桥梁养护的基本问题
桥梁养护的基本问题
数字化是手段,而不是目的。
数字化要解决桥梁养护管理中的基本问题,甚而至于这些基本问题非数字化手段难以解决甚至无法解决,故,实施基础设施养护管理数字化有其必要性。
桥梁养护管理遇到或者需要解决的问题很多,然而基本问题就两个方面: 一是维修决策,二是检测决策 ,其他都是这两个基本问题的衍生。
从养护活动角度,“维修”能够保证桥梁安全性和可用性;“检测”是为了获得做出更好维修决策所需要的数据和信息。维修决策是“根”问题,检查决策是根问题的衍生。
基本问题1:桥梁什么时候维修?每次维修选择什么样的维修方法或策略?
图1 桥梁维修示意图 图片:检师学社
有学者说了,图1很简单的,他们能够预测桥梁寿命,桥梁一生的历程不就算得清清楚楚了吗?
专家认为,第一 桥梁的寿命是无法预测的 ,如果能够预测的话现实实践中就不用对桥梁进行检测了,可桥梁检测都在做。
第二既然桥梁寿命无法预测,只能是 通过不断检测,不断优化对桥梁特性的判定 。也只能在桥梁寿命不可预测这个前提假设下,构建桥梁维修动态优化方法。
图1仅仅是某一时刻的图示,实际桥梁养护的决策是随着时间不断向前发展的。
不同的维修策略决定了维修成本。当桥梁年轻力壮时候维修投入大些,多保障几年;当桥梁行将朽木拆除重建接近生命尾声,凑合凑合也就过去了,花费巨资维修必要性不大。
基本问题2:什么时候检查?每次检查采取什么检查技术手段?
有人说桥梁养护规范规定好了什么桥梁每隔多长时间检测一次,对什么时候桥梁检查进行决策毫无必要。
这个问题可以从另外一个角度看,桥梁什么时候不检查了,马上进行维修?检查的决策重要的一点是为了确定最近一次维修的时间!
桥梁养护决策的优化目标
有学者说了,桥梁养护决策目标是桥梁生命周期养护成本最小化,也就是维修成本和检测成本(假设只有这两类成本)加和后求解最小值。
全世界范围内好多学者就是这么干,有的还发明出来决策树,在时间序列上每个节点决策分叉,最后要找到成本最小的那个决策路径。
数学求解过程非常严谨,无法辩驳,但是违反现实世界的“直觉”。
打个比喻,协和医院大夫挂号费300元,协和医院门口有江湖郎中拉客的挂号费3元,作为患者是选择协和大夫还是选择江湖郎中?按上述决策,患者最终选择的是江湖郎中。
桥梁维修优化的目标是生命周期成本最小化;桥梁检查优化目标是检查的效益最大化,把两个不同优化方向的变量加和求最小值,肯定出现经不住推敲的优化结果。
养护管理决策中“时间”是很重要的概念
桥梁养护管理决策中时间的概念非常重要,决策者一定要知道站在哪个时间基点上做决策。
决策所处的时间基点不是静止不变,而是一直向前的,桥梁养护决策只能是动态优化。