淺談路面管理系統

(重慶交通大學 重慶 400074)

一、路面管理系統簡介及背景

(一)路面管理系統定義

路面管理系統(PMS)是以實踐經驗為基礎，包含了路面行駛質量、損壞狀況、結構的力學反映、行駛安全性以及路面材料的疲勞、變形、開裂、老化特性等情況，針對路面進行技術經濟分析的快捷工具，以指導實現資源配置最優、技術較合理、造價較低的目的。

(二)國外系統研發和使用背景

國外公路路面管理技術的探索研究始于上世紀70年代初期的美國和加拿大。在結束了大規模的公路建設熱潮后，美國隨之面臨的是如何對已形成的路網體系進行有效科學的養護和管理，尤其是在汽車工業發展帶來的巨大車流量下如何更好地保持和延長現有公路的使用壽命。對此，公路技術人員開始研究對公路技術狀況進行科學的檢測，建立規范的數據庫，并依據對各類數據的科學分析和判斷形成準確的公路技術狀況評價，通過具體的參照標準提供優先的公路養護和改建方案。而這一決策過程的實現全部建立在計算機平臺的軟件分析上，于是產生了最初的公路路面管理系統。但在實際使用過程中，公路管理部門意識到公路養護需要從省際和城市路網系統的各個項目進行通盤考慮，于是在最初簡單提供路面損壞信息和養護對策的系統基礎上，道路研究人員和開發者又作了進一步完善，逐步形成了集合數據庫管理、養護計劃、路網項目計劃以及項目級設計和分析的綜合管理系統，進一步優化養護和改建模型，從而在公路養護資金投入和效果產出上獲得更高的性價。

美國森市路面管理系統根據使用地區的路網特征主要以瀝青混凝土路面為設計管理對象，將年均勻日交通量與交通指數、加展厚度、養護修復歷史資料、以撓度值代表路面構造能力、路面服務才能作為鑒定參數。森市路面管理系統包括四部分：第一部分為破壞調查輸入，主要考慮龜裂、疏松與縱向、橫向裂痕等破壞項目，將各項破壞嚴峻性分為輕、中、重三個等級；第二部分為路面狀況計算，具體根據破壞等級的不同破壞百分比及嚴峻水平所查得的扣減分數扣減；第三部分為養護優先順序，依計算所得的效益成本比決議優先次序；第四部分為數據輸出，包括路段資料輸沒查詢、路面調查資料查詢、歷史維修資料查詢、路面破壞狀況排序結果查詢輸出以及維修路段及維修方法輸出查詢。

澳大利亞RTA-NSW路面管理系統為聚集多元模塊化的路面管理系統，系統架構具體分為CMIS建立路網材料、NOS評估路網標準、TNOS和網絡破壞模式、CMIS處置路網道路狀況、TFNOS評估路網維修成本。分別由路況管理信息系統(包含查詢道路、橋梁、隧道狀況，針對路網所選路段、橋梁、隧道等進行統計分，比擬其間的變更和差別，計算改良路網績效不同方案，評估路況較差路段)、財務估算網絡最優化系統(基于輔助決策管理方及專家猜測特定的服務標準請求，計算路網維修預算或成本)、養護程序最優化系統(通過程序的模塊化對公路路面養護預算及程序錦進行安排，最大限度發揮資金使用效益)、敘路登錄系統(主要在系統進行分析時提供所需資料支撐)四部分構成。英國CHART路面管理系統開發于1980年，調查項目包括TRRL縱斷面平坦度或恬靜度。系統功能包括地位圖、路面斷面、路面破壞外形、路面破損評估、維修工法及維修區間位置、破壞評估與對應工法統計圖等。

