“空中管家”为管养提速——无人机在沌口长江大桥的应用

近年来，随着现代社会经济的快速发展，人们对高速公路通行环境的便捷、安全、畅通有着越来越高的需求，同时也给高速公路桥梁养护与运营带来了更大的挑战和更高的要求。

高速公路桥梁具有通行里程长、设施设备多、车流量大、车速较快等特点。在高速公路桥梁运营过程中，不仅涉及养护、机电巡检等日常工作，也涉及防冻防滑、防汛抗旱等季节性工作，以及交通事故处理、障碍物清理等应急工作。沌口长江大桥在运营过程中，通过对困难和不足进行分析总结，学习借鉴了其他国家和地区高速公路的先进管理经验和技术，查阅相关资料，组织展开了无人机在高速公路桥梁应用的相关研究。

首座双向八车道长江大桥

沌口长江公路大桥是武汉市四环线西南段的过江通道和关键控制性工程，处于三环线白沙洲长江大桥和绕城高速军山长江大桥之间，起点接武汉市四环线西段，在武汉市经济技术开发区汉洪高速设徐家堡互通衔接，过长江，在洪山区青菱乡与武嘉高速设石咀互通衔接，过洪山区，在江夏区青郑高速设龚家铺互通衔接，终点接四环线南段。项目线路全长8.599km，含跨江大桥主体工程3.22 km及接线工程5.379 km。设计车速为100千米/小时，是长江上首座通车运营的双向八车道高速公路特大桥。

武汉中交沌口长江大桥投资有限公司已运营沌口长江大桥5年有余，公司养护工程部组建了一支专业的养护管理团队（其中：高级工程师1名，工程师7名），成员均有3年以上高速公路运营管理经验。

无人机应用场景调研

无人机是一种具有特殊用途的无人驾驶飞机，通常由动力装置驱动，用于垂直起降、空中悬停、快速飞行。无人机通常具有成本低、体积小、重量轻、操作灵活、视野开阔等优点。近年来，随着计算机技术的快速发展和在各个领域的应用，无人机已成为一种快速巡视、检查的重要工具之一，为人们提供了更多的便利。据调查，无人机已在以下领域有相关应用。

1.灾害监测预警方面，无人机可以有效地为应急救援提供帮助。当暴雨等自然灾害发生时，使用无人机进行实时监测，可以对灾害进行快速评估和预测，并在第一时间将灾害信息发送给救援部门。同时，无人机还可以通过与桥面巡查相结合，可以及时获取桥梁运行基础信息和相关数据，并利用无人机实时监测桥梁结构变化趋势和动态，从而实现对桥梁的实时监控和预警。

2.机电及结构巡检方面，桥梁机电及结构构件检查和维护工作需要大量人力资源。传统人工巡检效率低、成本高,无人机巡检具有非接触性、全天候、自动化和高效性,可替代人工进行设备巡检。通过无人机采集数据,可提供精确的设备故障点、结构病害位置,实现准确定位，提高故障、病害排除效率,减少不必要的损失。无人机还可用于机电线路故障排查和紧急事故处理。利用无人机技术进行管线系统故障排查是一种高效、准确、安全的技术手段。

3.绿化植保方面，主要包括植物病虫害防治、杂草防治、病虫害监测等。目前大部分高速公路农药喷洒主要依靠人工，耗时耗力，作业过程中存在一定安全隐患。无人机可搭载专用药剂，快速、准确地对桥梁中分带绿植进行农药喷洒，具有喷洒效率高、喷洒均匀、无死角等优点。目前，无人机主要用于病虫害的防治以及绿植施肥等。

现场实践助力管养提速

有了其他领域的成功经验，武汉中交沌口长江大桥投资有限公司养护工程部成员认为，无人机在高速公路桥梁领域同样可以发挥重要作用。通过对无人机市场调研，结合所辖高速实际情况，申请购买了一台“DJI Mavic 3 Pro”系列无人机，该无人机续航时间43分钟，具备15公里高清图传功能，在-10℃与40℃之间仍能正常工作，能够满足高速运营不同环境下的使用需求。经过一段时间的探索应用，养护工程部利用无人机在以下方面已取得成效。

1.高速公路桥梁设施巡查方面。传统桥梁巡查都是采用人工乘车巡查，巡查人员需要花费大量的时间进行巡视，并且只能针对某些特定的区域进行检查。而利用无人机对高速公路桥梁设施进行巡查，可以极大地减少人力、物力成本，迅速发现有异常的区域和地点，并能通过高清航拍图进行定位，将信息回传到手机。使用无人机对沌口长江大桥设置轨迹飞行功能，全程仅15分钟可完成一次桥面巡查，极大提高了巡查效率。

2.桥梁养护施工巡检方面。由于沌口大桥车流量大、车速较快，开展桥梁养护施工过程中存在一定安全风险。目前行业内普遍采取人工现场检查的方式，而借助无人机可以快速地了解施工现场的整体情况，通过高清图传设备实时传输巡检视频，实现对养护施工现场的全面掌握。同时，无人机还能通过搭载不同的摄像头进行画面拼接，得到一套完整的全方位的桥梁养护施工工作画面。

3.桥下空间治理方面。近年来，违法占用桥下空间现象日益严重，屡禁不止，不仅影响了桥梁的路容路貌，而且对桥梁的安全运营造成了巨大的威胁。巡查人员开展桥下巡查时往往需要绕行一定距离方可巡查至桥下。为此，无人机可以通过建模航拍功能获取桥下空间信息，设置好飞行轨迹后，无人机可以对桥下进行一定距离拍摄，通过画面拼接后形成一段完整的图像，巡检人员可以直观地发现违法侵占桥下空间行为并及时处理。

4.交通事故处理方面。沌口大桥是武汉四环线的主要过江通道之一，保证桥梁畅通、保障行车安全、减少事故发生，是沌口大桥运营公司的重要职责。随着社会经济的快速发展，沌口大桥车流量持续增加，给桥梁安全管理带来了巨大压力。由于高速公路桥梁交通事故具有突发性和复杂性，且沌口大桥跨越长江，事故现场环境复杂，在现场处理过程中经常会遇到交通拥堵、路面抛洒物等情况。为了快速高效地处理交通事故，保障人民的生命财产安全，需要第一时间掌握现场情况。发生事故接警后，各部门前往事故现场需要一定时间，且遇到拥堵或者恶劣天气下不能保证时效性。由于桥梁监控摄像头布设成本较高，未能实现路段监控全面覆盖，给交通事故处理带来了一定困难。养护工程部通过多次实践，证明无人机可应用于桥梁交通事故处理。养护工程部提前利用无人机对整座桥梁进行建模航拍，获取桥梁交安设施等结构物的位置、形状、尺寸、高度等信息，为后续事故处理提供准确的数据支撑。当交通事故发生时，采用无人机第一时间飞往现场，实时将事故现场进行视频录制和图像回传，救援人员可根据高清视频资料及照片快速了解现场情况，制定处置方案，快速高效地完成处理。在沌口大桥上发生交通事故，使用无人机可15分钟内到达任一事故现场，为救援人员提供现场高清视频资料和照片。另外，通过无人机开展定时巡查，可以将采集到的图像实时传输到后方的信息中心，从而快速了解桥梁不同时段的现场通行情况。

本文刊载 / 《大桥养护与运营》杂志

2023年 第2期 总第22期

作者 / 王庆晖 刘璐 王勇

作者单位 / 武汉中交沌口长江大桥投资有限公司

编辑 / 王硕

美编 / 赵雯

责编 / 裴小吟

审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲

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