韓坤林

(招商局重慶公路工程檢測中心有限公司， 重慶 400067)

我國橋梁數(shù)量多、分布范圍廣，且隨著交通設(shè)施規(guī)模的不斷增大，交通建設(shè)與運營環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，橋梁養(yǎng)護管理難度大，經(jīng)常存在顧此失彼的情況[1-2]。為了方便橋梁管養(yǎng)，須對橋梁建立一套養(yǎng)護期全生命期唯一身份標識即編碼，并能對其進行快速識別，規(guī)范設(shè)施主體與養(yǎng)護相關(guān)屬性，以達到科學(xué)規(guī)范公路管理、提升公路養(yǎng)護效率之目的。目前，現(xiàn)行的橋梁編碼[3-4]以滿足公路建設(shè)資產(chǎn)編碼編目需求為目的，對主要橋梁進行了編碼規(guī)定，其分級代碼結(jié)構(gòu)包括路線、路段和橋梁3級，其編碼深度不僅不滿足現(xiàn)行公路養(yǎng)護技術(shù)標準對橋梁構(gòu)件級的精細化養(yǎng)護需求[5]，還缺少交通基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)信息編碼和養(yǎng)護相關(guān)信息編碼。

為了進一步細化橋梁養(yǎng)護精細化管理需求，國內(nèi)外學(xué)者已有了一定研究。徐娜等[6]研究了高速公路機電設(shè)備編碼方法，按設(shè)備分類對其進行編碼；顧漢霆等[7]建立了一套高速公路資產(chǎn)管理分類編碼體系，實現(xiàn)了浙江省公路交通資產(chǎn)的有效管理，以及與OA、財務(wù)等系統(tǒng)的有效對接；丘建棟等[8]基于設(shè)施分類編碼方法，利用二維碼與RFID技術(shù)實現(xiàn)了智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施的有效管理；Lee等[9-10]為實現(xiàn)高速公路的健康管理，集成設(shè)計開發(fā)了公路安全管理綜合信息系統(tǒng)。盡管已有研究對交通基礎(chǔ)設(shè)施進行了編碼和應(yīng)用嘗試，但未建立橋梁構(gòu)件級編碼與識別方法。因此，本文的研究點就是建立統(tǒng)一和精確到設(shè)施構(gòu)件級的身份標識及快速識別方法，為橋梁全生命周期養(yǎng)護管理奠定基礎(chǔ)，提升公路養(yǎng)護效率。

1 橋梁構(gòu)件級編碼方法

橋梁構(gòu)件編碼主要包括6部分：路線編碼、行政區(qū)域代碼、橋梁編碼、行車方向編碼、構(gòu)件編碼和生命周期編碼。對應(yīng)的編碼結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 橋梁構(gòu)件編碼結(jié)構(gòu)

為了更好地解釋上述編碼結(jié)構(gòu)，以“重慶市渝中區(qū)曾家?guī)r大橋第1跨8號梁段”進行編碼示例。曾家?guī)r大橋所屬路線為城市主干道，其編碼為M0001；所屬區(qū)域為渝中區(qū)，其代碼為500105；橋梁為梁式橋，編碼為L1001；第1跨8號梁段編碼為C060100U08；結(jié)構(gòu)為原始結(jié)構(gòu)，無維修記錄，生命周期碼編碼為Q001，即“重慶市渝中區(qū)曾家?guī)r大橋第1跨8號梁段”的編碼為：“M0001500105L1001UC060100U08Q001”。

1) 路線編碼

編碼中的第1部分路線編碼以路線行政等級代碼開頭，字段中包括1位英文字符和4位數(shù)字，主要分為公路路線編碼和市政道路路線編碼2種類型。其中公路路線編碼沿用GBT 917—2017《公路路線標識規(guī)則和國道編號》中的相關(guān)規(guī)定，用以表示橋梁所屬路線，公路行政等級標識符主要包括：國道—G、省道—S、縣道—X、鄉(xiāng)道—Y、村道—C、專用公路—Z；市政道路行政等級標識符主要包括：快速路—K、主干路—M、次干路—U、支路—L。

2) 行政區(qū)域代碼

編碼中的第2部分為行政區(qū)域代碼，由6位阿拉伯?dāng)?shù)字組成。該部分編碼主要采用中華人民共和國民政部規(guī)定的縣以上行政區(qū)域代碼作為公路交通基礎(chǔ)設(shè)施行政區(qū)域代碼。行政區(qū)域代碼和第1部分路線編碼共同決定了橋梁所屬路段。

對于一個橋梁跨多個(一般2個)行政區(qū)域的特例，可根據(jù)其養(yǎng)護單位所屬行政區(qū)域進行編碼，如果涉及多個養(yǎng)護單位，且不屬于同一行政區(qū)域的，根據(jù)養(yǎng)護界限劃分，可將其視為多個橋梁來進行編碼。

3) 橋梁編碼

編碼第3部分為橋梁編碼，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，以字母“L”和4位阿拉伯?dāng)?shù)字組成。該部分編碼字母的定義沿用并參照JTT 132—2014《公路數(shù)據(jù)庫編目編碼規(guī)則》和GB/T 11708—1989《橋梁命名編號和編碼規(guī)則》規(guī)定；4位阿拉伯?dāng)?shù)字中第1位為橋梁分類，其余3位為基礎(chǔ)設(shè)施編號。橋梁編碼按行車方向依次編碼，一橋一碼。

圖2 橋梁編碼結(jié)構(gòu)

