《中國公路學(xué)會養(yǎng)護(hù)與管理分會

第十屆學(xué)術(shù)年會論文集》

論文精選

截至2018年末，全國公路總里程484.655萬公里，公路養(yǎng)護(hù)里程475.78萬公里，占公路總里程98.2%。隨著公路網(wǎng)的逐步完善，我國公路交通行業(yè)已開始從大規(guī)模的建設(shè)期向持續(xù)性的養(yǎng)護(hù)期轉(zhuǎn)型，養(yǎng)護(hù)管理面臨的問題也顯得越發(fā)重要。交通運輸部《“十三五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》（以下簡稱《綱要》）明確指出“推進(jìn)養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)型，推行養(yǎng)護(hù)決策科學(xué)化。推動自動化快速檢測技術(shù)應(yīng)用，探索建立以公路病害為導(dǎo)向的回溯機制，分析性能衰減規(guī)律和病害成因，逐步完善行業(yè)監(jiān)管制度和技術(shù)措施。推進(jìn)養(yǎng)護(hù)決策支撐信息系統(tǒng)建設(shè)，推廣普及科學(xué)決策技術(shù)，科學(xué)制定養(yǎng)護(hù)投資計劃，合理選用養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案。”同時，《綱要》也強調(diào)了要推動“互聯(lián)網(wǎng)+”與養(yǎng)護(hù)管理融合發(fā)展，激發(fā)公路養(yǎng)護(hù)發(fā)展的內(nèi)生動力。因此建立養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)，實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)管理科學(xué)決策勢在必行。

在進(jìn)行信息化系統(tǒng)開發(fā)之前，需要明確用戶需求及系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能。參考國內(nèi)外常見的系統(tǒng)功能結(jié)合養(yǎng)護(hù)管理實際需要，提出的系統(tǒng)功能需求如下：

（一）數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)是系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、評價和決策的基礎(chǔ)，因此建立系統(tǒng)時需要采集公路建設(shè)期及營運期的相關(guān)數(shù)據(jù)。上述數(shù)據(jù)又可分為靜態(tài)和動態(tài)兩類。前者主要包括高速公路地形地貌、道路等級、行政區(qū)劃描述和設(shè)計、施工情況等，一次采集和輸入后，除特殊情況外基本保持不變：后者主要為營運期數(shù)據(jù)，如交通量、性能數(shù)據(jù)和養(yǎng)護(hù)歷史數(shù)據(jù)等，必須根據(jù)路況變化而不斷加以更新。

1、靜態(tài)數(shù)據(jù)

主要包括道路屬性信息如路線屬性和路線幾何信息等；道路屬性信息主要包括路面結(jié)構(gòu)信息、設(shè)計信息、橋涵隧道和沿線設(shè)施信息。路面結(jié)構(gòu)及材料信息如路面結(jié)構(gòu)層厚度和混合料類型、各結(jié)構(gòu)層原材料檢測信息等；橋梁、隧道信息如橋隧起終點樁號、結(jié)構(gòu)等信息。

2、動態(tài)數(shù)據(jù)

交通與環(huán)境數(shù)據(jù)：主要包括每條路各個斷面和收費站每年的月度交通量數(shù)據(jù)和路段所途徑的地市每天的溫度和降雨量數(shù)據(jù)；養(yǎng)護(hù)歷史數(shù)據(jù)：包括日常維修養(yǎng)護(hù)信息和專項養(yǎng)護(hù)處治信息。路面日常維修信息指各種路面病害的維修情況記錄, 如養(yǎng)護(hù)措施、養(yǎng)護(hù)工藝等相關(guān)信息；專項養(yǎng)護(hù)處治信息主要指路段進(jìn)行專項處治的相關(guān)信息，包括養(yǎng)護(hù)路段、養(yǎng)護(hù)方法和養(yǎng)護(hù)費用等信息；路面性能數(shù)據(jù)：主要指每年路面技術(shù)狀況檢測評定所獲得的數(shù)據(jù)，主要包括路面平整度、車轍、抗滑、跳車、結(jié)構(gòu)強度和破損六類數(shù)據(jù)。對于自動化檢測車導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，經(jīng)過篩選校正后能實現(xiàn)批量導(dǎo)入；養(yǎng)護(hù)方案庫數(shù)據(jù)：主要存儲和管理路面養(yǎng)護(hù)方案的數(shù)據(jù)，包括各類路面養(yǎng)護(hù)措施屬性定義、路面養(yǎng)護(hù)規(guī)則的制定、路面養(yǎng)護(hù)方案組織等，為養(yǎng)護(hù)決策提供科學(xué)的依據(jù)和參考。

