桥梁构件养护编码与快速识别方法

韩坤林

(招商局重庆公路工程检测中心有限公司， 重庆 400067)

我国桥梁数量多、分布范围广，且随着交通设施规模的不断增大，交通建设与运营环境愈发复杂，桥梁养护管理难度大，经常存在顾此失彼的情况[1-2]。为了方便桥梁管养，须对桥梁建立一套养护期全生命期唯一身份标识即编码，并能对其进行快速识别，规范设施主体与养护相关属性，以达到科学规范公路管理、提升公路养护效率之目的。目前，现行的桥梁编码[3-4]以满足公路建设资产编码编目需求为目的，对主要桥梁进行了编码规定，其分级代码结构包括路线、路段和桥梁3级，其编码深度不仅不满足现行公路养护技术标准对桥梁构件级的精细化养护需求[5]，还缺少交通基础设施基础信息编码和养护相关信息编码。

为了进一步细化桥梁养护精细化管理需求，国内外学者已有了一定研究。徐娜等[6]研究了高速公路机电设备编码方法，按设备分类对其进行编码；顾汉霆等[7]建立了一套高速公路资产管理分类编码体系，实现了浙江省公路交通资产的有效管理，以及与OA、财务等系统的有效对接；丘建栋等[8]基于设施分类编码方法，利用二维码与RFID技术实现了智慧交通基础设施的有效管理；Lee等[9-10]为实现高速公路的健康管理，集成设计开发了公路安全管理综合信息系统。尽管已有研究对交通基础设施进行了编码和应用尝试，但未建立桥梁构件级编码与识别方法。因此，本文的研究点就是建立统一和精确到设施构件级的身份标识及快速识别方法，为桥梁全生命周期养护管理奠定基础，提升公路养护效率。

1 桥梁构件级编码方法

桥梁构件编码主要包括6部分：路线编码、行政区域代码、桥梁编码、行车方向编码、构件编码和生命周期编码。对应的编码结构如图1所示。

图1 桥梁构件编码结构

为了更好地解释上述编码结构，以“重庆市渝中区曾家岩大桥第1跨8号梁段”进行编码示例。曾家岩大桥所属路线为城市主干道，其编码为M0001；所属区域为渝中区，其代码为500105；桥梁为梁式桥，编码为L1001；第1跨8号梁段编码为C060100U08；结构为原始结构，无维修记录，生命周期码编码为Q001，即“重庆市渝中区曾家岩大桥第1跨8号梁段”的编码为：“M0001500105L1001UC060100U08Q001”。

1) 路线编码

编码中的第1部分路线编码以路线行政等级代码开头，字段中包括1位英文字符和4位数字，主要分为公路路线编码和市政道路路线编码2种类型。其中公路路线编码沿用GBT 917—2017《公路路线标识规则和国道编号》中的相关规定，用以表示桥梁所属路线，公路行政等级标识符主要包括：国道—G、省道—S、县道—X、乡道—Y、村道—C、专用公路—Z；市政道路行政等级标识符主要包括：快速路—K、主干路—M、次干路—U、支路—L。

2) 行政区域代码

编码中的第2部分为行政区域代码，由6位阿拉伯数字组成。该部分编码主要采用中华人民共和国民政部规定的县以上行政区域代码作为公路交通基础设施行政区域代码。行政区域代码和第1部分路线编码共同决定了桥梁所属路段。

对于一个桥梁跨多个(一般2个)行政区域的特例，可根据其养护单位所属行政区域进行编码，如果涉及多个养护单位，且不属于同一行政区域的，根据养护界限划分，可将其视为多个桥梁来进行编码。

3) 桥梁编码

编码第3部分为桥梁编码，其结构如图2所示，以字母“L”和4位阿拉伯数字组成。该部分编码字母的定义沿用并参照JTT 132—2014《公路数据库编目编码规则》和GB/T 11708—1989《桥梁命名编号和编码规则》规定；4位阿拉伯数字中第1位为桥梁分类，其余3位为基础设施编号。桥梁编码按行车方向依次编码，一桥一码。

