桥梁检查车专利技术综述

摘 要：桥梁检查车（下称桥检车）是桥梁日常养护检查，维修不可缺少的附属设施。本文从简易式、机动式、下承式、智能式四个技术分支出发，分析了国内外桥检车的专利申请态势、绘制了专利技术演进路线图，期望通过对桥检车专利技术分析促进国内桥检车的创新发展。

关键词：桥检车 技术分支 机动式 演进路线

一、桥梁检查车技术定义和技术分支

1.桥梁检查车的技术定义

传统的桥检车定义为，一种可以为桥梁检测过程中提供作业平台，装备有桥梁检测、检修仪器，用于流动检测或检修的专用汽车。现有桥梁检查应用中，随着桥梁技术水平的发展，桥检车也经历了翻天覆地的变化。然而，无论是维修用的脚手架平台还是桥检专用机器人都在本文所涵盖的桥检车范围内。

2.桥梁检查车的技术分支

目前，在对桥梁检修作业时，根据不同桥梁类型以及养护需要，主要分为以下四个技术分支：简易式、机动式、下承式、智能式。

（1）简易式

自身不带动力驱动机构，也称吊篮或脚手架平台，主要完成小型桥梁或桥边侧的检修维护，根据搭设方式，又分为悬挂式和支撑式（从地面或桥面搭设脚手架平台至桥梁所需维修部位）。这是上世纪60年代以前各国进行桥检作业时普遍使用的方式。

（2）机动式

机动式桥检车分为臂架式与桁架式，一般由车架平台、检测作业装置、发动机组、可回转折叠臂架/桁架等组成。这种检查车除了完成对桥梁底部及其边侧的检修作业外，还可以用来实施路灯安装、道路标志清洗等作业。就发展起源来说，机动式桥检车萌芽在美国，首次产自意大利。

（3）下承式

下承式桥检车为一种桁架式结构小车，也称轨行式桥梁检查车，主要由车架、驱动机构、走行机构、电气系统、固定调整装置等组成。相比于汽车底盘型更能安全、快速、高效地让检测人员进入作业位置进行无盲点的流动检测或维修作业，但只能完成对桥面底部及边侧的检修维护，作业范围小于机动式桥检车，其主要用于标准钢结构桥梁（包括公路、铁路、跨海（江）大桥）。

（4）智能式

智能式，为可以完全取代人工或者部分功能取代人工的桥检车，例如自动进行缆索检测的机器人、可自动攀越障碍的检查车机器人、采用无线视频传输进行远程监控和检测的图像设备等等。

二、桥梁检查车专利申请分析

1.全球桥检车及其技术分支的专利申请态势

总的来说，桥检车的专利申请在上世纪80年代以前就已经开始，之后的20年间申请量比较稳定，增长幅度很小，但进入21世纪以来呈现出爆发式增长；而2011年至今，仅4年的时间专利申请总量就超过了前十年，一方面反映了桥检车技术的快速成长，另一方面也体现出了各国对于技术保护的重视程度。

通过对各国专利申请量的对比分析（参见图2），上世纪80年代以前，桥检车主要出现在欧洲，亚洲只有日本略有涉及，此时桥检车技术几乎被欧美国家垄断。80年代，日本的技术突飞猛进，大力投入研发力量研制桥检车并形成专利技术保护。90年代，韩国开始重视这一领域的科研投入，中国的桥检车也逐渐加强了技术保护意识。21世纪以后，韩国和中国相继成为桥检车领域的专利申请大国，桥检车的技术水平趋于成熟。

从专利申请内容进行分析（参见图3），最早出现的是简易式桥检车，下承式桥检车出现在1980以后，研发技术在2000年以后成长快速，而智能机器人随着电子通信技术的发展呈逐步增长。

2.国内桥检车专利申请分析

（1）重要申请人

备注：武汉武桥交通装备技术有限公司为武桥重工集团股份有限公司的下属子公司，即国内最大的桥检车研发为湖北武汉的企业（且经过分析，这两家公司并没有共同申请）。

近10年来，我国的桥检车技术发展飞速，但关键技术主要掌握在企业手中，院校约占16%，个人申请占5.9%，且个人申请主要为机动式桥检车的专利申请。从技术特点来看，桥检车的整体结构研发核心力量在于企业，院校则偏向于桥检车辅助装置，例如桥梁自动检测装置、感应装置、桥损探测芯片等桥检车中关键检测技术的研制与改进。

