北京市京承高速瀝青路面性能衰變規律分析

于保華，高玉梅，楊婉怡，盧兆洋，胡繼俠，鄧志坤

（1.北京首發公路養護工程有限公司，北京 102613；2.北京建筑大學，北京市城市交通基礎設施建設工程技術研究中心，北京 100044；3.中國建筑土木建設有限公司，河南 濮陽 457000；4.河南中原公路勘察設計有限公司，河南 濮陽 457000）

引言

近年來，隨著高速公路建設的逐漸完善，很多高速公路開始進入養護階段[1]。我國雖然已制定公路瀝青路面養護規范，但由于缺乏路面性能的歷史數據，對高速公路的性能衰變規律的研究依然較少[2-5]。而路面性能預測對道路養護部門來說至關重要，預測結果往往主導著養護決策的制定。在瀝青路面性能預測方面，國內外學者相繼提出了力學法、經驗法與力學經驗法[6]。美國公路與運輸協會在1993年出版的AASHTO中提出以PSI作為評價路面性能的重要評價指標[7]；國內較早的衰變預測方程由孫立軍和劉喜平[8]提出；張洪偉等[9]采用灰色模型對路面預防性養護進行了研究；孔祥杰[10]采用指數衰減模型對瀝青路面性能進行了預測，此類指數模型對瀝青路面預測具有良好的適用性。

1 路面性能指標

路面性能評價指標有路面狀況指數（PCI）、路面行駛質量指數（RQI）、路面車轍深度指數（RDI）、路面抗滑性能指數（SRI）與路面綜合評價指數（PQI）。根據《公路技術狀況評定標準》（JTG 5210—2018）要求，將京承高速公路收集到的路面性能原始數據帶入相應公式計算，可得到歷年路面性能評價指標的數據，六環高速公路歷年路面性能評價指標見表1。

表1 京承高速歷年路面性能評價指標檢測數據

2 北京市道路衰變預測模型

2.1 指數預測模型

經前期大量研究，可得到性能指標數據與路齡呈指數關系：

式中：Yt—路齡t年時的路面性能評價指標數據；Y0—預測起始年的路面性能評價指標數據；a—路面參數，反映養護狀況、交通量、路面結構對路面的影響。

2.2 京承高速衰變預測模型及精度檢驗

由于道路的齡期不同，經過不同養護處置措施的恢復率也不一樣，鑒于高速道路使用年限為15 a，養護黃金年限為一個周期內的前10 a。以北京市京承高速三期為例，根據不同數據單調遞減分布規律的差異性，選取公路路齡為2～4 a的數據進行線性回歸，得到適用于京承高速的衰變預測模型，再利用模型對后面5～8 a的路面性能數據進行預測，并與實際數據對比得到預測精度。表2為線性回歸后的預測模型；表3為模型預測精度檢驗結果。

表2 北京市京承高速有關路面性能的回歸模型

表3 京承高速使用年限與路面性能檢測和模擬

由表3與圖1可知，對于短期預測（1～2 a），模型中各路面性能指標的預測精度都能達到96%左右，而對于長期預測（3～4 a），由于路面養護帶來的影響，使得預測精度降低，但也能達到91%以上，證明此模型具備很高的精度。對于養護決策最為重要的兩個指標，模型預測PCI值的精度在93%左右，模型預測RQI的精度在98%以上。對于剩下的指標，由于連續幾年養護的影響，模型預測RDI值的精度在91%左右，SRI的預測精度在93%左右，PQI的預測精度在95%以上。因此，模型可以較好地預測各項路面性能的發展規律，為養護決策的制定提供精確地指導。

圖1 京承高速衰變預測模型各指標殘差檢驗對比

3 結語

（1）根據京承高速歷年路面性能數據，建立了關于PCI、RQI、RDI、SRI與PQI五種路面性能指標的回歸模型，擬合精度較好，都在91%以上，具有較高的關聯度。（2）利用回歸模型對目標高速路面性能各項評價指標進行預測，并將預測值與實際測量值對比，發現京承高速衰變預測模型的預測精度均高于91%，證明此模型用于路面性能預測效果良好，可為養護決策的制定提供精確指導。