В продолжение этого вопроса мне интересно, может ли информация о мониторинге структурной целостности предоставляться в режиме реального времени и в достаточной степени, чтобы на основе этой информации можно было реально принимать решения по безопасности.
Для сравнения: в США и других частях мира федеральные, штатные и местные органы власти регулярно получают отчеты о структурной целостности инфраструктуры, включая мосты. Эти отчеты являются результатами оценок, которые проводятся на плановой основе, и между оценками может пройти много месяцев или, возможно, лет.
Мосты являются важной частью экономики федерального, государственного и местного управления, поскольку они обеспечивают критически важную инфраструктуру. Также важно защитить исторические памятники, такие как мост Золотые Ворота.
Мост Золотые Ворота, культовый мост в Соединенных Штатах
И последствия недостаточной информации могут быть довольно серьезными. Например, в августе 2007 года обрушился мост через реку Миссисипи I-35W , что привело к гибели многих людей.
I-35W после крушения
Вопрос:
- Существуют ли технологии, которые могли бы обеспечить статус в реальном времени, чтобы они могли предупредить федеральные, штатные и местные органы власти о надвигающихся отказах моста? Например, есть ли что-то, что могло бы предсказать крах I-35 и уведомить общественность, чтобы избежать гибели людей? Кажется, что этот беспроводной датчик для контроля структурной целостности мостов будет работать, но я не уверен, так как домен находится за пределами моего опыта.
источник
Ответы:
Есть много разных датчиков, которые могут быть установлены на мосту, чтобы помочь контролировать его состояние . После обрушения моста I-35 эта область стала широко известна . Большинство из этих датчиков были доступны ранее, но необходимость была не столь очевидна для общественности.
датчиков
Эти датчики могут быть проводными или беспроводными. Некоторые даже приводятся в движение вибрациями от проезжающих машин.
Стоимость
Стоимость является основным фактором при рассмотрении системы мониторинга моста. Даже если первоначальная стоимость кажется разумной :
Это не учитывает стоимость постоянного мониторинга датчиков. Мониторинг в режиме реального времени стоит дорого, и даже меньше, чем мониторинг в режиме реального времени, приводит к постоянному истощению бюджетов Министерства транспорта, которые уже слишком растянуты. Если бы в бюджете было больше денег, мосты были бы в лучшем состоянии.
Эти мосты уже регулярно проверяются обученными инспекторами, которые поднимаются по всей структуре. Это было сделано на мосту I-35, и он все еще рухнул.
Стоимость и сложность систем означают, что только несколько очень больших структур будут полностью контролироваться. Стоимость этих систем, вероятно, больше, чем сумма, указанная выше. Приведенное выше значение также является просто стоимостью отдельных датчиков. Необходимо провести полное исследование моста, чтобы убедиться, что датчики размещены там, где они будут наиболее полезны.
Расположение
Каждый датчик измеряет только одну точку данных. Чтобы определить, какие датчики являются наиболее полезными, нужно много думать и исследовать.
Даже после того, как датчики установлены, должны быть установлены комплексные критерии, чтобы люди, отслеживающие результаты датчика, знали, что представляет собой предупреждение . Там может быть много ложных срабатываний и, возможно, даже ложных негативов.
В статье указывается:
Конечный результат
Даже если бы все эти датчики были установлены на мосту I-35 и контролировались в режиме реального времени, фактический коллапс произошел настолько быстро , что невозможно было вовремя остановить движение. Единственная разница будет в том, что следователям будет предоставлено гораздо больше информации.
Подумайте о черном ящике самолета , но для моста.
источник
Мониторинг в режиме реального времени может быть сделано, и уже было сделано. Технология есть и, как указал Хаззи, является вопросом стоимости в сравнении с вовлеченным риском.
Как практикующий инженер, я был / был вовлечен в два проекта глубоких земляных работ в двух разных странах, где туннель с вырезанными крышками был / построен прямо под главным автомобильным мостом. В обоих случаях закрытие или отклонение трафика невозможно. Строительные органы в обоих проектах запрашивали структурный мониторинг работоспособности в реальном времени, поскольку последствия аварии могут быть катастрофическими.
В обоих проектах используется множество оптических призм вместе с роботизированными тахеометрами для мониторинга движений пирса моста. Тахеометры подключены к серверу, на который данные загружаются непрерывно. Сам сервер подключен к Интернету, где участвующие стороны могут загружать данные и обрабатывать информацию. Кроме того, некоторые системы могут генерировать SMS-оповещения в случае нарушения заданного уровня.
Прежде чем проводить какой-либо мониторинг, необходимо провести оценку воздействия / ущерба, чтобы определить:
Затем следует обследование состояния для оценки текущего состояния здоровья моста. Обычно он включает в себя визуальный осмотр на наличие трещин и измерения движения подшипников моста.
