Впровадження автоматизованих систем моніторингу мостових споруд в Україні: Світовий досвід та національні перспективи

Опубліковано:
Номер: Випуск 30(2024)
Розділ: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
Cторінковий інтервал статті: 273-282
Ключові слова: автодорожній міст, автоматизовані системи моніторингу, безпека, інфраструктура, методичні рекомендації, сенсорні мережі, технічний стан.
Як цитувати статтю: Каськів В. І., Редченко В. П., Завгородній С. С. Впровадження автоматизованих систем моніторингу мостових споруд в Україні: Світовий досвід та національні перспективи. Дороги і мости. Київ, 2024. Вип. 30. С. 273–282.
Як цитувати статтю (references): Volodymyr Kaskiv, Vasyl Redchenko, Serhii Zavhorodnii. Implementation of automated monitoring systems for bridge structures in Ukraine: World experience and national perspectives. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2024. Issue 30. P. 273–282 [in Ukrainian].

Автори

Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0003-1928-4544
Державне підприємство «Національний інститут розвитку інфраструктури» (ДП «НІРІ»), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-8074-6798
Приватне спеціалізоване підприємство «Мост-сервіс» (ПСП «Мост-сервіс»), м. Дніпро, Україна
https://orcid.org/0000-0001-5938-1467

Анотація

Вступ. Автодорожні мости є важливим елементом транспортної інфраструктури будь-якої країни, і Україна не є винятком. Їхня безпечна експлуатація має критичне значення для забезпечення сталого функціонування логістичних шляхів і економічного розвитку регіонів. Однак, внаслідок збільшення транспортних потоків, руху перевантажених і наднормових транспортних засобів, впливу природних чинників і невчасних ремонтів, відсутності якісного експлуатаційного утримання, значна частина мостів в Україні перебуває у незадовільному технічному стані. Відповідно, необхідно вживати заходів для своєчасного діагностування їхнього технічного стану та запобігання можливим аваріям. У цьому контексті автоматизовані системи моніторингу технічного стану (АСМТС) мостів є ефективним інструментом для забезпечення безперебійної роботи таких споруд.

Проблематика. На автомобільних дорогах загального користування державного значення України нараховується понад 16 тисяч мостів, більше половини з яких не відповідають сучасним нормам і стандартам щодо габаритів і вантажопідйомності. Особливо гостро постає проблема мостів, що експлуатуються понад 40 років, оскільки вони мають підвищену схильність до аварійних ситуацій. Через відсутність систематичного моніторингу та контролю технічного стану таких споруд, існує загроза їхнього руйнування. У світовій практиці для запобігання подібним ситуаціям активно використовують автоматизовані системи моніторингу. В Україні необхідність впровадження таких систем стає все більш актуальною в умовах підвищених вимог до безпеки інфраструктури.

Мета. Метою дослідження є аналіз світового досвіду впровадження АСМТС на автодорожніх мостах і розроблення рекомендацій для їх адаптації та впровадження в Україні з урахуванням національних особливостей. У дослідженні також розглядаються нормативно-правові аспекти та методичні підходи до організації систем моніторингу для забезпечення безпеки й ефективності експлуатації мостових споруд.

Матеріали та методи. Дослідження базується на аналізі літературних джерел і нормативно-правової бази з питань моніторингу технічного стану мостів. Були використані методи аналізу сучасних технологій моніторингу, таких як сенсорні мережі, фотограмметрія, бездротові сенсори, Інтернет речей (IoT), а також методи багатофакторного аналізу ризиків. Крім того, було проаналізовано міжнародний досвід впровадження централізованих систем моніторингу та їхню ефективність щодо запобігання аварійним ситуаціям.

Результати. Світовий досвід впровадження АСМТС показав значне зниження ризиків аварій і витрат на обслуговування мостів завдяки своєчасній діагностиці потенційних проблем. Автоматизовані системи дозволяють безперервно отримувати дані про технічний стан мостів, що забезпечує можливість прийняття обґрунтованих рішень щодо їхнього експлуатаційного утримання та ремонту. У статті також розглянуто нормативно-правове регулювання моніторингу в Україні, зокрема нові методичні рекомендації щодо проєктування та впровадження АСМТС. Запропоновані підходи до інтеграції сучасних технологій моніторингу дозволять підвищити рівень безпеки мостів та їхньої експлуатаційної надійності.

Висновки. Результати дослідження підкреслюють важливість впровадження автоматизованих систем моніторингу технічного стану мостів в Україні для зменшення аварійних ситуацій і забезпечення безпеки руху. Застосування сучасних технологій, таких як сенсорні мережі та Інтернет речей, дозволяє своєчасно виявляти дефекти й оптимізувати витрати на обслуговування споруд. Методичні рекомендації, розроблені для України, сприятимуть стандартизації процесів моніторингу та підвищенню якості управління інфраструктурними об’єктами. Подальші дослідження у цій галузі дозволять удосконалити підходи до моніторингу та впровадити інноваційні рішення, що забезпечать безпеку та надійність мостів в Україні.

