［摘要］隨著高速公路橋梁經(jīng)濟的飛速發(fā)展，公路橋梁系統(tǒng)化、信息化程度越來越高。公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)是最近十幾年來在橋梁工程界出現(xiàn)的一個新的領(lǐng)域。它涉及系統(tǒng)學、管理學、統(tǒng)計學、運籌學等多種學科，是跨學科、跨領(lǐng)域的系統(tǒng)工程。公路橋梁管理系統(tǒng)對整個公路管理的發(fā)展起著重要的作用，特別是在資源約束的現(xiàn)代社會，它已經(jīng)成為公路管理不可或缺的環(huán)節(jié)。

［關(guān)鍵詞］公路橋梁養(yǎng)護；養(yǎng)護管理系統(tǒng)

［作者簡介］王長伍，合肥市公路管理局肥西分局華潔公路養(yǎng)護工程有限責任公司副總經(jīng)理，安徽合肥，231200

［中圖分類號］ U443.16 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-7723（2009）04-0138-0002

一、公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)的概念及內(nèi)容

（一）公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)的概念

公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)是一門新的綜合管理技術(shù)，它基于橋梁結(jié)構(gòu)工程、病害機理、編碼技術(shù)和數(shù)據(jù)監(jiān)測技術(shù)，運用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能、評價決策方法，對現(xiàn)有橋梁進行登記、評價分析和投資決策。建立公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)能夠較為全面地收集、儲存和處理各類橋梁數(shù)據(jù)資源，通過系統(tǒng)提供的各個模型和功能的運行，用戶可直觀地了解現(xiàn)有橋梁的過去、當前和將來若干年內(nèi)的營運狀況，從而合理安排有限的養(yǎng)護資金，及時、經(jīng)濟和有效地對橋梁實施養(yǎng)護和維修，達到延長橋梁使用壽命，充分發(fā)揮橋梁的營運效能，確保交通運輸安全通暢的目的。

橋梁養(yǎng)護管理作為公路管理中非常重要的一個環(huán)節(jié)，是保障橋梁安全、快速、舒適、暢通的基礎(chǔ)。其中，成熟的橋梁管養(yǎng)系統(tǒng)對整個公路的發(fā)展起著非常重要的作用。

（二）公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)的基本框架

如圖1所示，橋梁養(yǎng)管系統(tǒng)基本框架大致包括4大塊：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)、處理模塊。

1.數(shù)據(jù)采集

公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)決策的基礎(chǔ)是大量、精確的數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)信息含靜態(tài)數(shù)據(jù)信息和動態(tài)數(shù)據(jù)信息。其中動態(tài)數(shù)據(jù)采集的方式主要有三種：一是依靠高效、快速的檢測設(shè)備。如橋面快速檢測設(shè)備能檢測到橋面平整度、橋面強度、橋面抗滑性能等參數(shù)；橋面快速檢測設(shè)備能檢測到前方圖像、橋面破損（裂縫）、橋況數(shù)據(jù)（橋下承載力、橋面、橋涵構(gòu)造物、沿線設(shè)施、綠化）。二是依靠公路橋梁機電系統(tǒng)（收費、通信、監(jiān)控三大系統(tǒng)）自動采集如交通流、收費信息、車型分類、環(huán)境和氣象等數(shù)據(jù)。三是依靠人工手動采集與養(yǎng)護管理相關(guān)的數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)主要是公路橋梁的基本資料，它的采集主要是靠人工輸入，也可以靠系統(tǒng)工具從原有的相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫（如果有）中自動導(dǎo)入。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)為各種數(shù)據(jù)檢測設(shè)備、機電系統(tǒng)中的監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)以及其他相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口。

2.數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是用專門算法從數(shù)據(jù)中抽取模式。數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)有四項：分類、預(yù)測、關(guān)聯(lián)分析、聚類。

分類是從數(shù)據(jù)中選出已經(jīng)分好類的訓練集，在該訓練集上運用數(shù)據(jù)挖掘分類的技術(shù)，建立分類模型，對于沒有分類的數(shù)據(jù)進行分類。

