“互聯網+”智慧公路養護技術分析

羅京

（甘肅省蘭州公路事業發展中心永登公路段，甘肅 蘭州 730300）

0 引言

隨著信息技術的應用，各行各業均進入了智慧化發展階段，交通行業也不例外。自2017年提出《智慧交通讓出行更便捷行動方案》以來，逐漸形成了“互聯網+”交通模式，旨在借助信息技術實現智慧公路管理，在此基礎上，已陸續發布各類文件用于指導智慧公路建設工作[1]。養護作為公路管理的重要部分，在智慧公路建設期間，可依托于“互聯網+”體系優化智慧公路養護技術。

本文以某公路養護項目為實例，分析“互聯網+”智慧公路養護技術的應用。案例公路路段地處一線城市繁華區域，為緩解當地交通擁堵問題作出了極大貢獻，屬于當地重要交通要道，但隨著公路使用年限的延長，其路面交通性能有所降低。因此，為提升路面功能、延長公路壽命，提高公路建設質量，該項目緊跟“互聯網+”智慧公路建設形勢而積極應用先進技術構建智能化養護系統。

1 構建養護系統

在信息化時代，按照“互聯網+”模式構建智慧養護系統是形勢所趨。案例公路項目在制定養護方案期間，充分應用“互聯網+”智慧公路養護技術，搭建智慧養護系統，該系統功能框架如圖1所示。

圖1 智慧公路養護系統功能框架

1.1 公路日常養護管理系統

（1）養護計劃管理。借助智慧養護系統能夠編制季度、月度、年度養護計劃，可由系統通過數據分析自動生成，亦可由養護人員自主編制。此外，養護計劃可自動存儲，且上級部門具有調閱權限。

（2）日常養護管理。主要涉及公路養護相關工作，如路面小修、綠化保潔養護等，日常養護流程見圖2所示。

圖2 日常養護流程圖

（3）養護應急管理。主要用于各類公路發生應急事件時，保障公路應急養護水平，包括啟動應急預案、應急指揮調度、應急養護處理、應急養護統計四項功能。

（4）路況評定管理。該智慧養護系統與公路兩側攝像頭、傳感器連接，主要用于采集公路路況信息，并評價路面狀況。

（5）橋梁、隧道養護管理。針對橋、隧路段進行養護管理，用于統計橋、隧檢查數據，且技術人員可根據實際需求查詢歷史病害、養護記錄等數據信息。

（6）養護評價管理。完成公路養護檢查或養護項目后，用于評價公路養護情況，于公路養護檢查后自動生成考核評分，于養護項目實施結束后評定養護效果，并生成養護報告。

（7）專家庫管理。對以往養護案例信息數據進行整理，形成養護專家庫，為智慧養護系統自動生成養護計劃提供依據，并可幫助養護管理人員下達決策。完成養護項目后，相關養護方案自動納入專家庫內。

（8）養護統計報表。用于全方位整理公路養護數據，實現數據共享，輔助管理部門制定決策。此外，智慧養護系統還可對接其他公路系統，實現數據交互，有助于共享案例經驗。

（9）養護決策分析。智慧養護系統能夠根據公路項目具體狀況自動生成養護方案，以便養護人員參考。此外，養護人員還可基于智慧養護系統篩選養護技術，借助費用效益算法評估養護技術應用價值，以此提升養護決策質量。

（10）基礎數據管理。用于整理公路養護相關數據，如工料機信息、養護信息、病害類型等。

1.2 公路養護移動終端

（1）移動端APP。以APP的形式進行公路養護管理，便于各級養護人員溝通協商，還有助于上級部門及時監督管理。借助移動端APP 能夠實現公路路面經常性檢查、日常巡查與養護信息查詢，且養護人員可直接借助移動終端采集公路外業數據，并實時填報。

（2）公眾服務號。主要用于發布公路公交站點、實時交通、實時路況、停車誘導、節假日公告、長途客運等信息推文，上述功能服務于群眾。對于養護人員而言，養護人員能夠通過公眾服務號后臺采集外業數據，描述病害位置，上傳病害圖像等，為公路養護管理工作提供便利。

2 公路現狀調查

運用智慧公路養護系統采集待養護公路（案例公路）現狀，統計公路交通量數據，將公路路段兩端設定為A端、B端，其公路斷面流量情況如下：

（1）A至B方向24h內的斷面交通流量為64221輛，高峰小時斷面交通流量為3902輛；

（2）B至A方向的24h、高峰小時斷面交通流量分別為53670輛、3264輛。

智慧養護系統與公路攝像采集系統連接，在調查公路路面現狀時，可直接從智慧養護系統內調取相應圖像，通過分析圖像初步判斷公路路面情況。經圖像分析發現，案例項目公路路段存在瀝青膜剝落、瀝青老化、集料裸露等問題，尚未發生嚴重的病害問題，但若未及時養護，在雨水及輪胎作用下，裸露在外的集料易被帶起，加劇瀝青膜剝落、瀝青老化程度，并引發坑洞、麻面等病害。由此可見，通過智慧養護系統初步判斷后，系統可確定案例路段的養護需求[2]。

3 公路狀況評價

明確公路養護需求后，進一步借助智慧養護系統的數據管理、決策分析等功能評價路面狀態，為后續養護技術的合理選擇提供依據。智能養護系統內部具有路面養護質量指數評價體系（見圖3所示）與算法公式，能夠根據各項指標智慧化評定公路路面狀態。