Посилання

  1. Каськів В. І., Панібратець Л. Г., Степанов С. М., Грінів В. С., Чайковська Л. І. Стан мостового господарства України на дорогах загального користування державного значення на підконтрольних територіях за 2023 рік. Дороги і мости. 2024. Вип. 29. С. 280–292. DOI: https://doi.org/10.36100/ dorogimosti2024.29.280.
  2. Danijel Rebolj,  Ales Magdiс, Peter Podbreznik, Mirko Psunder. Automated construction activity monitoring system. Advanced Engineering Informatics. Volume 22, Issue 4, October 2008. P. 493–503.
  3. Saad H. Al-Jibouri.  Monitoring systems and their effectiveness for project cost control in International. Journal of Project Management. 21 (2003). P. 145–154.
  4. Alexander Maravas, John-Paris Pantouvakis, Sergios Lambropoulos. An Integrated Information System for Monitoring Construction Works. International Journal of Information Technology Project Management. 5 (1) Copyright: 2014. 12 р.
  5. Sangyong Kim, Yoonseok Shin, Gwang-Hee Kim. Case Study on the Maintenance of a Construction Monitoring Using USN-Based Data Acquisition. The Scientific World Journal. Volume 2014, Article ID 879308.
  6. Ting-Hua Yi, Ying Lei, Hua-Peng Chen, Xiao-Wei Ye, Fei Kang,  Hao Wang Technology Developments in Structural Health Monitoring and Integrity Maintenance. Scientific World Journal. Volume 2014, Article ID 976927, 3 p. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2014/976927
  7. Dongwei Qiu, Tong Wang, Qing Ye, He Huang, Laiyang Wang, Mingxu Duan, Dean Luo. A Deformation Prediction Approach for Supertall Building Using Sensor Monitoring System. Journal of Sensors. Volume 2019, Article ID 9283584, 12 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2019/9283584.
  8. Lixin Wang, Shuoshuo Xu, 1 Junling Qiu, Ke Wang, Enlin Ma,Chujun Li, Chunxia Guo. Automatic Monitoring System in Underground Engineering Construction: Review and Prospect. Advances in Civil Engineering. Volume 2020. Article ID 3697253, 16 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2020/3697253.
  9. Mingzhi Chen, Guojian Zhang, Chengxin Yu, and Peng Xiao. Research on the pplication of an Information System in Monitoring the Dynamic Deformation of a High-Rise Building. Mathematical Problems in Engineering. Volume 2020. Article ID 3714973, 9 p. DOI: https://doi.org/ 10.1155/2020/3714973.
  10. Qianlong Tang, Mingfeng Lei, Binbin Zhu, Limin Peng, Weimin Wu, Chenghua Shi. Design and Application of Risk Early Warning System for Subway Station Construction Based on Building Information Modeling Real-Time Model. Advances in Civil Engineering. Volume 2021, Article ID 8898893, 12 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/8898893.
  11. Chunguang Chang, Xi Wu, and Xin Yan. Multiobjective Optimization of Safety Risk of Prefabricated Building Construction considering Risk Correlation. Mathematical Problems in Engineering. Volume 2020, Article ID 3923486, 11 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2020/3923486.
  12. Yong Wu, Liang-Yun Zhao, Ye-Xiang Jiang, Wei Li,3 Ye-Sheng Wang,  Huan Zhao, Wei Wu, Xiong-Jian Zhang. Research and Application of Intelligent Monitoring System Platform for Safety Risk and Risk Investigation in Urban Rail Transit Engineering Construction. Advances in Civil Engineering. Volume 2021, Article ID 9915745, 10 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/9915745.
  13. Dianliang Xiao, Tiantao Zhang, Xudong Zhou, Guangshun Zheng, and Haoran Song. Safety Monitoring of Expressway Construction Based on Multisource Data Fusion. Journal of Advanced Transportation. Volume 2020, Article ID 8856360, 11 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2020/8856360.
  14. Massimiliano Ferraioli, Alberto Mandara. Base Isolation for Seismic Retrofitting of a Multiple Building Structure: Design, Construction, and Assessment. Mathematical Problems in Engineering. Volume 2017, Article ID 4645834, 24 p. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/4645834.
  15. Xiaokun Yan, Hu Li, Feng Liu, and Yang Liu. Structural Safety Evaluation of Tunnel Based on the Dynamic Monitoring Data during Construction. Shock and Vibration. Volume 2021, Article ID 6680675, 11 p. DOI: https://doi.org/10.1155/ 2021/6680675.
  16. Про будівельні норми: Закон України № 1704-VI, чинний, в редакцій від 09.06.2022 № 2254-ІХ / База даних Законодавство України / Верховна рада України. URL: https://zakon.rada. gov.ua/laws/show/1704-17#Text (дата зверненя 30.09.2024).
  17. ДБН В.1.2-14:2018 Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель і споруд. Київ, 2018. 35 С. (Інформація та документація).
  18. ДБН В.2.5-76:2014 Автоматизовані системи раннього виявлення загрози виникнення надзвичайних ситуацій та оповіщення населення. Київ, 2014. 47 С. (Інформація та документація).
  19. ДСТУ-Н Б В.1.2-17:2016 Настанова щодо науково-технічного моніторингу будівель і споруд. Київ, 2016. 54 С. (Інформація та документація).
  20. ДСТУ-Н Б В.1.2-18:2016 Настанова щодо обстеження будівель і споруд для визначення та оцінки їх технічного стану. Київ, 2016. 45 С. (Інформація та документація).
  21. МР В.2.3-37641918-936:2023 Методичні рекомендації щодо моніторингу технічного стану автодорожніх мостів з використанням автоматизованої системи збору даних. Київ, 2023. 65 с. (Інформація та документація).