數字時代下的江蘇省普通國省道智慧養護工程建設理論體系與實踐

陳俊

摘要 將傳統的普通國省道養護工程提升到智慧化、數字化的高度，是實現江蘇省普通國省道養護高質量發展的重要路徑。文章在總結江蘇省普通國省道養護工程管理的發展現狀和不足的基礎上，建立了普通國省道智慧養護工程建設理論體系，提出了養護決策科學化、質量管控智能化、安全保障智慧化、管理模式集約化、養護技術綠色化的五化體系架構，并結合江蘇省某普通國省道養護工程提出了智慧養護目標與主要措施。

關鍵詞 國省道養護工程；智慧化；建設體系架構

中圖分類號 U418文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）24-0178-04

0 引言

交通是興國之要，強國之基。隨著我國社會經濟的快速發展，公路路網規模不斷擴大，截至2022年末，全國公路總里程達到5 354 800 km，其中，普通國省道達到773 100 km，面對如此龐大的路網規模，如何進一步提高公路養護工程的管理水平成為影響當前行業發展的一大關鍵問題[1]。近年來，物聯網、人工智能、衛星遙感、5G通信、數字孿生等技術的發展為公路養護工程帶來了新的機遇和挑戰[2]。

2021年10月，交通運輸部印發了《數字交通“十四五”發展規劃》，從數字化的采集、網絡化的傳輸和智能化的應用等視角出發，提出打造交通設施數字感知、信息網絡廣泛覆蓋、運輸服務便捷智能、行業治理在線協同、技術應用創新活躍、網絡安全保障有力的數字交通體系，支撐交通運輸行業高質量發展和交通強國建設。

因此，在數字時代下，有必要將傳統的普通國省道養護工程提升到智慧化、數字化的高度，推進公路養護行業高質量發展。

1 發展與不足

現有的江蘇省普通國省道養護工程管理發展和不足主要體現在以下幾個方面。

1.1 養護組織模式仍需優化

頻繁的公路養護工程路面占用影響公路網整體運行效率，考慮養護施工段對線路擁堵的實際影響，養護作業對公路網效率的影響更大。目前江蘇省在普通國省道已試點開展了“集中養護”模式與整線化養護模式的應用，該模式能夠拓展養護作業空間，有效提升路段整體養護綜合效益，但仍需優化養護組織模式，進一步提升路網運行效率[3]。

1.2 養護綠色集約仍需加強

綠色養護、低碳養護是推進公路養護工程可持續發展的重要方向，是實現資源消耗減量化的必由之路。目前江蘇省已持續開展再生技術的推廣應用工作，但仍需深化改進瀝青舊料再生技術、溫拌瀝青混凝土技術，強化舊料摻量、加熱效率、再生瀝青的耐久性，全面提升江蘇省普通國省道綠色、低碳養護水平，加強養護作業效率[4]。

1.3 踐行全結構狀況檢測理念

提升公路養護科學精準決策水平，踐行公路全結構狀況檢測理念，應用更智能、更便捷的無損設施檢測及監測裝備，探索形成數據驅動型公路養護科學決策技術體系，采用全壽命周期經濟分析方法評價路面養護方案的長期經濟效益，提升設計精細化水平[5]。

1.4 加強“四新”技術應用推廣

加速“四新”技術成果轉化及應用，進一步解決典型頑固病害養護難題，以提升高效、綠色、低碳養護作業能力，形成一整套具有顯著社會、經濟、生態效益的國省道養護工程技術[6]。

2 普通國省道智慧養護工程建設理論體系

2.1 養護思想及發展目標

2.1.1 養護思想

開展普通國省道智慧養護工程既是普通國省道提質增效的內在要求，也是培育現代化公路養護產業的重要戰略引領。在普通國省道養護工程建設過程中，以數字智慧理念為引領，以改革創新為驅動，以高質量發展為主題，適應大交通流量下規模化養護新特征，依托工程建設數字化成果，構建優質可靠、規范高效、先進智能、綠色集約的智慧養護工程管理體系，逐步實現在役公路數字化，切實提升公路養護工程數字化、智慧化水平。

