農村公路養護決策智能化思路

文 浙江交通科學研究院 張煥炯 中國公路學會養護與管理分會 黃超超

科學合理的養護決策是提升農村公路養護績效和養護水平的關鍵環節。為助推行業“建好”“管好”“護好”“運營好”農村公路，筆者借助構建智能決策支持系統的相關思想方法，根據系統最優化決策的相關理論，并結合當前我國農村公路養護的實際情況，提出了一種養護決策智能化實現途徑和系統架構，有利于提高農村公路的養護信息化和智能化水平。

養護決策的重要性

隨著農村公路逐漸由“建好”向“管好”“護好”“運營好”的方向推進，養護管理的重要性愈發凸顯。早在2015年、2016年，交通運輸部就明確提出，要平穩有序地推進農村公路養護專業化進程，同時圍繞“因地制宜、經濟實用、綠色環保、安全耐久”的原則，建立了與道路所屬區域環境、氣候和地質等特點相適應的農村公路養護技術規范體系，進一步提升了農村公路養護管理質量。

根據《農村公路中長期發展綱要》，2035年我國農村公路總里程穩定在500萬公里左右。田文國 攝

由于我國農村公路等級相對較低，且分布廣泛，受所屬區域地理、地質條件等因素影響較大，在采用新技術、新材料、新工藝、新設備，提升農村公路養護專業化、規范化、信息化、機械化和智能化等方面的探索不足，加之農村公路養護資金長期投入不足、傳統的“重建設、輕管養”等觀念普遍存在，農村公路距離“四好”的要求還有很大的差距。

除此之外，在農村公路的整個養護實施過程中，具體環節之間互相脫節，也是影響養護績效的重要原因。農村公路的養護過程可以分為申請、決策、實施和驗收恢復四個主要環節，其中申請養護的前提是道路存在病害，因此會涉及病害的識別和檢測；決策主要是對發現的病害做出是否需要養護修復的具體判斷；實施則是按照養護決策要求開展具體施工；驗收恢復是對已完工的養護工程進行驗收，驗收合格后，修復路段方可重新投入使用。

通過深入分析上述四個環節，不難發現，養護決策是整個養護實施過程的關鍵環節，它不僅上承道路的病害識別和養護申請，還會在精準判別病害程度的基礎上，做出是否實施養護施工的決策，并對養護施工的周期、規模、養護方案優化等有一個較全面的預測。但在實際中，由于養護決策不及時、不到位等原因引發的各類養護問題比比皆是，且養護決策的科學與否已成為制約農村公路養護績效提升的重要原因。因此，從養護決策智能化的角度入手，分析提升養護績效的具體方法，成為了一個需要重視的課題。

養護決策的現存問題

導致農村公路養護績效相對較差的原因是多方面的，目前已有大量學者對其進行了研究分析。在筆者看來，從養護過程中的各具體環節出發，分析養護績效相對較低的原因，不失為一條新路徑。從養護決策環節看，影響養護績效的因素主要包括：養護決策相對滯后，實施的養護預案與工程實際需求存在較大差異。其中，農村公路的智能化決策水平不高，大部分還需要依靠人工分析決策，是造成當前養護決策主觀性較強、科學合理性不足，且決策相對滯后的主要原因，而養護決策滯后則會引發工期壓縮、長期影響車輛通行等一系列問題；做出的養護決策（主要指養護預案）與實際情況差異較大，不僅會阻礙養護施工的正常推進，還會因資金、材料、人力、工具投入等原因，影響養護施工的整體質量，為后期運營留下安全隱患。

在某種意義上，路面養護就是發現病害、處理病害、恢復路面健康狀態的過程。

具體到實際工作中，一家養護單位往往會負責多條（段）公路的養護工作，同一時間段內可能會收到多條病害報告、多個養護請求，因而很難在短時間內基于“全局最優”原則做出精確的養護決策安排。如此一來，很容易錯失病害養護的最佳時機，進而降低公路養護績效。筆者認為，以上種種問題，都可以直接或間接地歸結為養護決策的有效性和科學性不足所致。

事實上，養護決策環節處理不當，或相應的信息化、智能化技術支撐不足，都會影響農村公路的養護績效。養護決策的本質不僅是結合給定條件做出最優化判斷的過程，也是一個面向未來養護施工開展最優化預測的過程。因此，借助相關的信息處理技術，構建基于多因素、多條件、多目標的農村公路養護決策體系，實現養護決策的精準化判別和預測，是農村公路養護決策智能化的發展方向，也是提升農村公路養護質量和水平的基礎保障。