(三)國內系統研發和使用背景

我國公路路面養護管理系統的研究和應用始于上世紀80年代，1985年，遼寧省率先在營口地區引進使用了英國開發的瀝青路面養護管理系統。隨后，湖南省根據本省實際情況開發了自己的路面養護管理系統。此后，全國部分省份逐步進行了路面養護系統的研發和推廣。1988年，我國引入了世界銀行的公路養護標準模型，并在云南省進行了試點應用，開始了公路養護領域的經濟分析研究。“七五”國家重點攻關期間，我國建立了自己的路面管理系統。總的來看，上世紀40、50年代，公路路面管理主要依靠目測結果,根據路面損壞嚴重程度來制定養護和大修的形式、范圍，并提出養護決策方案和程序。到了上世紀50年代末和60年代初，逐步研發投入路面平整度儀、彎沉檢測儀以及摩阻儀測量路面等設備對公路技術狀況進行檢測，有目標地收集各項資料，結合人工觀測的結果，對公路路面養護大中修提供預測和方案。再后來，到70年代時全國各省市很多公路養護管理部門逐步認識到，單純地依靠目測結果進行公路養護以不能滿足公路發展需求，必須通過新的測量手段，并結合系統工程的方法，通過計算機對公路基礎數據和檢測數據進行存儲、分析和處理，按照系統程序和參數設定，自動生成科學、合理、有可操作性的公路養護方案，為公路管理部門提供養護決策參考。

二、路面管理系統的組成

為了準確了解整個公路網的破損情況，道路工作者通過長期的試驗、觀測,制定了路面性能的評價方法、評價標準、檢測設備及方法，并且逐步建立了路面各項性能的預測模型，然后利用經濟分析的手段，將有限的養護資金合理的分配到路網中最需要改建或養護的地方，力求將路網的整體服務水平保持。在盡可能好的水平將這各個方面通過計算機加以表達和管理，就形成了路面管理系統。綜合的路面管理系統從功能上劃分一般由數據采集系統、數據庫管理系統、網級系統和項目級系統四個部分組。

(一)數據采集系統

路面管理系統決策的依據是大量、精確的數據信息。數據信息的取得依賴高效、快速的檢測設備,以用于采集公路幾何、路面破損、平整度、彎沉、摩擦系數、交通量、車速和重等數據。

(二)數據庫管理系統

數據庫管理系統一般由路網參照系統、數據文件和數據管理三個部分組成。為了對路網各項數據進行有效的管理，需要建立路網參照系統。參照系統由各類不同形式的編碼組成、其中路網由道路組成，道路又由路段組成，給道路和路段分別編上不同的編碼，從而使不同的數據存放在不同的層次上。數據庫一般包含四大類，即幾何屬性、路面狀況、交通量和路面養護歷史數據。數據庫一般具有以下一些功能：數據編輯打印、數據檢索查詢、數據統計分析、為網級系統提供決策數據、為項目級系統提供工程分析數據。

(三)網級路面管理系統

利用數據庫中的數據信息，通過路面狀況評價、路面使用性能預測、道路使用者費用預測、養護方案效益分析和優化決策，網級系統將實現：路網當前使用性能評價、路網未來養護需求分析、路網車速預測和評價、路面養護水平(標準)優化分析、養護預算優化分配、養護投資敏感性及風險分析、新建和改建項目投資效益分析。在路面使用性能評價模塊中，網級系統將給出當前路網各項評價指標的評價結果；養護需求分析模塊提供路網未來路面大中修養護的時間、費用、地點和方案；車速預測評價模塊是從行駛質量評價角度分析預測路網在將來的變化情況，為道路改、擴建提供依據；養護水平(標準)優化分析模塊則給道路養護工程師提供達到要求的養護水平所需要的最小投資；養護預算優化分配模塊將分析不同投資水平給路網帶來的變化，建立投資水平與路況的關系，用以確定最佳的路網投資方案和計劃；養護敏感性及風險分析模塊提供了分析推遲或提前養護對路面使用性能、養護費用和用戶費用影響的功能。路面管理系統的分析決策一般以路網不變更路線為前提條件。

(四)項目級路面管理系統

項目級系統的主要目的是補強設計方案優化分析和罩面方案選擇。當路面強度不足時，項目級系統可以根據相應的設計規范進行路面補強設計，建立可選方案，在對各可選方案進行經濟效益分析，確定經濟效益最佳的方案。