預(yù)測是對未來未知變量的估測，當然，這種預(yù)測是需要時間來驗證的，即必須經(jīng)過一定時間后，才知道預(yù)測準確性是多少。

數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是數(shù)據(jù)庫中存在的一類重要的可被發(fā)現(xiàn)的知識。若兩個或多個變量的取值之間存在某種規(guī)律性，就稱為關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)可分為簡單關(guān)聯(lián)、時序關(guān)聯(lián)、因果關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)分析的目的是找出數(shù)據(jù)庫中隱藏的關(guān)聯(lián)網(wǎng)。有時并不知道數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)函數(shù)，即使知道也是不確定的，因此關(guān)聯(lián)分析生成的規(guī)則帶有可信度。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘發(fā)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)中項集之間有趣的關(guān)聯(lián)或相關(guān)聯(lián)系。Agrawal等于1993年首先提出了挖掘顧客交易數(shù)據(jù)庫中項集間的關(guān)聯(lián)規(guī)則問題，以后諸多的研究人員對關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘問題進行了大量的研究。他們的工作包括對原有的算法進行優(yōu)化，如引入隨機采樣、并行的思想等，以提高算法挖掘規(guī)則的效率；對關(guān)聯(lián)規(guī)則的應(yīng)用進行推廣。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘在數(shù)據(jù)挖掘中是一個重要的課題，最近幾年已被業(yè)界所廣泛研究。

聚類是對記錄分組，把相似的記錄在一個聚集里。聚類和分類的區(qū)別是聚類不依賴于預(yù)先定義好的類，不需要訓練集。

3.專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)主要由知識庫(Knowledge Base)、推理機(Inference Engineer)和知識庫管理系統(tǒng)組成。知識庫是知識的存儲器，它以某種儲存結(jié)構(gòu)儲存高速公路養(yǎng)管領(lǐng)域?qū)＜业闹R和數(shù)據(jù)挖掘從數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫挖掘的知識。知識的表示是研究用什么樣的形式將有關(guān)問題的知識存入知識庫，以便進行處理。公路橋梁養(yǎng)管領(lǐng)域內(nèi)事實性知識和專家所特有經(jīng)驗性知識的表示方法有：邏輯(Logic)、語義網(wǎng)絡(luò)(Semantic network)、產(chǎn)生式規(guī)則(Production rule)、框架(Frame)/狀態(tài)空間(State pace)、Petri網(wǎng)等；而數(shù)據(jù)挖掘得到的知識的表示方法主要有：規(guī)則、決策樹、知識基（濃縮數(shù)據(jù)）、網(wǎng)絡(luò)權(quán)值、公式和案例。

知識庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)對知識的管理，其中知識獲取是關(guān)鍵，它將高速公路養(yǎng)管領(lǐng)域內(nèi)事實性知識和專家所特有經(jīng)驗性知識化為計算機可利用的形式并送入知識庫。同時也負責知識庫中知識的修改、刪除和更新，并對知識庫的完整性和一致性進行維護。

推理機是專家系統(tǒng)的“思維”機構(gòu)，是構(gòu)成專家系統(tǒng)的核心部分。其任務(wù)是模擬領(lǐng)域?qū)＜业乃季S過程、控制并執(zhí)行對問題的求解。它能根據(jù)當前已知的事實，利用知識庫的知識，按一定的推理方法和搜索策略進行推理，求得問題的答案或證明某個結(jié)論的正確性。

4.處理模塊

處理模塊包括預(yù)防和維護?！豆窐蛄吼B(yǎng)護管理制度》堅持預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則。養(yǎng)護以路面、橋梁為重點，科學合理安排好養(yǎng)護施工任務(wù)?？梢婎A(yù)防在整個公路橋梁養(yǎng)護過程中起著非常重要的作用。合理的預(yù)防可以減輕后期維護的難度。

綜上所述，專家系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)合實現(xiàn)了對決策問題的定性分析，再與數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)了定性和定量相結(jié)合的決策。在此基礎(chǔ)上的決策通過處理模塊的有機結(jié)合便形成完整的公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)。