（二）路面性能評價、分析和預(yù)測

對路面性能進(jìn)行合理的評價與分析并進(jìn)行可靠的預(yù)測是進(jìn)行科學(xué)決策的前提，因此路面性能分析和預(yù)測為決策系統(tǒng)需要具有的一個重要功能，該功能可以依據(jù)路面技術(shù)狀況檢測數(shù)據(jù)對路面性能進(jìn)行分析評價，同時結(jié)合路面歷年技術(shù)狀況數(shù)據(jù)果、路面交通量和養(yǎng)護(hù)狀況等對路面性能的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，為養(yǎng)護(hù)決策提供依據(jù)。

（三）數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析

高速公路路面養(yǎng)護(hù)管理決策支持系統(tǒng)匯聚的數(shù)據(jù)不僅數(shù)量龐大，而且類型也很復(fù)雜，因此該系統(tǒng)需具備強大的數(shù)據(jù)存儲與管理能力。 原始數(shù)據(jù)無法直接應(yīng)用，系統(tǒng)需要通過多種方式對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一綜合分析，并要確保用戶能在龐大的路面數(shù)據(jù)庫中快速準(zhǔn)確地獲取所要信息，同時需要根據(jù)用戶需求提供不同數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析。

（四）路面養(yǎng)護(hù)決策

路面決策系統(tǒng)建立的目的是為了對路面養(yǎng)護(hù)進(jìn)行科學(xué)決策，合理分配養(yǎng)護(hù)資金，因此路面養(yǎng)護(hù)決策為該系統(tǒng)的核心功能。系統(tǒng)要綜合考慮各種影響因素，提供未來分析年限內(nèi)路面的最佳養(yǎng)護(hù)方案并提供備選方案，從而實現(xiàn)輔助決策的目標(biāo)?？梢蕴峁┎煌瑮l件下（用戶資金約束或路面性能條件約束等）的養(yǎng)護(hù)決策方案，生成年度養(yǎng)護(hù)報告。

決策系統(tǒng)從覆蓋的范圍及功能上可以分為網(wǎng)級系統(tǒng)和項目級系統(tǒng)。項目級系統(tǒng)針對某一條路段進(jìn)行交通量、養(yǎng)護(hù)歷史和路面性能等分析，對路段分段落進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策；網(wǎng)級系統(tǒng)著眼于整個路網(wǎng)，對路網(wǎng)內(nèi)的路段進(jìn)行資金的優(yōu)化分配從而進(jìn)行決策。系統(tǒng)建立時先進(jìn)行項目級系統(tǒng)的開發(fā)，待項目級系統(tǒng)建立成熟時開發(fā)網(wǎng)級系統(tǒng)，網(wǎng)級系統(tǒng)數(shù)據(jù)由項目級系統(tǒng)提供，功能模塊上設(shè)置有區(qū)別，文章就項目級系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行介紹。

（一）系統(tǒng)開發(fā)

項目級系統(tǒng)的主要功能模塊如下：

1、基礎(chǔ)信息

主要功能是提供道路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)瀏覽和分析，包括道路屬性信息、路面結(jié)構(gòu)及材料信息和橋涵信息。

2、交通環(huán)境信息

提供交通量和環(huán)境數(shù)據(jù)的瀏覽與分析，包括交通量、交通量統(tǒng)計、降雨及溫度數(shù)據(jù)。

3、路面性能評價及預(yù)測

主要功能是依據(jù)路面技術(shù)狀況檢測數(shù)據(jù)對路面性能進(jìn)行分析評價，同時結(jié)合對歷年路面技術(shù)狀況數(shù)據(jù)分析結(jié)果對路面性能的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，為路段養(yǎng)護(hù)決策提供評價依據(jù)。包括路面技術(shù)狀況檢測原始數(shù)據(jù)、評價數(shù)據(jù)、性能預(yù)測分析等數(shù)據(jù)的瀏覽和查詢。