養環節護上決承具策體病害的感知和檢測，下啟養護工程的具體實施，是整個養護實施過程的關鍵環節。

智能化決策系統架構

由于養護決策環節上承具體病害的感知和檢測，下啟養護工程的具體實施，中間還涉及到多個養護工程的合理安排，因而需要打造一套可統籌考慮多種條件、可實現多步驟操作、可根據實際情況動態調整策略的養護決策智能化系統。

基于此，筆者借助決策支持系統（DSS：decision supporting system），尤其是智能決策支持系統（IDSS：intelligent decision supporting system）構建的相關思想方法，對養護決策的智能化實現進行了系統設置，進而可形成基于信息化和智能化的養護決策系統，系統架構如圖1所示。

由圖1可知，農村公路的養護決策智能化實現系統，至少包含3個具體的判別決策環節：針對病害報告，精確分析病害的危害程度，并將其與閾值相比較，獲得具體的判別結論；對已被判定需要養護的病害路段，根據病害的危害程度、對道路的通行能力的影響等多個條件，進行賦值處理，并根據賦值的大小進行排序；對已排序的需要養護的病害路段，根據已有的病害特征分析，對養護工程實施期間所需的資金、材料、人力、養護工具等進行預案處理，并較精準地預估工程的具體周期，以確保相關聯環節間的無縫對接。此外，養護決策過程中還要盡可能避免其他因素干擾，為后續的養護施工監控和管理提供具體支撐和保障。

圖1 養護決策智能化實現系統架構

關于如何充分運用典型病害處治經驗，一種較好的方法是依據行業專家提出的系統理論，搭建病害案例數據庫（包含養護實施預案），在制定新病害路段的養護實施預案時，先與數據庫中已有的典型案例進行對比，然后選擇相似度最高的已養護案例作為參考，并在此基礎上結合實際作出適當調整，進而形成具體的、針對性較強的病害養護實施預案。如此循環往復，迭代優化，逐步構建起豐富、龐大的養護實施預案數據庫，助力養護決策高效化、精準化。

智能化決策工作步驟

上文提出的養護決策智能化實現系統，不僅能較充分地應用道路病害的識別檢測成果，還能依據農村公路養護的相關法規、標準、規范等要求，結合道路附近的環境、氣候等具體條件，對養護決策進行優化處理，以獲得待養護項目的最優化配置預案，包含養護的具體資金、工程量、人力配備、時間安排等，為農村公路養護工作高質量開展提供有力保障。

目前，我國農村公路總里程已經突破435萬公里，具備條件的鄉鎮和建制村通硬化路、通客車目標全面實現。

結合圖1，在獲得病害識別檢測結果的基礎上，該決策系統的關鍵工作步驟可歸納為：首先，在深入分析病害特征，統籌考慮相關養護標準、規則的基礎上，確定具體的閾值條件，以便對檢測到的病害做出是否需要養護修復的判別；其次，進一步分析被判定為需要養護的病害路段的相關信息，對需要養護的病害事件庫進行緊急程度排序，以便按照優先級做好病害養護施工前的各項準備工作；再次，對需要實施養護施工的病害路段進行養護預案設計，細化養護施工所需的資金、材料、人力、工具、工期等內容，確保養護施工各環節的順利開展；最后，對具體的養護預案進行必要的優化，進而形成具有最佳養護績效的個案，使之成為下一次養護個案預案選比的參照對象。

養護決策智能化實現系統，可統籌考慮多種條件、可實現多步驟操作、可根據實際情況動態調整策略，有助于農村公路養護工作高質量開展。

該系統的一系列功能實現可大致歸納為四個方面：在較全面感知檢測病害的基礎上，能實現養護決策的精準判別，從而避免了需要養護但沒被判斷為養護和不需要養護但被判斷為養護的情況發生；對于多個需要養護的病害，能夠通過排序的方式，解決當前養護決策中相對無序的問題，而這種基于綜合因素的待養護排序，能極大提升農村公路的養護績效，發揮智能化決策的優勢；基于多條件的養護預案設計，通過積極支持養護進程中的人力、物力和時間的統籌安排，能較好地解決盲目開展養護作業的弊病；隨著成功案例的不斷增加，系統還能迭代優化、自我完善，助力養護決策更高效。

文中所述的養護決策智能化實現系統是從公路養護的各環節出發，通過借助相關信息技術，對養護流程進行梳理和再造后形成的，能夠有效提升養護的信息化和智能化水平。