二、公路橋梁養(yǎng)護管理的現(xiàn)狀

橋梁是公路的重要組成部分，橋梁養(yǎng)護的好壞直接關(guān)系到公路交通行車的安全與暢通。第一，在構(gòu)建和諧社會的今天對交通運輸提出了更高的要求，反映在公路運輸上是交通量猛增，運輸車輛的載重量加大，公路運輸對公路橋梁的通過能力和承載能力的要求越來越高。而現(xiàn)實中的橋梁養(yǎng)護的技術(shù)、設(shè)備和措施往往跟不上交通發(fā)展的需要，導(dǎo)致了養(yǎng)護滯后、報廢年限提前。第二，一些舊橋老化、破損現(xiàn)象日趨嚴重，許多舊橋難以適應(yīng)日益增長的交通量需要，現(xiàn)有的全面養(yǎng)護措施無法彌補其嚴重的破損現(xiàn)況。第三，相當數(shù)量的橋梁，尤其是早期在省道、縣道上的橋梁，（上接第139頁）在修建當時，由于資金短缺，設(shè)計、施工標準均較低，加之技術(shù)管理薄弱，施工質(zhì)量未能保證，而養(yǎng)護機構(gòu)放松了養(yǎng)護初期的警覺性，沒有及時做養(yǎng)護預(yù)防措施，加快了橋梁的老化步伐。第四，環(huán)境污染的日益加重，造成橋梁的自身老化、破損，而實際養(yǎng)護中往往沒有采取適當?shù)姆雷o措施。第五，橋梁設(shè)計時計算荷載等級低，限制了公路運輸?shù)耐ㄐ心芰?，加上養(yǎng)護技術(shù)跟不上，往往只能坐視不管，從而導(dǎo)致橋梁的破壞程度進一步加劇。

三、建立公路橋梁管理系統(tǒng)的必要性

公路橋梁管理系統(tǒng)的建立可以使管養(yǎng)單位高效率地完成橋梁養(yǎng)護的日常管理，包括橋梁檔案的建立、修改、查詢和維護；也可以使管養(yǎng)單位進行橋梁養(yǎng)護、管理方面的決策更具科學性。如管理人員根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)潛在的病害并及時采取相應(yīng)措施，對橋梁缺損、病害及時監(jiān)控，狀態(tài)預(yù)警，提出養(yǎng)護維修對策。這不但減少公路交通方面的損失，更可提高公路橋梁的使用年限。

由于橋梁負荷的加劇，一些橋梁修建質(zhì)量較低及環(huán)境污染的日益加重，造成橋梁的自身老化、破損，使得橋梁“衰老”加快、“壽命”縮短。因此，科學地建立并實施公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)對整個公路交通事業(yè)的發(fā)展非常重要。

四、結(jié)語

公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)的建設(shè)需要依靠各方面專業(yè)人員通力合作。公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)主要解決評價、預(yù)測、決策模型等的一系列系統(tǒng)性、專業(yè)性的問題。在公路養(yǎng)護市場化的趨勢下公路橋梁養(yǎng)護管理系統(tǒng)變得尤為重要，投資的合理化、養(yǎng)護的科學化、管理的規(guī)范化都是和諧社會的必備基礎(chǔ)。政府職能部門、市場、公路養(yǎng)護單位應(yīng)齊心協(xié)力對公路養(yǎng)護信息化、系統(tǒng)化、規(guī)范化的應(yīng)用深度、廣度拓展提出可行性方案，擴大公路橋梁的社會效益和經(jīng)濟效益。

［參考文獻］

［1］Jiawei Han/ Micheline Kamber .Data Mining：Concepts and Techniques . Morgan Kanfmann ，2000.

［2］蔣紅妍，戴經(jīng)梁.基于IDSS的高速公路路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)［J］. 公路交通科技，2004，(10).

［3］CJJ99_2003J281_2003，城市橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］公路橋梁養(yǎng)護管理工作制度［Z］.交通部，2007.