基于系統分析的高速公路路面性能評價

徐行、黃舒文、馬智煒、倪慶

（1.紹興市高速公路運營管理有限公司，浙江 紹興 312000；2.南京道潤交通科技有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

S24 紹諸高速公路于2011年開通，全線按雙向四車道高速公路建設，全長62.46km，設計時速控制在100km/h，路基寬度26m。該高速公路地處東南沿海地區，屬于亞熱帶季風氣候區，季風顯著，四季分明，年平均氣溫在16℃左右，年平均日照時數約為1800h，年平均降水量約為1400mm，且雨熱同季。該路段開通多年以來，交通量持續增長，路面出現不同程度的性能衰減，病害逐漸增多。鑒于此種情況，管理單位采用構建路面養護大數據系統的方式，對路面性能等各方面進行分析評估，指導養護方案的制定。

1 路面養護大數據系統構建

路面養護大數據系統的構建具體包括：數據匯總收集、數據庫設計、軟件環境搭建、數據分析模塊建設、性能數據評價體系建立等內容。系統收集路面建設期數據，運營期的檢測、養護、交通量、氣候環境等相關數據，形成符合道路養護需求的數據庫，整合統計、查詢、報表等功能，最終形成路面養護大數據系統。具體功能主要包括路況基礎數據查詢、性能數據統計分析、歷年養護數據統計分析、數據大屏展示、性能數據預測與比對、養護決策、統計報表、系統配置等。

2 數據系統分析

以收費站節點為劃分依據，S24 紹諸高速公路可劃分為9 個路段，行駛方向分為上行與下行。應用養護大數據系統進行分析，得到結果如下。

2.1 交通量及車型分布分析

根據歷年AADT 數據變化情況，該路段2013—2021年，交通量呈現逐步上升趨勢，增長速度有所加快，2021年有所下降，但仍高于2019年，交通量整體呈快速增長趨勢（見圖1）。

圖1 歷年交通量變化情況

從圖2 可以看出，S24 紹諸高速公路貨車比例呈逐年升高的態勢。從表1 可以看出，2021年貨車比例達到35%以上，且大型貨車（貨6）占比達到13%以上，軸載壓力較大，上行與下行方向基本一致。根據交通量與軸載情況綜合評定，該路段屬于重交通等級。

圖2 紹諸高速公路歷年貨車比例變化曲線

表1 2021年度各類車型分布

2.2 養護歷史數據分析

根據大數據系統收集的歷年度養護數據情況，得到統計結果如圖3 所示。

圖3 歷年養護規模及所用技術情況統計

從養護里程看，2018年以前該高速公路路面養護實施里程相對較少，每年度路面養護里程不超過11km，累計養護實施里程為27.44km/車道；2018—2020年路面養護里程增長較快，開展以罩面方式為主的功能性修復養護。2018年以前，路面養護技術以銑刨重鋪上中面層為主，之后路面養護以罩面為主，截至目前單車道罩面里程已達到162.6km，占總數的43.22%。

從養護層位情況看（見圖4），以處治上中面層為主，單獨處置上面層次之，下面層及基層處治里程極少（約0.5km）。歷年來中面層累計處治里程數達64.69km，占總里程比例高達51.79%。整體來看，紹諸高速公路原始路面中面層質量較差，養護比例相對較高。基層以下結構通車至今從未養護過。

圖4 歷年養護層位分布情況

3 路面性能評估

根據系統收集的歷年檢測性能數據結果，得到路面性能分析評估情況。

3.1 車轍狀況評估

根據系統對車轍原始數據（10m 值）的分析，得到歷年來車轍整體分布情況箱型圖（見圖5）。由圖中可知，車轍深度總體呈下降趨勢，極值也呈下降趨勢，平均值由7～8mm 下降到3～4mm，極值由12～13mm下降至7～8mm。數據的離散程度亦有所改善，至2021年，車轍深度分布集中于3～4mm 范圍內。少數點位車轍深度大于15mm，需要對這些點位進行數據復核以及現場觀測，以判斷實際情況。

圖5 車轍單點值分布情況

3.2 平整度狀況評估

根據系統對平整度原始數據單點值的分析（見圖6），歷年來平整度值變化不大，數據離散程度較低，部分路段單點值超過了2.3m/km。各年度均有部分單點值偏差較大，對于單點值異常的點位，應進行數據復核以及現場觀測，以判斷該路段的實際情況

圖6 平整度單點值分布情況

3.3 路面破損指數評估

系統對PCI 值的細分和評估，相關數據見表2。

表2 PCI 值分布情況

自2016年以來，該高速公路PCI 值整體處于優的狀態。2018年PCI 值處于最差狀態，經過2019、2020連續兩年的養護維修，恢復到較好的狀態。整體上，該高速公路路面損壞狀況不容忽視，經過連續2年較大規模的養護維修之后，依然有部分路段PCI 值不足90，需對該部分路段重點關注，采取適當的養護手段。

4 綜合分析

結合交通量、養護歷史、性能數據等各方面，該高速公路車轍、平整度、PCI 性能水平維持在一個較好的水準，優良率在90%以上，養護工作取得了一定的成效（見圖7）。

圖7 養護里程與性能數據變化情況

但是需要引起重視的是，養護里程在不斷增加，現有的較好路況建立在比較大的養護投入的基礎上，需要對路面性能未來的發展狀況、衰變規律以及養護手段的技術合理性、經濟適配性繼續深入研究。

5 結語

根據路齡、交通量以及軸載情況分析，該高速公路通車約9年，貨車比例占比高，交通流量大，屬于重交通等級高速公路。

從性能數據上看，車轍、平整度、破損均處于較為優秀的狀態，養護管理工作取得了較大的成效。但需要注意的是，伴隨優質路況的是逐年較大幅度增長的養護規模。因此，需要對路面性能未來的發展狀況、衰變規律以及養護手段的技術合理性、經濟適配性繼續深入研究，尋求更為合理的路況評價機制和養護決策方法。

從歷史養護情況來看，自2018年以來，養護體量不斷增大，目前以單層罩面類為主要手段，養護規模達到單車道100km 以上，罩面路段占總數的43.22%。總體的養護規模已經較大。

S24 紹諸高速公路路面結構中基層、下面層目前整體處于穩定狀態，中面層性能狀況較差。需要對中面層材料進行取樣檢測，測試其高溫穩定性及中溫耐久性，以此作為判斷其是否需要養護的一項重要依據。

S24 紹諸高速公路通過構建路面養護大數據系統，較好地實現了數據收集、統計分析、科學評估等重要功能，對養護工作的科學決策，養護計劃安排的科學性、合理性、經濟性等方面均有較大的幫助。