Железобетонные и стальные мосты в нормальных условиях не требуют мониторинга в реальном времени, так как они не выходят из строя внезапно. Мосты, которые были должным образом спроектированы, имеют тенденцию к отказу в исправности до того, как они выйдут из строя, давая достаточное предупреждение, прежде чем они разрушатся. Кроме того, регулярный осмотр и техническое обслуживание мостов помогают гарантировать, что мосты остаются исправными.
При наличии достаточного количества данных мониторинг в режиме реального времени может зафиксировать долгосрочную тенденцию движения и сгладить ошибки чтения. В случаях фатального проектирования, человеческих ошибок при интерпретации записей опросов или человеческих ошибок при оценке структурных возможностей моста, мониторинг в режиме реального времени не очень поможет предотвратить бедствие.
источник
Структурный мониторинг с помощью датчиков действительно возможен. Проблемы заключаются в стоимости мониторинга и в том, какие части действительно можно отслеживать.
Чем более критичен мост, тем больше вероятность того, что он будет стоить оплаты стоимости мониторинга (критичность обусловлена, в основном, количеством транспортных средств, пересекающих в день, а также наличием альтернативных маршрутов и протяженностью его (т. Е. Количеством транспортных средств). которые могут быть на нем во время крушения) играют роль). Главный мост, построенный в эти дни, вероятно, будет иметь какой-то мониторинг, как отмечено в статье, которую вы связали, и примером этого является пересечение Forth Replacement (теперь называемое пересечением Queensferry). На некоторых мостах были модернизированы системы, такие как существующий мост Forth Road , который имеет акустический мониторинг для прослушивания обрыва кабелей.
Существующие мосты, скорее всего, будут оснащены мониторингом, если оценка показывает, что есть повод для беспокойства. Если оценка моста обнаружит, что часть моста ухудшается, она может рекомендовать более частые проверки или установку мониторинга. Из-за стоимости мониторинга это может произойти только на крупных мостах.
Так мог ли мониторинг предотвратить крах I35-W?
Во-первых: I35-W, хотя и не маленький мост, не был в том же масштабе, что и мост Золотые Ворота или мосты Форта. Следовательно, мониторинг может быть установлен только в том случае, если мост был определен как дефектный. И этого не произошло, потому что обычные проверки мостов и оценки не заметили, что небольшая соединительная пластина была слишком маленькой. Ваша ссылка на датчики, кажется, предполагает, что теперь могут быть доступны новые более дешевые датчики. Я все еще не могу видеть стоимость как доступную, учитывая количество мостов, которые контролирует каждый орган, но, возможно, в течение длительного периода (скажем, 50 лет, поскольку бюджет может растянуться до 2% мостов органа в год - цифры полностью вырвал меня из воздуха) это могло произойти.
Во-вторых: я не верю, что большая часть мониторинга осуществляется в режиме реального времени Хотя я уверен, что системы мониторинга имеют автоматические сигналы тревоги, которые срабатывают при значительном движении, я изо всех сил пытаюсь поверить, что кто-то будет особенно быстро реагировать на это. Скорее всего, системная тревога приведет к тому, что кто-то увидит, возможно, в тот же день, а может и нет. В основном системы предназначены для решения долгосрочных проблем. Возьмем в качестве примера мост Forth Road Bridge - акустический мониторинг для регистрации «пинга» от привязки кабельных прядей. Есть несколько тысяч отдельных нитей, составляющих подвесные тросы. Есть акустический мониторинг, чтобы кто-то мог посмотреть на результаты и сказать: «Похоже, что 63 сломались за последние шесть месяцев, возможно, нам следует подумать о том, чтобы что-то сделать, чтобы уменьшить нагрузку». Я не Я думаю, что он действительно там с ожиданием, что он будет записывать 100 щелчков в день, в результате чего мост будет мгновенно закрыт. (Мост Форт-Роуд несколько раз в год закрывается из-за сильного ветра - у них есть соответствующая система для его закрытия).
В-третьих: официальный отчет об обвале предполагает, что сбой был очень внезапным: возможно, было предупреждение за 10 секунд. Даже при мониторинге в режиме реального времени вам необходимо: а) получить результаты, б) определить, что они катастрофически плохие (легко, если у вас есть 100 пингов в моем примере Forth, трудно, если у вас есть акселерометры по вашей ссылке, которые могут вам сказать что мост сдвинулся на 0,05 градуса) и в) вывести полицию туда, чтобы закрыть мост. Оценка общего времени: 10 минут, если вам очень повезло. Не 10 секунд. (И, вероятно, больше похоже на 3 месяца, если вы настроили мониторинг для долгосрочных эффектов и не были уверены, были ли 0,05 градуса значительными или нет, потому что система не была настроена для этого.)
Отказ от ответственности - я пытался вставить факты и ссылки, где я могу, но фактические выводы, к которым я пришел, основаны на моих мнениях и не являются прямыми фактами.
источник