图2 桥梁编码结构

桥梁主要根据桥梁结构类型进行分类，参照JTG/T H21—2011《桥梁技术状况评定标准》，各结构类型桥梁与其代码如表1所示。

表1 桥梁结构类型编码

4) 方向编码

方向编码主要用于区分车行方向，该部分属于编码的第4部分。该部分编码类似“×”， “×”为方向代码编码，主要包括：左幅—L、右幅—R。如果基础设施无方向之分，则方向代码为U；左幅—按行车方向，大桩号往小桩号方向；右幅—按行车方向，小桩号往大桩号方向。

5) 构件编码

构件编码为编码的第5部分，构件编码起始位为字母“C”，后续为字母+数字，桥梁的构件编码如图3所示。构件类型编码如表2所示。

图3 构件编码

表2 构件类型代码

表2(续)

构件编码位的具体位数说明如图4所示。其中，R—右侧、L—左侧、U—无左右之分；无所属跨的构件，所属跨编码位为“00”，反之，该编码为跨编码值；无所属墩的构件，所属墩编码位为“00”，反之，该编码为墩编码值。

图4 构件编码位的具体位数说明

6) 生命周期码

公路交通基础设施生命周期码应能准确地反映出基础设施所经历的病害处置、维修和更换次数，生命周期码以字母“Q”作为其开始字符，后续为3位数字位代表其病害处置、维修和更换次数。

交通基础设施生命周期码编码如图5所示。

图5 生命周期码

2 基于二维码识别的桥梁构件管理方法

基于编码的自动识别采用二维码扫码识别的方式，二维码是一个由一系列正方形模块组成的阵列，由模式特征区、数据符号区和空白区3部分组成。其中模式特征区包括寻像图形、分隔符、定位图形、校正图形；数据符号区包括数据码字、纠错码字、版本信息和格式信息[11-13]。根据桥梁构件级编码方法，为每一个构件生成二维码用于管理。将二维码标签安装在每个交通基础设施上，通过扫描二维码自动识别构件标签，用于信息查看，设施巡查记录，如图6所示。

图6 智能信息标签

桥梁构件二维码安装流程主要分为以下4个步骤：1) 安装二维码。将印刷好的二维码标签贴在桥梁构件上；2) 拍照上传。拍摄安装二维码的构件并上传到后台服务器；3) 坐标打点。上传构件高精度坐标到后台服务器；4) 获取编码。后台服务器根据上传设施图片类型和设施坐标根据编码方法自动生成设施编码，安装人员手动确定二维码编码。

3 应用结论

桥梁构件编码与快速识别方法在重庆市曾家岩大桥工程管养平台中进行了应用，对曾家岩大桥所有桥梁构件进行了编码，编码分为路线、行政区域、桥梁、方向、构件和生命周期码6级。该编码作为曾家岩智能管养平台多端(网页数据管理端、IPAD移动数据采集端、基于BIM的3D数据可视化展示平台)数据交互的唯一业务身份标识，保障了曾家岩智能管养平台的正常运行。

在建立编码规则的同时，设计并制作了曾家岩大桥工程交通基础设施信息标签，基于曾家岩大桥工程养护编码对每个构件生成唯一的二维码，并联系必要的管理信息生成信息标牌。在曾家岩大桥智能管养平台的移动数据采集端(APP)，项目组开发了扫码识别模块，现场养护检查仅需通过扫描二维码便可快速识别曾家岩大桥工程所有设施构件。

4 结束语

随着新技术在交通基础设施管理上不断发展和应用，交通基础设施统一编码管理是智能化、精细化设施管理的重要基础，可实现在管理后台整合实时交通大数据，并基于位置推送实时交通信息。利用二维码技术为桥梁构件设立“身份证标签”，并应用于日常设施管养业务，挖掘二维码反馈设施信息，用于桥梁运行监控和主动管养，构建面向实际应用的桥梁运营管理框架，对提升桥梁管理质量和效率有积极意义。