驗。
▲內布拉(lā)斯加大學安裝傳感器
密歇根大學研究進(jìn)展
在密歇根大學,研究(jiū)人員(yuán)也在開展一個(gè)類(lèi)似的項目,該項(xiàng)目由美國交通部撥款資(zī)助。研(yán)究人員在UP公司位於田納西州孟菲斯市附近的兩座(zuò)橋上安裝了變形測量器,通(tōng)過設備將收集到的數(shù)據(jù)傳輸至研究中心(xīn)進行分析整理。他們關注的是載重量,例如列車重量或大風(fēng)力度對橋梁(liáng)關鍵部件帶來的影響(xiǎng),導致橋梁疲勞等問題(tí)。此外,研究人員還將鐵路路網的影響(xiǎng),例如列車運行班次、列車(chē)載重量、運輸路線以及(jí)橋梁分析數據等信息進行整合,輸入到一個全新設計的(de)決策工具,以供UP公司進行管理。一旦研(yán)究人員監測到橋梁數據(jù)的異常,就會立即向UP公司發(fā)出警告,由其派(pài)出一名檢查人(rén)員到現場排查。
▲密歇根大(dà)學利用(yòng)監測工具進行研究
目前,UP公司95%的橋梁每(měi)年至少(shǎo)檢查兩次,超(chāo)過了聯邦政府的規定(聯邦政府規定投入使用少於10年或(huò)者沒有檢查出缺陷的橋梁每年僅需檢查一次(cì))。未來,如果這項技術得(dé)到大範圍推廣應用,那麽隻(zhī)需簡單地設備(bèi)安裝與對應的解決方案(àn)就能作為(wéi)橋梁現場檢查的補充,從而提升整個美(měi)國的路網安全。