4、養(yǎng)護(hù)歷史統(tǒng)計與查詢

對歷年各路段養(yǎng)護(hù)信息進(jìn)行統(tǒng)計、分析和查詢，包括日常養(yǎng)護(hù)信息和專項養(yǎng)護(hù)信息。

5、養(yǎng)護(hù)決策

主要功能是根據(jù)設(shè)定閾值、用戶約束條件或決策規(guī)則進(jìn)行智能決策，為養(yǎng)護(hù)方案制定提供參考。

6、統(tǒng)計報表

提供路段路面使用性能評價、交通量信息和路面養(yǎng)護(hù)歷史信息等統(tǒng)計報表。

7、系統(tǒng)管理

對系統(tǒng)用戶進(jìn)行賬戶管理，權(quán)限劃分(設(shè)定用戶所能操作的權(quán)限范圍，比如系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)的、系統(tǒng)數(shù)據(jù)查看等權(quán)限)。

（二）系統(tǒng)應(yīng)用

養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)的建立以科學(xué)化、規(guī)范化、高效化的智能決策方法提高公路路面的使用性能，降低養(yǎng)護(hù)成本，提高交通服務(wù)水平。系統(tǒng)是一個完整的數(shù)據(jù)庫，包括了路面建設(shè)期施工數(shù)據(jù)和營運期路面性能、養(yǎng)護(hù)歷史和交通量等數(shù)據(jù)，用戶可以隨時方便快捷地查詢到所需的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)提供的各種統(tǒng)計分析功能可以滿足用戶不同用途、不同口徑的統(tǒng)計分析；同時系統(tǒng)性能預(yù)測和決策為核心功能，通過對路況的客觀評價和準(zhǔn)確預(yù)測及多目標(biāo)決策，可以實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)資金的合理分配，使有限地養(yǎng)護(hù)資金發(fā)揮最大化的效益，在降低養(yǎng)護(hù)成本的同時延長路面使用壽命。隨著系統(tǒng)開發(fā)的深入和路況環(huán)境及養(yǎng)護(hù)技術(shù)的變化，在后續(xù)系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用過程中需要注意以下幾方面問題。

1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完整性

數(shù)據(jù)是路面性能分析、評價和養(yǎng)護(hù)決策的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確、完整的數(shù)據(jù)才能保證決策的科學(xué)性，為此從路面建設(shè)時需要重視對數(shù)據(jù)的收集，盡量做好建養(yǎng)對接。在營運管理過程中，對于養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)、交通流量數(shù)據(jù)、路況調(diào)查數(shù)據(jù)要及時進(jìn)行收集并注意數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和完整。在條件滿足的情況下，盡可能對路況進(jìn)行自動化檢測，獲得較全的性能評價數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理也同樣重要，需要對異常值、錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2、性能預(yù)測模型修正

可靠的性能預(yù)測模型可以預(yù)測出更貼合實際的路面性能，從而指導(dǎo)科學(xué)的決策。路面性能預(yù)測常見的方法有回歸法、經(jīng)驗法、力學(xué)經(jīng)驗法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等方法，各種方法有優(yōu)缺點，同時路面性能變化與養(yǎng)護(hù)措施、交通和環(huán)境等相關(guān)，因此預(yù)測模型需要進(jìn)行深入研究和及時修正更新。

3、養(yǎng)護(hù)決策方案庫更新

路面智能養(yǎng)護(hù)決策是一個多目標(biāo)決策的過程，與路面使用性能、養(yǎng)護(hù)歷史、交通量和路面所處的環(huán)境氣候等相關(guān)，受養(yǎng)護(hù)資金的約束且路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)不斷變化，因此路面養(yǎng)護(hù)決策庫要根據(jù)實際情況進(jìn)行不斷的豐富和調(diào)整，以更好地為決策者服務(wù)。

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展及科學(xué)決策的需求，養(yǎng)護(hù)管理決策系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用將會越來越普遍。明確的需求及完整的功能模塊是系統(tǒng)開發(fā)的前提，而應(yīng)用則可以發(fā)現(xiàn)問題從而對系統(tǒng)進(jìn)行不斷的優(yōu)化完善，因此系統(tǒng)開發(fā)不是一步即成的，還需要在應(yīng)用過程中對模塊的設(shè)置、系統(tǒng)功能等進(jìn)行修正，路面性能預(yù)測和決策功能還有待于進(jìn)一步深入研究。