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每天都有成千上万的司机驶过哥斯达黎加的桥梁，而大多数人从未考虑过桥梁安全这个问题。公众对这些结构的信心源于政府成功地监测其安全性和可靠性。但是，在如何分配有限的桥梁维护资源以确保公众安全方面，政府该如何做出合理的决策呢？参与哥斯达黎加理工学院 (TEC) eBridge项目的教授和学生收集并分析了众多桥梁的数据，建立了一个桥梁评估系统。他们的目标是使政府在严格数据分析支持下，更容易、更快速地做出桥梁维修决策。
对于一座关键桥梁，使用Minitab Statistical Software分析的数据能够帮助政府在出现紧急情况前就认识到维修的必要性。现在，项目团队正在通过监测选定桥梁的数据，评估其可靠性，并向政府提供他们的研究结果，来完善他们的评估系统。
挑战
位于哥斯达黎加卡塔戈，这座横跨于普里雷斯河上的桥梁，每天承载了 11,318 辆汽车的重量。鉴于全国每年用来桥梁维护的资源有限，政府需要确定这座桥梁是否需要立即给予关注，还是可以继续使用数年。
政府根据学生收集的表明压力点的数据，启动了对普里雷斯河上的这座桥梁（上图）的维修工作。
eBridge项目团队的成员在桥面下放置了传感器，以测量车辆通过时钢和混凝土结构的移动和振动。他们收集了超过9万个数据点，他们需要对这些数据点进行分析，以预测桥梁的可靠性并确定结构的高压力点。这项任务涉及多个步骤，以及许多统计方法。他们需要根据他们的数据建立一个桥梁性能的数学模型，然后创建和分析模拟数据，以预测桥梁未来在不同场景下可能的表现。
Minitab 如何帮助他们
该团队使用Minitab对传感器数据进行了时间序列分析，揭示了随着时间的推移，桥梁的钢和混凝土对交通重量的承受能力如何。“有了Minitab，我们能够轻松查找异常值，并识别压力点，”eBridge项目研究员Federico Picado说。
在建立桥梁评估方法的工作中，团队成员在Minitab中进行时间序列分析，以确定数据随时间变化的模式。在上面的图表中，我们可以看到桥梁的变形或移动发生在什么时候。
该团队还使用Monte Carlo模拟来促进他们对桥梁的分析。这种方法使用已知的参数和描述变量之间关系的方程来创建大量的模拟数据，使研究人员能够在收集相似数量的真实数据成本过高或不可能的情况下预测结果。
利用他们收集的传感器数据，以及关于桥梁机械和结构特性的已知信息，eBridge团队使用Minitab来模拟负载和阻力数据，这些数据模拟了他们收集到的传感器数据中的交通压力。他们在这里进行可靠性分析，以预测桥梁的可靠性并确定失效概率。准确的可靠性分析取决于为您的数据选择正确的统计分布，而Minitab可以很容易地确认团队数据是否遵循了正态分布。
上面的概率图显示了在第一次数据模拟中使用的数据。
该团队利用其初始的可靠性分析结果，生成了第二座桥梁交通场景的正态分布数据，并进行再一次的可靠性分析。然后他们比较了这两种场景的结果，查看模拟的负载和阻力应力是否超过了桥梁安全处理这些应力的承载能力。
直方图评估了数据的形状，可以与分析结合使用，帮助确认假设。上面显示了两种场景下的负载和阻力。
如果桥梁的承载能力大于预测的应力，那么可靠性指数将足够高，可以认为桥梁是安全的。如果可靠性指数较低，则可以使用国际安全规范，来对桥梁的使用和维护立即做出决定。
结果
该团队的分析显示，普里雷斯河上的桥梁可靠性指数较低，钢和混凝土的承载能力不足以持续承受预测的交通重量，因此桥梁有遭受破坏的风险。根据国际规范进行评估时，桥梁不符合安全要求。哥斯达黎加政府在确定该桥的维修计划时参考了这些研究结果。
“我们在 Minitab 中的分析帮助我们得出结论，认为驶过的卡车造成了桥梁很大的变形，”Picado 说。事实上，在分析后的两个月，该桥的一根钢梁坍塌了。“值得庆幸的是，没有人受伤。我们很高兴得知我们的预测是准确的，而且一旦我们意识到桥梁有问题，政府就可以进行干预。”
随着普里雷斯河上的桥梁维修工作的继续，eBridge 项目将其方法应用于哥斯达黎加的其他桥梁，并利用 Monte Carlo 模拟和可靠性分析完善其桥梁评估过程。预测潜在失效可确保哥斯达黎加公民的安全，并通过在发生安全隐患前进行预测来降低维修成本。
了解Minitab
（https://www.caigou.com.cn/news/202202158.shtml）
（https://www.caigou.com.cn/news/2022021411.shtml）
（http://uone-tech.cn/Uone-Api/web/detail.html?Id=8582c80c-ed6a-4d28-9167-e2e3d98e03a4&flag=2）
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