2.1.2 發展目標

貫徹落實《交通強國建設綱要》《數字交通“十四五”發展規劃》等文件要求，利用物聯網、云計算等技術，加快推進新技術、新材料、新模式、新理念在公路養護工程中的應用，以業務應用場景提質增效為抓手，采用集約化養護管理模式，實現公路養護管理的智能化、精細化、綠色化和高效化，推動事前、事中、事后全過程智慧管養，切實提升公路養護智能化水平。

2.2 發展原則

堅持以人為本：以便民、利民、惠民為根本原則，進一步提升路網運行效率，加強公眾出行的獲得感、幸福感和安全感。

堅持統籌集約：統籌養護工程質量、效率與安全，加強路面、橋梁養護工程集約化水平，推廣“集中養護”模式，提升路段整體養護綜合效益。

堅持創新引導：結合養護現狀，探索新技術、新材料、新設備、新工藝，加速“四新”技術成果轉化及應用，提升普通國省道綠色養護、低碳養護水平。

堅持安全可控：安全性是普通國省道養護工程建設的最重要因素，應采用智能監測、主動預警等科技手段提升公路養護安全保障能力[7]。

2.3 體系架構

由于部省級暫未印發普通國省道智慧養護工程相關指導性文件，該文根據《江蘇省“十四五”公路發展規劃》《江蘇省普通國省道養護現代化示范實施方案》以及交通運輸部《關于打造公路水運品質工程的指導意見》工作要求及適用范圍，結合江蘇省普通國省道養護工程的特點，搭建江蘇省普通國省道智慧養護工程建設體系架構，詳見表1。

全面梳理《江蘇省“十四五”公路發展規劃》《江蘇省普通國省道養護現代化示范實施方案》中關于普通國省道養護工程的相關要求，結合《關于打造公路水運品質工程的指導意見》中質量、安全及綠色環保的發展方向，建立普通國省道智慧養護工程建設理論體系，提出養護決策科學化、質量管控智能化、安全保障智慧化、管理模式集約化、養護技術綠色化的五化體系架構，詳見表2。

2.4 實現路徑

2.4.1 養護決策科學化

在養護工程前期加強智慧管養，應用路基路面結構性病害自動化檢測。加強養護方案精細設計，針對不同路段、不同病害采用不同的養護措施。基于建設、交通、養護、環境等多元數據分析，構建形成公路養護科學決策技術體系。

2.4.2 質量管控智能化

針對傳統管理模式下質量管控精細化不足問題，探索更加經濟適用的養護工程智慧工地建設，推廣質量管控系統、無人化養護技術，搭建養護工程質量智慧管控平臺，切實提高養護工程質量監管水平，提升養護工程質量水平。

2.4.3 安全保障智慧化

大力實施公路科技興安工程，加強安全防護標準化，推行安全防護設備設施工具化、定型化、裝配化，推進養護機械設備成套化、智能化，通過智能監測、主動預警等科技手段提升養護安全保障能力。

2.4.4 管理模式集約化

以“管制時間最短、交通影響最小、養護效率最高、工程質量最優、安全風險最低”為目標，創新公路養護組織模式，科學組織大流量下同一路段內多項目、多工種養護作業同步交叉實施，提升公路網養護整體作業效率和工程質量。

2.4.5 養護技術綠色化

強化綠色“四新”技術研究應用與評價，大力推進資源集約循環利用，深化路面材料再利用技術攻關，提高路面舊料再生利用效率，提升再生瀝青混合料的耐久性能。

3 普通國省道智慧養護工程實踐

3.1 項目概況

江蘇省某普通國省道采用一級公路標準，設計速度80 km/h。該養護工程以“智慧養護”為主題，以項目決策科學化、質量管控智能化、安全保障智慧化、管理模式集約化、養護技術綠色化為抓手，運用道路病害檢測機器人、質量智慧管控系統、長壽命周期路面性能觀測站等新技術，積極打造養護樣板品牌，探索推動事前、事中、事后全過程智慧管養，構建智慧養護工程體系。

3.2 主要措施

3.2.1 項目決策科學化

（1）道路病害檢測機器人。應用道路檢測機器人、探地雷達等設備對重點路段進行深度檢測，在路面表觀圖像和地下三維結構模型成像后，自動識別和統計結構內部病害，實現公路養護檢測的數字化和智能化，在“事前”實現智慧管養，指導養護方案精細設計。

