Ihr Handy könnte den Gesundheitszustand von Brücken anzeigen, indem Sie es einfach in Ihrer Tasche tragen, wenn Sie Ihre täglichen Reisen unternehmen.
Beschleunigungsmesser und GPS-Sensoren, die Standardkomponenten in Smartphones sind, sammeln Informationen, die zeigen können, wie sich Brücken biegen und vibrieren, wenn Fahrzeuge darüber fahren, berichten Forscher am 3 Nachrichtentechnik.
Apps, die die Messungen erfassen, könnten Reisende schützen, indem sie Ingenieure warnen, dass eine Brücke repariert werden muss. Die Tools könnten auch vor katastrophalen Ausfällen wie dem tragischen Einsturz einer Fußgängerbrücke im westindischen Bundesstaat Gujarat am 30. Oktober oder dem Einsturz der Brückenspanne in Pittsburgh im Januar warnen oder diese verhindern (SN: 16.11.07).
„Das gilt wirklich für jede Art von Brücke“, sagt Bauingenieur Thomas Matarazzo von der US-Militärakademie in West Point in New York. Alles, was Sie brauchen, sagt er, ist eine Möglichkeit, ein Smartphone dort anzubringen – ob mit dem Auto, in der Tasche eines Fußgängers oder auf einem Roller – und eine Möglichkeit, das Gerät zu überwachen (SN: 10.11.17).
Brückenausfälle, sagt Matarazzo, sind oft auf Unsicherheiten über die strukturellen Eigenschaften zurückzuführen. „Die einzige Möglichkeit, diese Unsicherheiten zu verringern, besteht darin, häufiger zu überwachen.“ Das Crowdsourcing von Daten von Mobiltelefonen ist möglicherweise der beste und möglicherweise einzige Weg, um viele Daten über Brücken auf der ganzen Welt zu erhalten.
Allein in den Vereinigten Staaten gibt es mehr als 600.000 Brücken. Dedizierte Sensoren, die auf strukturelle Probleme prüfen, sind teuer, sagt Matarazzo, daher werden die meisten Brücken in der Regel alle zwei Jahre per Augenschein inspiziert.
Die Überwachung des Brückenzustands mit einfachen Handy-Apps könnte die Wartung effizienter machen, als dies mit menschlichen Inspektoren allein möglich ist – und viel billiger als mit spezialisierten Sensoren. Die daraus resultierende Verbesserung der Pflege würde die Lebensdauer älterer Brücken um einige Jahre verlängern, schätzen Matarazzo und seine Kollegen, aber neuere Brücken könnten fast 15 Jahre länger halten, als wenn sie nicht auf diese Weise überwacht würden, bevor sie wieder aufgebaut oder ersetzt werden müssten.
Um zu testen, wie gut Handys Brücken überwachen können, fuhr Matarazzo 102 Mal mit Handys in seinem Auto über die Golden Gate Bridge in San Francisco. Er und sein Forschungsteam sammelten auch Daten von Uber-Fahrern während 72 Fahrten über die Hängebrücke. Um die Annäherung an Brücken zu überprüfen, die eher typisch für Überführungen sind, die auf Straßen üblich sind, ließen die Forscher Daten während 280 Überfahrten über eine fast 30 Meter lange Betonbrücke in Ciampino, Italien, aufzeichnen.
Bei beiden Brücken erfassten die Mobiltelefonsensoren Vibrationen in den Strukturen, die innerhalb weniger Prozent der Messungen lagen, die spezielle an den Brücken angebrachte Instrumente liefern konnten.
Ein einziger Durchgang mit einem Mobiltelefon sammelt so viele Informationen über eine Brücke wie hundert oder mehr stationäre Sensoren, sagt Matarazzo. Das liegt daran, dass Telefone beim Überqueren kontinuierlich Daten aufnehmen können, anstatt Daten von bestimmten Orten entlang einer Brücke anzubieten.
Wenn es den Forschern gelingt, Verkehrsunternehmen, staatliche Fahrzeugbetreiber oder die Öffentlichkeit zur Zusammenarbeit zu bewegen, könnte das Team viel mehr Informationen sammeln, was zu äußerst präzisen Messungen führen würde. Da die meisten Telefone bereits über Beschleunigungsmesser und GPS verfügen, können Informationen im Wesentlichen kostenlos gesammelt werden.
Mobiltelefone könnten helfen, Brücken zu überwachen, denen installierte Sensoren fehlen, sagt Huili Wang, ein Bauingenieur an der Dalian University of Technology in China, der nicht an der Studie beteiligt war. Aber er hat Zweifel an der ultimativen Genauigkeit, die Smartphones bieten können. Dennoch „ist es ein besserer Ansatz für eine grobe Schätzung ohne [adding] mehr Sensoren“, sagt er.
Crowdsourcing-Daten werden dedizierte Sensoren zur Überwachung von Brücken wahrscheinlich nicht vollständig ersetzen, stimmt Matarazzo zu. Aber Handys sind in mancher Hinsicht unschlagbar, sagt er. „Der Vorteil liegt in der Bequemlichkeit und der Größe …. Es ist ein mobiles Sensorsystem, das bereits vorhanden ist.“
Brücken sind Schlüsselelemente der Verkehrsinfrastruktur. Es ist entscheidend, sich die Veränderungen anzusehen, die in Tagen und Wochen auftreten können, sagt Matarazzo, anstatt alle paar Jahre die Brücken zu überprüfen. „Diese Technologie ermöglicht uns das.“