基于路面養護管理系統的衍生方向研究

付英文，陳 丹

(1.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070；2.北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京 100000)

0 引 言

隨著計算機技術的快速發展，人工智能、大數據和5G等技術正在越來越多地應用到現實的生活中，路面養護管理系統也是應運而生比較有代表性的成果，而當前道路交通領域炙手可熱的便是自動駕駛汽車。2018年特斯拉超級工程決定在上海投資建廠，特斯拉工程不僅在電動汽車方面取得重要成果，在自動駕駛技術方面也得到重點關注。而中國百度的無人駕駛汽車也在努力實現商用，各種智能交通、智能駕駛方面的正在蓬勃發展。

但是，目前自動駕駛汽車在平面多集中在依靠智能計算、圖形計算、監控裝置等多種技術相協同上，可以使電腦在沒有人類主管控制下自動安全地運行車輛。在眾多的考慮因素中，路面層面較多考慮是路面行駛車輛的避讓和交通標志的識別，并沒有考慮道路狀況的影響，即沒有所行駛路面狀況的好壞對行駛車速和行駛舒適性的影響。自動駕駛汽車在實現“車—車—人—物”交流的同時，卻是在假定路面是在理想環境下的狀況，而實際中卻路面卻并非完美狀況，道路在自然環境下也受到多方面影響，很難對路面的實際情況做出評價，進而使自動駕駛系統得到認知。與此同時，路面養護管理系統是近年在公路領域出現的一項具有深遠意義的研究成果。它利用科學的分析理論、系統分析的方法和計算機運算手段，為養護和管理部門提供分析，能夠全面地描述路面能夠提供的服務水平。其對瀝青路面的描述可以用眾多的指標衡量，對路面的即時狀態能夠描述和預測，這正是自動駕駛汽車所缺乏的。

1 自動駕駛汽車與瀝青路面養護指標的關系

1.1 自動駕駛汽車發展中的缺點

自動駕駛汽車在結合計算機技術、信息技術和控制技術的基礎上不斷完善和發展，但道路作為汽車行駛的載體，必然會對自動駕駛汽車的產生影響。目前自動駕駛的研究發展多集中在汽車的自動控制和識別方面。現實情況中道路的使用狀況卻隨著時間的變化而變化，在車載和自然環境的作用下影響，道路發生病害和損傷，如果不考慮到路面真實狀態對汽車行駛的影響，那自動駕駛技術必然會得到極差體驗。

從表1自動駕駛汽車的發展可以很明顯地看出，眾多的研究者將重點放到道路交通情況，包括路上車輛，路上車速，路上行人等，很明顯沒有考慮到駕駛人員或者承載貨物的舒適性。按照目前的自動駕駛理論，同樣交通條件下，當路面車輛較少時，行駛速度可以增大，但路面狀況的好壞卻沒被考慮在內。如果路面較差，同樣形式速度就會受到路面波動效果的影響，行駛感受就會很差。

表1 自動駕駛技術國內外發展狀況對比

1.2 路面養護管理系統的優點

在《高速公路養護質量檢評方法》中對我國公路瀝青路面的特點和病害，建立瀝青路面養護管理系統，該系統可以對路面使用情況進行詳細量化描述。量化后的路面養護管理數據能夠對瀝青路面的使用情況進行預測和管理，使道路的管理與計算機技術相結合，在養護管理數據存儲和處理的過程中對路面的使用性能進行評價。目前國內外公路養護管理系統一般從路面結構、功能性能、承載能力、安全性能等方面來進行描述評價，相應的使用不同的指標來描述評價(路面破損狀況PCI、行駛質量RQI、強度PSSI及安全SRI)。

綜上所述，路面養護管理指標對瀝青路面的真實狀況進行了詳細全面地描述，對瀝青路面的路用性能有跟蹤調查和預測的功能，可以精確到米的單位，這正是路面自動駕駛技術的在道路影響上的缺點。利用路面養護數據，將路面定位到具體位置，既可以得到該位置的路面詳細信息狀況(坑槽、車轍等)，對自動駕駛行車速度進行修正，進而為自動駕駛的車輛提供更加好的體驗。

2 路面養護管理系統指標對自動駕駛速度的修正

利用路面養護管理系統中的數據對自動駕駛車輛進行速度調節修正是對自動駕駛的進一步補充和完善，對自動駕駛的發展有著一定的作用。

2.1 實測路面養護管理指標變化對行駛速度的影響

為了說明路面養護管理系統指標在自動駕駛中的應用，本文選取臨長(湖南到長沙)高速公路中的一段養護數據進行分析，2003年到2007年的指標數據見表2。

表2 臨長高速公路某段各指標評價值

從路面養護管系統指標數據變化可以看出，隨著路面使用年限的增加，變化程度PSSI>RQI>SRI>PCI>RRD。而從眾多學者的研究資料中也可以知，車轍和坑槽對汽車的行駛速度有著巨大的影響，結合實測路面的指數的變化情況，可以在計算路面計算指數時增大車轍和坑槽的占比，進而得到可以應用到自動自動駕駛的路面養護管理系統的指標。

2.2 基于路面養護管理系統的自動駕駛影響指數的確定

路面質量指數(PQI，Pavement quality index)是綜合各種瀝青路面養護管理指標按比例求得的，本文可以類似的原理，指標在車速影響指標的前后順序得到相關的權重占比，得到自動駕駛路面質量指數(APQI，Autopilot pavement quality index)。PQI的計算公式如(式1)所示，經過修正的APQI見表3。

表3 基于自動駕駛系統的PQI指標權重系數

PQI =WPCI×PCI+WPSSI×PSSI+WRQI×RQI+WSRI×SRI

(式1)

式中：WPCI-PCI/PQI比重；WPSSI-PSSI/PQI比重；WRQI-RQI/PQI比重；WSRI-SRI/PQI比重。

經過對影響自動駕駛車輛的影響因素的統計和分析可以看出，PCI值對路面駕駛的影響比較大，在進行自動駕駛時，對行駛速度和行駛效果影響比較大。

3 結 論

(1)路面養護管理系統數據可以很好地彌補自動駕駛技術系統中沒有考慮道路實際情況的缺點，豐富了道路自動駕駛的技術的發展。利用路面養護管理系統的優越性，能更加準確描述路面的真實狀態，為自動駕駛的舒適性提供了更加有利的保障。

(2)經過對基于路面養護管理系統數據的整理，得到適用于自動駕駛車輛的路面狀況指標，信息化的路面狀況指標可以使自動駕駛系統在考慮到具體路段路面狀況下做出具體調整。對于舒適駕駛體驗的提升有著一定的促進作用。

(3)經過修正的路面養護管理系統的路面指標中，經過對影響自動駕駛車輛的影響因素的統計和分析可以看出，PCI值對路面駕駛的影響比較大，在進行自動駕駛時，對行駛速度和行駛效果影響比較大。