CPMS系統中養護決策模型在新疆的應用

摘 要：公路資產管理系統（China Pavement Management System，Cpms）是交通運輸部公路科學研究院公路養護管理研究中心在國家重點科技攻關項目和國家重點新技術推廣項目。為我國國省干線及高速公路研究開發的一套科學的養護分析方法與軟件平臺。可實現路況信息管理、評定公路技術狀況、養護分析決策、管理日常養護、中長期養護計劃和年度養護計劃的制定等，目前已在全國范圍內推廣應用，新疆在引入了該管理系統以后，為道路大中修以及預防性養護提供了理論依據和決策平臺。

關鍵詞：CPMS；養護方案；決策分析；模型

1 前言

路面養護分析主要目的是依據各項路況指標的評定結果（PCI-破損狀況指數、RQI-行駛質量指數、RDI-車轍深度指數、SRI-抗滑性能指數、PSSI-結構強度指數）、公路技術等級和交通量等因素分析。在沒有資金等限制條件的情況下，根據管理部門設定的年度養護標準、路面目前及未來幾年內的養護需求及費用需求，在不同的投資水準對路面技術狀況有不同影響下，根據固定的資金規模，通過優化分配方案，提出合理的養護計劃建議。

道路養護方案分析的流程如下：

（1）確定路面技術狀況各項指標（RQI、PCI、SRI、RDI、PSSI）的養護標準；（2）將低于養護標準的路段，列入到需要進一步分析的養護計劃路段候選；（3）進一步分析候選路段路況各項指標的技術水平，綜合考慮路段交通量、公路技術等級等因素，分析確定該路段是否需要實施大中修或者預防性養護；（4）對于計劃實施的大中修路段，依據養護決策模型來確定具體的養護方案或養護措施；（5）根據典型養護措施的單價測算不同大中修養護方案的估算費用，并依據路況、交通量、道路等級等因素來確定不同項目的養護優先級；（6）若有資金限制，則根據優先級從高到低進行養護項目的甄選，未選中的路段則改為日常預防性養護；（7）匯總統計路面養護的里程和費用。

圖1 路況檢測決策流程

2 養護質量標準

路面管理系統（CPMS）中對養護的標準定義是：為了方便和路面技術指標預測值或者實測值進行比對而設定的某一個特定的數值。當路面技術指標預測值或者實測值超出特定值時，就會產生養護需求。即當道路使用性能退化到一定程度或者低于既定的養護標準時，就需要考慮對其進行維修、養護，以恢復或者保持路面的使用性能。

養護指標的高低，會直接影響路面的養護工期，會間接的影響到路面的維修養護里程及相關費用。養護指標的高低取決于經濟狀況、道路等級、技術要求等因素，是一個較為敏感的指標。較高的養護指標將使路面處置的時間提前，從而使路面使用性能能夠維持在相對較高的水平上；相反，養護周期不斷延長，路面的平均使用性能不斷下降，會造成養護費用的增加和全壽命周期成本費用的增加。

路面養護指標可以分為“理想標準”以及“最低標準”。“理想標準”是指道路能夠實現安全、快速、舒適和經濟所需的目標養護狀態。“最低標準”則指路面在不同狀態下能夠勉強維持通車的最低基本要求。

在設置養護標準的具體值時，一般我們會斟酌以下幾個因素：（1）公路的類型以及等級：一般來說較高等級的公路通常會設置相對較高的養護標準；（2）養護政策以及可用的資源：對于養護預算比較富余的地區，可以適當的設置較高的養護標準，從而可以達到較好的養護水準，相反則需要適當調低某些養護指標；（3）路網級別的的綜合管養狀況：對于整體技術狀況較好的路網，可適當提高養護標準，而對于管養狀況普遍較差的路網，則可以采用相對低一些的養護標準，否則容易造成養護資金及物資需求過大，反而違背了按“輕重緩急”進行養護的決策原則。

