高速公路路面養護科學管理實現路徑

文 / 紹興市高速公路運營管理有限公司 徐行 馬智煒 南京道潤交通科技有限公司 黃舒文 李小鵬

高速公路路面養護管理是一項體量大、難度高、社會責任大的工作。本文通過結合多年高速公路養護管理工作的實際經驗，提出了通過建立大數據養護系統，進而開展精準的數據分析、評估，最終形成科學的養護決策的方法，是實現高速公路路面養護科學管理的一條可靠路徑。

概述

高速公路作為重要的基礎設施，是物流客流運輸的大動脈。我國自1993年京津唐高速通車以來，經歷了數輪大基建的快速發展，目前總里程已超13萬公里。由于其具有流量大、建設標準高、車速快、養護施工難度大等特點，因此給廣大的高速公路養護管理者帶來了巨大的挑戰。路面設計壽命為15年，養護體量大，消耗大量資源能源，如果沒有科學的養護管理手段，將造成巨大的經濟損失和惡劣的社會影響。本文依據養護管理經驗，分析了實現高速公路路面養護科學管理的方法路徑。

圖1 數據庫構成

建立路面養護大數據管理系統

高速公路路面養護數據的組成

高速公路路面養護數據主要包括靜態數據和動態數據兩部分，靜態數據主要為建設期數據，包括：路面結構、材料、路段劃分、路線線型、施工單位、橋涵、隧道等。動態數據主要包括各年度檢測數據、歷年度養護數據、交通量、氣候環境數據等。這些數據都是路面使用性能重要的影響因素，應盡可能完善地收集上述數據，并整理歸檔，形成數據庫。數據庫的布局應清晰合理，應采取分層多線程架構，縮小單個數據庫體量，方便算法運轉快速調用數據，使之具備為后期養護決策數據調用的條件。

路面養護大數據系統的構成

通過數據的收集，即可逐步設計建設為養護大數據管理系統。其基本構成可以包括基礎設施的管理、日常養護業務流程的管理、養護決策與方案管理等。

基礎設施管理應包括高速公路各個方面，如路基、路面、橋梁、隧道、護欄、機電設備、收費站、服務區等，對上述門類的信息能做到增、刪、改、查，并具備地圖展示、數據統計等功能。

日常養護全業務流程通常包括巡查、任務下派、審核、維修、驗收、計量、抽檢、考核等步驟，其管理在于從制度和責任劃分的角度出發，將日常養護的全套業務流程信息化、無紙化，并做到數據留檔、操作留痕，方便隨時進行查閱，厘清責任。通過日常養護開展的情況，可快速了解當前路面的病害情況、空間分布，迅速找到病害嚴重、集中的路段。日常養護數據也應能夠同步進入數據庫。

養護決策與方案管理。在上述數據和功能模塊的基礎上，進行數據分析，建立養護決策模型，即通過設定闕值，輸入必要的參數和邊界條件，按照既定的養護目標要求，進行養護方案的科學決策。

路面養護大數據管理系統的運行與維護

系統建成后，重點在于各年度的系統維護和數據更新。系統維護需要每年保證服務器的運行穩定，修復各類bug，設置容災方案保證數據庫的安全。每年度路面需要全面開展檢測工作，制定檢測規程，規范相應的數據，同時采集各年度的檢測數據，交通量、氣候環境、養護工程等相關的數據，并及時更新，數據入庫前必須對數據質量進行評判和校核，對嚴重失真、無效的數據進行清洗，完成上述操作后方可入庫，為系統進行預測分析和方案決策提供土壤。

科學的數據分析與養護方案的制定

依托系統的數據處理，對各項路面養護相關數據進行科學的分析，并以此指導制定科學的養護方案。

交通量與軸載

交通量與軸載情況，反應路面的荷載狀況。因此可以按照不同的交通斷面，分別計算交通量，劃分交通等級、客貨比，以及軸載分布情況，明確高速公路各路段承受的交通荷載的水平。

養護歷史

依據日常養護系統數據，可分析出高頻次養護的具體路段和高頻次出現的各類病害，針對性的發現問題，便于提出解決方案。分析大中修養護路段，對維修的頻率、頻次、采用技術分類統計，重點分析反復維修路段，根據情況分析技術方案采用的合理性。

路面性能

根據大數據系統統計結果，分析路面各項性能指標的變化趨勢，包括車轍、平整度、破損等，分析各路段歷年性能的變化情況，尋找存在劣化加速、數據異常的路段，以此作為重點分析對象。

方案決策

結合養護技術方案的分析結果和路面性能分析情況，開展養護方案決策。根據各養護技術的技術原理、適用范圍、造價等因素，與路面病害、性能數據分析結果進行匹配，選擇造價合理、針對性強、可靠性強的技術方案作為初選方案。綜合施工單位能力水平，考慮施工便捷性，道路重要程度、總預算限制等因素，對初選方案進行優化改進，形成最終決策方案。

養護項目效益后評估的重要性

路面養護項目通常規模較大，投資金額高，因此，對路面養護項目的實施效益進行“回頭看”就顯得十分有必要性。養護項目效益后評估主要分為經濟效益和社會效益兩部分

經濟效益

經濟效益需考量的指標包括：投資規模、養護里程、性能恢復水平、預期壽命等。在投資規模一定的情況下，養護里程數量、性能的恢復水平與預期壽命越長，說明經濟效益越出色。通過該項評估取得各養護項目的經濟技術指標，以此來評估該效益的高低，并且對今后養護時機的把握和養護技術的選擇具有非常有益的參考。在路面性能出現衰減，在適宜的時機選擇小代價的養護技術手段，將得到路面壽命的極大延長，尋找并貼近這個“最佳時機”是養護管理者需要追求的目標。

社會效益

社會效益考量的指標包括：工期、對周邊環境的影響（植被破壞、路面標高改變、排水）、噪聲、揚塵、污染、交通占道與擁堵情況、能耗、排放、資源消耗等。在當前碳達峰、碳中和的背景下，綠水青山就是金山銀山的理念深入人心，對社會效益的考量越發重要，在滿足經濟效益的同時，對社會效益綜合考慮，取得相應的指標，對養護項目在技術選擇上具有重要的意義。

結論與展望

1.對實現高速公路路面養護科學管理具有重要的意義。高速公路路面養護面廣量大，耗費大量資金，養護工作的科學管理必須依托信息化高效手段來實現，可通過建立路面養護大數據系統、開展數據分析、科學制定養護方案、進行養護效益后評估這一路徑，反復循環驗證并調整，最終實現養護科學管理。

2.對交通量、養護歷史、路面性能等數據的深入分析和挖掘，對尋找目標養護路段和選擇合適的養護技術方案至關重要。現階段，管理單位應重視大數據系統的分析與人工分析相結合的方法，科學診斷路面情況。

3.已實施完的養護項目，應對其經濟、社會效益開展后評估，取得各類技術的投入產出比、適用范圍和經濟社會指標等，評估結果反饋于方案決策過程中，將更有利于管理者獲得更為科學的養護方案。