（2）精細化設計。在設計過程中，結合實際病害調查及檢測情況，分段、分病害開展養護處治方案設計。其中，針對表面輕微裂縫病害密集路段采用抗裂薄層罩面處治方法；針對瀝青表面老化、磨耗嚴重路段采用表面層出新處治方法。

3.2.2 質量管控智能化

（1）質量智慧管控系統。安裝拌和站管控系統，實現混合料生產“事前預控、事中監控、事后分析”，保證瀝青混合料生產質量。升級改造現有實驗室設備，實現瀝青三大試驗（針入度、軟化點、延度試驗）數據的實時采集、上傳、自動分析處理。

在攤鋪機、壓路機上安裝了智能管控設備，實時采集攤鋪時間、位置、速度、溫度、厚度等關鍵參數，指導養護作業規范施工，提高路面攤鋪的平整度、碾壓覆蓋率和軌跡精度。

（2）無人化養護技術。開展無人集群施工，創新采用高精度數字操控、不間斷穩定施工、多級安全控制策略，實現對碾壓軌跡的精準控制，避免過壓和漏壓，保證攤鋪的均勻性、碾壓壓實度和表面的平整度，極大提高瀝青面層的施工質量。

3.2.3 安全保障智慧化

（1）智慧錐桶。大規模采用智慧錐桶劃分施工作業區域，為養護作業人員高筑生命安全堡壘。通過與高德地圖App數據平臺的無縫對接，實現施工區域定位、施工預警發布等功能，構建起人、車、路之間的及時聯系，實現有效的遠距離提前預告。

（2）鐳射安全預警裝置。應用鐳射安全預警裝置對施工區域進行預警，利用激光不分散、亮度高、投射遠等特性，在夜間有效警示過往車輛。同時可以緩解駕駛員的疲憊感，降低過往車輛在施工路段發生事故的概率。

（3）移動式監控設備。在施工現場布設360°可移動式太陽能智能監控設備，施工道路全覆蓋，實現3 km范圍內施工現場全時段無盲區的遠程監控和施工過程可視可預警可追溯等功能，大幅提升養護工程安全管理水平。

（4）養護作業人員安全預警裝備。施工人員配備智能手環、安全肩章等智能穿戴產品，實現施工現場人員的定位、感知、預警和音視頻等功能，有效保障養護施工現場人員的生命安全。

3.2.4 管理模式集約化

（1）統籌綜合養護。為有效縮短施工周期，降低施工造成的交通影響，最大程度避免重復封閉占用路面作業情況，統籌安排路面修復、橋梁預防養護及全線范圍內排水設施優化、路域環境整治提升等工作內容。

（2）長壽命周期路面性能觀測站。根據路段交通量特征，選取重載交通斷面埋設智能顆粒傳感器，開展長期數據采集分析，將常規路段修復養護與CCA抗裂磨耗層預防養護進行跟蹤對比，以此判別各技術養護效果，為新技術的進一步改進及推廣提供強有力的數據支撐。

3.2.5 養護技術綠色化

全面推廣地聚合物注漿加固技術、URP無車轍路面、CCA抗裂磨耗層、高聚物注漿技術、瀝青混凝土廠拌熱再生等綠色養護技術，大幅節約原材料消耗，提高施工效率，減少對道路交通的影響，進一步提高路面的強度和耐久性。

4 結語

該文在梳理相關政策文件的基礎上，明確了普通國省道智慧養護工程建設發展目標與原則，建立了普通國省道智慧養護工程建設理論體系，提出了養護決策科學化、質量管控智能化、安全保障智慧化、管理模式集約化、養護技術綠色化的五化體系架構，并從體系架構出發提出了相關實現路徑與具體實踐。

參考文獻

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[3]智勇， 周宏， 曹蕾， 等. 基于5G+的無人重型機械集群應用研究——以高速公路智慧養護為例[J]. 江蘇通信， 2023（3）： 16-20+24.

[4]欒斌， 于云飛， 王林. 普通國省道干線公路的養護管理研究[J]. 運輸經理世界， 2022（7）： 107-109.

[5]沙曉東， 章茜. 江蘇省普通國省道養護管理體系研究[J]. 交通世界， 2021（27）： 7-11.

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[7]陳昱. 普通國省道智慧公路建設研究與應用[J]. 智能城市， 2022（3）： 16-18.