3 性能預測模型

路面性能預測是進行多年路網需求分析和公路投資效益分析的基礎。影響路面狀況變化的因素很多，如路面結構、交通量、材料性質、施工水平、環境因素等。國內外的研究表明，就某一地區而言，其施工水平、材料性質、狀況、氣候與環境等因素對路面的性能影響則是比較固定的。因此，在CPMS路面管理系統中，考慮了四種主要影響因素，包括路面結構、交通量、路齡、上年的路況水平。建立模型時，針對不同的路面結構形式、交通量狀況，分別建立各自特定的使用性能預測模型。

利用歷史數據通過回歸方法建立性能預測模型是最為常用的一種預測模型建立方法，但這種方法使用的前提是存在大量的歷史數據。在缺乏歷史數據的情況下，專家經驗法也是建立性能預測模型的一種可行方法。國內外的很多研究顯示路面的路面性能的衰減分為三個階段，即早期、中期和晚期，而在每個不同階段內，路面技術狀況的衰變速度大致保持不變。因此通過對當地養護專家的問卷調查確定路面性預測曲線中不同階段的起終點參數值，即可建立路面的分階段折線性性能預測模型。

4 養護對策模型

建立、建全養護決策模型的目的是依據道路的交通量、公路等級以及技術狀況等信息，選擇經濟合理的大中修方案或養護措施，完成道路的養護方案決策。依據《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ073.1-2001）、《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ073.2-2001）、《公路養護技術規范》（JTG H10-2009）中相關內容的技術要求，結合新疆養護專家以及基層管養單位的經驗以及當地較為常用的成熟養護方案，利用CPMS中RDModels分析模塊分別建立瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面的養護決策模型，如圖3、圖4所示。

5 結束語

在公路養護的日常管理中，養護方案的決策者務必了解當前及后面若干年限內道路的養護需求，以及養護資金的投入方式和投入的時間。利用CPMS系統對路面某一特定狀況下的養護需求進行技術分析，包括制定年度需要實施大中修養護的里程和養護費用。

養護需求分析的第一步是確定養護標準。養護標準的高低直接影響道路大中修的里程和基本造價。因此，合適的養護標準對于制定經濟合理的養護計劃具有非常重要的意義。在確定國省干線公路路面養護標準時，還需考慮以下一些因素：

（1）規范技術要求。隨著我國公路建設和養護水平的不斷提高，道路用戶對公路的服務水平也提出了更高的要求，交通運輸部在2007年底頒發《公路技術狀況評定標準》（JTG H20-2007），根據我國路網技術狀況的現狀，對原有的公路技術狀況評價模型進行了改進和修正。自2010年1月1日起實施的《公路養護技術規范》（JTG H10-2009），在吸收了目前在公路養護工作中各地已經應用成熟的技術和經驗，也明確提出了適用于全國一般水平的公路養護標準。

根據《公路養護技術規范》，路面中修的養護標準為：在滿足強度要求的前提下，一級公路PCI=80或RQI=80，二級及以下公路的PCI=70或RQI=70，低于這個標準即需要進行罩面工程或采取個別指標的單獨處治措施；規范中同時要求，在路面結構強度不滿足要求的情況下，即路面結構強度指數PSSI為中等及以下時，應該采取道路大修，路基補強措施來提高道路的基本承載能力。

（2）養護資金情況。養護資金充足的情況下，可制定較高的養護標準，有效提升路面使用性能，延長路面大修的周期，在公路運營全壽命周期內的總養護費用反而會降低；養護資金不足的情況下，制定過高的養護標準將產生過大的養護需求，有限的資金無法支持，養護計劃缺乏指導意義。

參考文獻

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作者簡介：任魯杰，男，漢族，祖籍山東省平度市，出生于1984年10月，工程師，本科學歷，在讀工程碩士，從事路橋勘察設計、道路養護大中修設計、交工檢測工作8年。