橋梁主要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)類型進行分類，參照JTG/T H21—2011《橋梁技術(shù)狀況評定標準》，各結(jié)構(gòu)類型橋梁與其代碼如表1所示。

表1 橋梁結(jié)構(gòu)類型編碼

4) 方向編碼

方向編碼主要用于區(qū)分車行方向，該部分屬于編碼的第4部分。該部分編碼類似“×”， “×”為方向代碼編碼，主要包括：左幅—L、右幅—R。如果基礎(chǔ)設(shè)施無方向之分，則方向代碼為U；左幅—按行車方向，大樁號往小樁號方向；右幅—按行車方向，小樁號往大樁號方向。

5) 構(gòu)件編碼

構(gòu)件編碼為編碼的第5部分，構(gòu)件編碼起始位為字母“C”，后續(xù)為字母+數(shù)字，橋梁的構(gòu)件編碼如圖3所示。構(gòu)件類型編碼如表2所示。

圖3 構(gòu)件編碼

表2 構(gòu)件類型代碼

表2(續(xù))

構(gòu)件編碼位的具體位數(shù)說明如圖4所示。其中，R—右側(cè)、L—左側(cè)、U—無左右之分；無所屬跨的構(gòu)件，所屬跨編碼位為“00”，反之，該編碼為跨編碼值；無所屬墩的構(gòu)件，所屬墩編碼位為“00”，反之，該編碼為墩編碼值。

圖4 構(gòu)件編碼位的具體位數(shù)說明

6) 生命周期碼

公路交通基礎(chǔ)設(shè)施生命周期碼應(yīng)能準確地反映出基礎(chǔ)設(shè)施所經(jīng)歷的病害處置、維修和更換次數(shù)，生命周期碼以字母“Q”作為其開始字符，后續(xù)為3位數(shù)字位代表其病害處置、維修和更換次數(shù)。

交通基礎(chǔ)設(shè)施生命周期碼編碼如圖5所示。

圖5 生命周期碼

2 基于二維碼識別的橋梁構(gòu)件管理方法

基于編碼的自動識別采用二維碼掃碼識別的方式，二維碼是一個由一系列正方形模塊組成的陣列，由模式特征區(qū)、數(shù)據(jù)符號區(qū)和空白區(qū)3部分組成。其中模式特征區(qū)包括尋像圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形；數(shù)據(jù)符號區(qū)包括數(shù)據(jù)碼字、糾錯碼字、版本信息和格式信息[11-13]。根據(jù)橋梁構(gòu)件級編碼方法，為每一個構(gòu)件生成二維碼用于管理。將二維碼標簽安裝在每個交通基礎(chǔ)設(shè)施上，通過掃描二維碼自動識別構(gòu)件標簽，用于信息查看，設(shè)施巡查記錄，如圖6所示。

圖6 智能信息標簽

橋梁構(gòu)件二維碼安裝流程主要分為以下4個步驟：1) 安裝二維碼。將印刷好的二維碼標簽貼在橋梁構(gòu)件上；2) 拍照上傳。拍攝安裝二維碼的構(gòu)件并上傳到后臺服務(wù)器；3) 坐標打點。上傳構(gòu)件高精度坐標到后臺服務(wù)器；4) 獲取編碼。后臺服務(wù)器根據(jù)上傳設(shè)施圖片類型和設(shè)施坐標根據(jù)編碼方法自動生成設(shè)施編碼，安裝人員手動確定二維碼編碼。

3 應(yīng)用結(jié)論

橋梁構(gòu)件編碼與快速識別方法在重慶市曾家?guī)r大橋工程管養(yǎng)平臺中進行了應(yīng)用，對曾家?guī)r大橋所有橋梁構(gòu)件進行了編碼，編碼分為路線、行政區(qū)域、橋梁、方向、構(gòu)件和生命周期碼6級。該編碼作為曾家?guī)r智能管養(yǎng)平臺多端(網(wǎng)頁數(shù)據(jù)管理端、IPAD移動數(shù)據(jù)采集端、基于BIM的3D數(shù)據(jù)可視化展示平臺)數(shù)據(jù)交互的唯一業(yè)務(wù)身份標識，保障了曾家?guī)r智能管養(yǎng)平臺的正常運行。

在建立編碼規(guī)則的同時，設(shè)計并制作了曾家?guī)r大橋工程交通基礎(chǔ)設(shè)施信息標簽，基于曾家?guī)r大橋工程養(yǎng)護編碼對每個構(gòu)件生成唯一的二維碼，并聯(lián)系必要的管理信息生成信息標牌。在曾家?guī)r大橋智能管養(yǎng)平臺的移動數(shù)據(jù)采集端(APP)，項目組開發(fā)了掃碼識別模塊，現(xiàn)場養(yǎng)護檢查僅需通過掃描二維碼便可快速識別曾家?guī)r大橋工程所有設(shè)施構(gòu)件。

4 結(jié)束語

隨著新技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施管理上不斷發(fā)展和應(yīng)用，交通基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一編碼管理是智能化、精細化設(shè)施管理的重要基礎(chǔ)，可實現(xiàn)在管理后臺整合實時交通大數(shù)據(jù)，并基于位置推送實時交通信息。利用二維碼技術(shù)為橋梁構(gòu)件設(shè)立“身份證標簽”，并應(yīng)用于日常設(shè)施管養(yǎng)業(yè)務(wù)，挖掘二維碼反饋設(shè)施信息，用于橋梁運行監(jiān)控和主動管養(yǎng)，構(gòu)建面向?qū)嶋H應(yīng)用的橋梁運營管理框架，對提升橋梁管理質(zhì)量和效率有積極意義。