圖3 智能養護系統內的路面養護質量指數評價體系結構

公路路面養護質量指數計算公式如下：

式中：

PQI——公路路面養護質量指數；

PCI——路面狀況；

PSSI——路面強度；

RQI——行駛質量；

SRI——路面抗滑性能；

WPCI、WPSSI、WRQI、WSRI——分別表示PCI、PSSI、RQI、SRI的權重，其中WPCI為0.35，WPSSI為0.15，WRQI為0.40，WSRI為0.10。

智慧養護系統可根據公路各項指標具體情況判斷路面真實狀態，案例公路路段經系統公式算法測算后，發現路段SRI抗滑性能、RQI行駛質量優異，PSSI路面強度高于國家標準，但PCI路面狀況數值波動較大，局部區域數值偏小，低于80，而PCI低于80則意味著該路段存在松散開裂、瀝青剝落問題[3]。

4 養護措施選擇

4.1 養護標準判斷

根據智慧養護系統算法運算結果可知，松散開裂、瀝青剝落是案例公路養護重點。為更好地做出養護決策，正式選擇路面養護措施之前，從PCI路面狀況、PSSI路面強度、RQI行駛質量、SRI抗滑性能四個方面明確養護標準[4]。智慧養護系統根據公路實際狀態數據及當地養護技術規程制定養護標準，具體如下：

（1）PCI路面狀況。要求主干路、快速路的PCI指標超過80，次干路與支路的PCI指標目標范圍分別為75～100、65～100；

（2）PSSI路面強度。案例公路路段路面強度較好，要求該指標均超過臨界范圍即可；

（3）RQI行駛質量。要求主干路、快速路、次干路完成養護后，其RQI行駛質量指標處于3.2～5.0范圍內，支路指標范圍標準為3.0～5.0；

（4）SRI抗滑性能。主干路、快速路、支路、次干路的SRI抗滑性能指標標準均為35～100。結合公路狀態評價結果可知，路面松散開裂、瀝青剝落屬于關鍵性養護內容，故在制定養護措施時，需按照PCI路面狀況指標標準實施養護工作。

4.2 對策庫選擇

案例公路路面尚未發生嚴重病害，故本次養護屬于預防性養護。為保障養護措施選擇效果，將路面損壞程度、損壞類型、交通量設置為智慧養護系統對策庫形成依據，從預防性養護專家庫數據內選擇合理措施組建成為對策庫，該對策庫與該公路養護項目對應，待養護作業結束后，可為其他養護項目提供借鑒。通過公路交通量數據調查統計發現，該公路年平均日交通量較高。因此，為保障養護效果，要求養護措施具有耐久性，即霧封層養護、復合封層養護、碎石封層養護、稀漿封層養護并不適用。此外，因該公路交通量大，若白天封閉養護不利于城市居民通行，故擬采用夜間封閉施工方式進行養護，而夜間封閉施工僅可持續4～5h，因此不可選用養護處理時間過長的技術，從這一角度來看，以改性乳化瀝青為核心的微表處養護方式不可運用[5]。除此之外，案例公路養護重點在于預防因瀝青老化引發的麻面、泛白、坑洞等病害，尚未形成真正的病害問題，故不適宜選用灌縫、封縫養護技術。經綜合性分析后，最終決定運用含砂霧封層、瀝青還原處治、超薄瀝青混合料加鋪、薄層瀝青混合料加鋪作為最終養護措施，并將其納入項目養護對策庫內。

4.3 費用效益分析

智慧養護系統完成對策庫構建后，可基于系統內各項材料價格波動形勢分析各類養護技術的成本效益，綜合考量單位費用、使用壽命因素，借助EAC等效年度費用計算方式進行測算，其公式具體可見式（2），通過EAC效益指標數值明確各養護技術的費用效益。

式中：

EAC——費用年度效用指標；

N——單位費用；

C——使用壽命。

EAC指標數值與費用效益呈反比，因此需優先選擇EAC指標較低的養護技術。運用智慧養護系統測算EAC指標，通過自動化、智能化測算降低人工干預程度，繼而提升指標測算精準度。案例項目借助智慧養護系統高效完成測算工作，測算結果如下：

（1）含砂霧封層養護技術的單位費用與使用壽命分別為37元/m2、3年，EAC指標為12.3；

（2）瀝青還原處治養護技術的單位費用為42元/m2，使用壽命為3年，EAC指標為14；

（3）超薄瀝青混合料加鋪養護技術的單位費用與使用壽命分別為132元/m2、4年，EAC指標為33；

（4）薄層瀝青混合料加鋪養護技術的單位費用為187元/m2，使用壽命為6年，EAC指標為31.2。經智慧公路養護系統測算后，發現瀝青還原處治養護技術與含砂霧封層養護技術的費用效益優異，最終案例公路選用上述兩種技術實施養護作業。

5 結束語

綜上所述，在“互聯網+”時代背景下，交通行業趨向智慧發展。為提升公路養護的針對性與科學性，可構建智慧公路養護系統，用于分析公路狀態，為養護技術的選擇提供依據。案例公路養護項目則應用智慧養護系統采集與統計待養護公路現狀，對其路面狀態進行綜合性評價分析，通過對策庫分析與效益分析，將瀝青還原處治與含砂霧封層作為最終養護技術，最大限度地保障公路養護效果。