高速公路路面管理系統研究

朱賀賢

(山西省交通新技術發展有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

隨著我國經濟的迅猛發展，高速公路已經成為我國公路的主骨架，對我國交通運輸的發展有重要的推動作用。但部分高速公路的路面性能隨著交通量的增加逐漸降低，亟需進行路面養護管理。為了改變原有的高速公路養護管理模式，同時保證高速公路的通行效能，需要從全方位考慮制定一套有效的高速公路養護管理系統，既能滿足現階段路面養護的需求，又能實現路面性能評價和預測，為路面養護制定方案和預估資金，達到優化路面養護管理的效果。

本文將綜合性地探討現行各路面管理系統，并針對性地提出相關建議，以推動路面管理系統的科學性、綜合性發展。

1 高速公路路面管理系統概論

1.1 路面管理系統

路面是重要的工程結構物。路面的使用性能以及其養護管理對交通運輸、路面養護管理的實用效果有直接關系。路面管理系統(Pavement Management System，PMS)通過運用適當的方法，幫助路面養護管理者對路面進行養護維修做出最優選擇。

1.2 高速公路路面管理系統的內容

路面管理系統的工作主要有四部分：規劃上，收集路面資料并做分析和評價，制定養護方案，做出養護資金預算；設計上，采集數據提出優選方案；施工上，編制計劃并控制施工質量；養護上，監測道路狀況，分析并提出養護計劃。使用專項養護資金，通過公路養護管理的實施，實現路面在使用壽命內保持良好的使用性能。簡而言之，路面管理系統即在特定標準和限制之下，通過制定和對比不同種類的路面養護方案，為道路管理者選擇其中費用-效果最優的方案。

路面管理系統分為網級和項目級路面管理系統，其針對目標、結構和作用都有所不同。

2 高速公路路面管理系統的基本理論

路面管理系統包括：數據管理系統，模型管理系統，前方圖像管理系統，地理信息管理系統，養護決策管理系統，日常養護管理系統。

模型管理系統是為滿足不同路面狀況的養護需求，針對不用狀態路面的基礎數據信息，建立模型，并通過模型參數管理系統對模型中的參數進行標定。前方圖像管理系統主要是對行駛車輛前方的圖像進行管理。高速公路地理信息系統指的是通過建立高速公路信息數據庫與地理信息系統之間的關系，將高速公路基礎數據和決策結果以數字地圖的形式作出分析、統計、匯總和顯示。為了能夠選定最佳的養護方案，需運用路面養護決策系統，從技術和經濟兩個方面對不同的養護方案作出分析比較。

3 路面管理系統研究方法及類型

3.1 基于GIS的路面管理系統

基于GIS的路面管理系統是針對水泥混凝土路面和瀝青路面等路面建立的路面管理系統，其結合了路面管理技術、地理信息系統技術以及HDM-4模型。系統的建立主要基于壽命周期成本分析框架，且該框架也是系統中用于經濟分析的方法。

3.2 基于LCCA的路面管理系統

全壽命期費用分析(Life Cycle Cost Analysis，簡稱LCCA)指的是在整個過程中比較不同方案的初期建設費用、后期養護費用和建設養護過程中產生的其他費用，并分析建設養護對環境的影響。在進行全壽命期費用分析(LCCA)時，首先要確定分析過程的時間、級別、范圍等，然后要確定分析的影響因素和參數，最后要進行分析和對分析結果的說明。

3.3 基于.NET的路面管理系統

高速公路路面管理系統面向局域網用戶，采用的模式為客戶機或者服務器。使用的設備主要有網絡服務器、微機、路由器和打印機等。該路面管理系統將MS.NET技術作為平臺，運用C語言對系統軟件進行開發，并將企業級控件作為一種技術實現了分析和結果的輸出。

4 路面管理系統存在的問題及改進措施

4.1 路面管理系統中存在的問題

路面管理系統中根據道路條件選用最優模型，還需要在后期做出進一步的研究。路面性能的不同參數之間不具有對比性。路面管理系統有一個最大的不足，即不能對同一養護路段不同養護策略對應的全壽命周期費用進行比較。

路面管理系統中最關鍵的部分是系統軟件，系統方面存在的主要問題為：(1)軟件種類較多，每種系統軟件與檢測設備是唯一匹配關系，不同系統均不具有兼容性；(2)路面性能分析評價、養護策略制定、養護投資分析等模塊的功能相對較弱，建立的養護管理模型較簡單，系統軟件的實際應用率較低。(3)目前路面管理系統缺乏對路面性能的動態監控和管理。

4.2 路面管理系統的改進對策

綜合方面：為了滿足不同路面狀況、不同交通量下的路面養護管理需求，首先組合一條不同路面狀況和不同交通量的新路，然后開發出一個能夠實現經濟最優的定期養護矩陣，根據不同時間段路面狀況條件以及交通量的變化，制定定期養護方案，并逐步實現國內組裝及國產化，同時以測試為目的的相關研究也在進行，并實現了市場化的推廣。路面管理系統中，通過高科技手段，實現了對路面的使用性能的檢測、評價、決策和預測，提出在特定的時間，對特定的路段進行養護維修，實現科學養護和經濟最優的效果。

軟件方面：制定一套管理系統，能夠滿足實際需求，且功能模塊齊全、數據兼容。(1)提高系統的兼容性和共通性：在現有系統的基礎上開發出新的系統，保證不同系統對數據的兼容以及對已有檢測設備的可用。(2)優化路面養護科學決策的核心模塊，對我國現有的管理養護單位的養護理念、養護方法等進行修正。(3)實現智能化應用拓展，通過對先進智能技術的引用，實現養護路面實施聯動和可視化管理。(4)實現系統界面人性化，對系統界面進行優化改進，使得界面更加符合人的思路和習慣，滿足養護管理人員的操作需求。(5)提供定制服務和跟蹤服務。針對不同的養護管理單位的不同需求，提供系統訂制服務，同時跟蹤系統的后續使用，實現服務保障。

5 結 論

路面管理系統的研究、應用及推廣是一個長期且復雜的過程?，F階段路面管理系統的問題主要有：軟件系統和技術的應用問題、機構組成問題、系統推廣應用問題以及新技術、新方法的創新問題等。隨著國家的發展的進步，計算機技術、GIS技術、自動識別與檢驗技術等的出現，將計算機技術和人工智能技術應用到路面管理系統中，使得路面性能評價更加合理、科學，路面狀況變化預測更加可靠、準確，優化了路面管理系統，提高了管理養護部門人員的工作效率和養護決策的準確性。