（2）国内桥梁检查车发展区域分布

而从国内桥检车专利技术区域分布来看（参见图5），国内申请人分布比较集中，主要集中在湖北、四川、湖南、重庆等地。机动式的中坚力量主要在湖南，占国内总量的21%，研制重点倾向桥检车的灵活性与检修范围的扩大。总体来说，机动式与下承式的专利数量相差不大，技术发展比较均衡。

三、国内外桥检车专利技术分析

1.国内桥检车专利技术分析

80年代以前，国内进行桥梁病害检测设备主要有：一是进口机动式桥检车；二是对于跨线桥等旱地上桥梁采用桥梁的下方搭架，对于跨河桥则采用船上搭架，检测费用的80%用在支架的搭设和船只的租用上。

1980年以后，国外虽已大量使用机动式桥检车，但由于价格昂贵，国内引进的并不多。在80年代末至90年代，悬挂式桥检车得到了快速的发展与应用。

就驱动方式来看，21世纪以前，我国自行研制的桥检车无论是简易的悬挂式，还是固定式，都停留在人工驱动阶段，自2000年以后，发展为机械动力驱动式，并在2010年，首次研制成功了桥梁缆索的智能机器人检测，自此，国内桥梁检测技术开始了人工智能的热潮。这一技术的发展历程显示出了我国桥梁技术的革新与变化。

2.国外桥检车专利技术分析

进入21世纪以后，欧美、日本对于桥检车结构上的改进已经很少，大都转向了人工智能化。2001年-2010年期间，就专利申请量而言，除了美国，欧美其他国家的桥检车专利已经大幅减少，亚洲中、日、韩三国专利申请量大幅增加，日本开始了大量的桥检车智能化、轻型化的研究，韩国也有少量的自主知识产权的机动式桥检车出现，但大部分与中国一样，集中于对下承式桥检车的改进与研发使之功能性日趋强大。

2010年以后的机动式桥检车上，探测器（传感器）和图像视频已经成为了机动式桥检车的基本配置。此时，一些专用于桥梁检测的智能机器人开始研发问世，如攀爬障碍物的道路机器人，它能爬上/下、躲避或爬越障碍物，并且图像拍摄部根据障碍物高度产生的高度变化来调节拍摄部的高度，该机器人能够检测桥梁裂纹、倾斜度以及桥梁桁梁是否弯曲等损伤情况。

总体来说，不同桥检车类型在不同的区域发展各有千秋，如机动式桥检车主要产自欧美，并以意大利的技术最为领先；下承式桥检车则起源于日本，就桥检车结构而言，中、日、韩三国平分秋色，但现在日、韩的下承式桥检车拥有现代化智能检测设备，更加智能化，这一特点也与这两个国家的电子通信水平的先进性有着密切的关系。

3.桥梁检查车技术发展趋势

目前，各国着重开始了桥检车的智能化研制，并取得了一定的成果，智能化从自动的视频图像检测到桥梁震动感应芯片，科技含量越来越高。而我国也设立了相应的桥检车智能化的科研专项资金，据悉，随着我国桥检车技术日趋成熟，目前正在着手研讨下承式桥检车制造标准的制定，相信这将为桥检车的生产与研发技术带来巨大的促进作用。

五、结论

综上所述，桥检车的结构类型多样化从而导致其技术分布相对散、杂。通过以上的分析，从桥检车的技术分支、专利申请态势、专利技术演进及其发展历程等方面进行了归纳总结，发现机动式桥检车在国外发展比较成熟和完善，下承式桥检车技术则在国内较为成熟，简易式桥检车的发展国内外各有特点，智能式桥检车在美国、日本、韩国的研发成效较为突出。通过对各分支桥检车的专利技术分析，认清目前我国桥检车发展的方向与研发的不足，从而进一步促进桥检车领域的技术进步。