探索桥梁检测新范式：爬索机器人在斜拉桥中的应用实践

摘要：随着桥梁结构日益大型化与复杂化，斜拉索桥的安全运行面临愈加严峻的检测与运维挑战。传统人工检测方法存在效率低、风险高、数据主观等局限，难以满足现代桥梁健康监测的智能化需求。近年来，集成多种传感与识别技术的爬索机器人应运而生，为索体检测带来全新的解决方案。本文以斜拉索桥为对象，探讨爬索机器人在索体缺陷识别、几何参数测量与检测自动化方面的实际应用，分析其在效率、安全性与数据可靠性方面的优势，并展望其与数字孪生等技术融合的发展前景，为桥梁结构养护提供智能化、系统化的新路径。

关键词：斜拉索桥；爬索机器人；桥梁检测；结构健康监测；智能运维

一、斜拉索桥检测面临新挑战

随着我国交通基础设施建设的不断推进，大型桥梁尤其是斜拉索桥已广泛应用于跨江、跨海、城市快速路等复杂场景，成为现代桥梁结构的重要代表。由于其拉索数量多、受力复杂、结构形式多样，桥梁安全运行的核心之一就在于索体的稳定性与健康状况。然而，斜拉索作为外露的主要承重构件，长期处于自然环境中，极易受到风雨侵蚀、盐雾腐蚀、高温疲劳、微动磨损等多重因素影响，产生如涂层老化、钢丝锈蚀、预应力损失、锚头裂缝等多类型病害。特别是在极端天气频发和交通负荷剧增的背景下，传统的人工检测模式难以满足“快速、安全、精准”的桥梁检测需求。攀爬作业不仅危险系数高，且检测效率低、数据主观性强，不利于全面掌握索体的真实运行状态。随着公路与城市桥梁进入密集运维期，急需一种更智能、更系统的检测技术，对索体病害实现精准识别与全生命周期监测。

二、爬索机器人技术应运而生

近年来，随着机器人技术、人工智能、图像识别与多传感融合技术的高速发展，一种具备“高空爬行+智能感知”能力的桥梁爬索机器人逐步进入工程实践视野。其核心优势在于能够适应各种索体几何结构，自主沿索体进行纵向或斜向爬行，并可配备高清摄像机、激光测距仪、红外热成像仪、超声波传感器、涡流探头等多种传感设备，对索体表面裂纹、锈蚀、线形偏移、外包层破损、锚固端松动等隐患进行无损检测与实时数据采集。部分先进系统还具备图像识别与缺陷标注功能，可通过AI算法自动识别损伤区域、分析几何变形趋势并生成缺陷报告，极大地降低了检测人员的专业门槛与判断误差。同时，机器人搭载的位移与姿态控制系统能自动调节对索力、张紧度的适应能力，使得检测作业具备更强的环境适应性与作业安全性。这一创新路径不仅提高了检测的工作效率与精度，还极大减轻了人工作业的高空风险与职业伤害。

三、典型桥梁项目中的应用探索

在实际应用层面，国内多个桥梁管理单位已逐步探索爬索机器人在斜拉索检测中的工程化应用，并取得积极进展。例如，部分沿海地区城市针对跨江斜拉桥进行的桥梁检测任务中，首次引入国产爬索机器人系统，以替代传统的人工攀爬或吊篮作业方式。该系统通过沿索体自主爬行，完成了表面裂纹识别、索径变化测量、锚固端图像采集与几何模型构建等检测任务，在实际检测中展现出良好的适应性与作业稳定性。相较传统人工检测，机器人作业显著提高了检测效率，减少了高空作业风险，同时通过图像识别与传感数据融合技术，提升了病害识别的精度与一致性。部分原先难以被人工巡检覆盖的部位，如锚固区死角、索体中段局部腐蚀等，也能被机器人系统准确采集并生成可视化数据。

在工程实施过程中，设备操控人员可通过便携式终端实时监控机器人行进状态和采集图像，检测过程数据可自动打标签、存档、上传云端，实现结构病害的数字化闭环管理。同时，配套的后处理平台能够根据检测结果输出图形化报告，支持横向对比与纵向趋势分析，有效服务于病害等级评估与养护决策制定。更为重要的是，该类系统具备良好的模块扩展性，未来可根据桥梁结构类型与检测需求快速调整爬行机构与传感单元，适配不同直径、不同表面形态的钢索结构。这些项目的探索应用表明，爬索机器人作为一种智能装备，不仅具备实际检测能力，也在加速桥梁检测方式向信息化、自动化转型的过程中发挥关键作用，为实现桥梁设施的智能运维与全生命周期管理提供了可行路径和技术支撑。

四、推动桥梁运维体系智能升级

从更长远的视角看，爬索机器人技术的价值不仅在于替代人工检测任务，更在于推动桥梁健康管理体系的全面智能化升级。在传统养护体系中，桥梁运维常依赖人工经验、周期巡检与纸质档案，缺乏数据积累与状态评估机制。而基于爬索机器人的自动化检测体系，可实现“可视化检测—量化分析—数据留痕—病害预测”的闭环流程，并逐步接入数字孪生平台，构建桥梁状态的动态数字映射。通过与BIM模型结合，桥梁管理者可以清晰掌握每一根索体的当前状态、历史演变与未来风险趋势；结合大数据与AI模型，还可以评估材料老化速率、计算剩余寿命，并对养护计划进行优化排布，从而实现从“被动修补”向“主动维护”的转变。此外，借助5G与物联网平台，未来可实现爬索机器人远程操控、多点同步检测、多机协同作业，为构建高效、安全、智能的城市基础设施养护体系提供技术支撑。

五、迈向“建管养”一体化的智能桥梁

综上所述，爬索机器人作为斜拉索桥智能检测的重要技术路径，正逐步从概念验证走向工程应用，其在检测效率、安全保障、数据质量与智能分析等方面展现出显著优势。随着国家对桥梁健康管理数字化水平的不断提升，爬索机器人有望与无人机、地面巡检机器人、结构传感网络共同构建起“空—索—地”一体化的桥梁结构全景检测系统。未来，围绕装备轻量化、算法智能化、数据平台化的发展方向，爬索机器人将继续拓展其功能边界，服务于更多复杂结构的长寿命维护与智能运维实践，成为推动我国桥梁工程由“建造大国”迈向“运维强国”的关键技术力量。

文章来源：《固原日报》 https://www.zzqklm.com/w/qk/36645.html