高速公路路面養(yǎng)護(hù)科學(xué)管理實(shí)現(xiàn)路徑

文 / 紹興市高速公路運(yùn)營(yíng)管理有限公司 徐行 馬智煒 南京道潤(rùn)交通科技有限公司 黃舒文 李小鵬

高速公路路面養(yǎng)護(hù)管理是一項(xiàng)體量大、難度高、社會(huì)責(zé)任大的工作。本文通過(guò)結(jié)合多年高速公路養(yǎng)護(hù)管理工作的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，提出了通過(guò)建立大數(shù)據(jù)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，進(jìn)而開(kāi)展精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析、評(píng)估，最終形成科學(xué)的養(yǎng)護(hù)決策的方法，是實(shí)現(xiàn)高速公路路面養(yǎng)護(hù)科學(xué)管理的一條可靠路徑。

概述

高速公路作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施，是物流客流運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈。我國(guó)自1993年京津唐高速通車(chē)以來(lái)，經(jīng)歷了數(shù)輪大基建的快速發(fā)展，目前總里程已超13萬(wàn)公里。由于其具有流量大、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、車(chē)速快、養(yǎng)護(hù)施工難度大等特點(diǎn)，因此給廣大的高速公路養(yǎng)護(hù)管理者帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。路面設(shè)計(jì)壽命為15年，養(yǎng)護(hù)體量大，消耗大量資源能源，如果沒(méi)有科學(xué)的養(yǎng)護(hù)管理手段，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。本文依據(jù)養(yǎng)護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)，分析了實(shí)現(xiàn)高速公路路面養(yǎng)護(hù)科學(xué)管理的方法路徑。

圖1 數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成

建立路面養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

高速公路路面養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的組成

高速公路路面養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)主要包括靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩部分，靜態(tài)數(shù)據(jù)主要為建設(shè)期數(shù)據(jù)，包括：路面結(jié)構(gòu)、材料、路段劃分、路線線型、施工單位、橋涵、隧道等。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要包括各年度檢測(cè)數(shù)據(jù)、歷年度養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)、交通量、氣候環(huán)境數(shù)據(jù)等。這些數(shù)據(jù)都是路面使用性能重要的影響因素，應(yīng)盡可能完善地收集上述數(shù)據(jù)，并整理歸檔，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的布局應(yīng)清晰合理，應(yīng)采取分層多線程架構(gòu)，縮小單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)體量，方便算法運(yùn)轉(zhuǎn)快速調(diào)用數(shù)據(jù)，使之具備為后期養(yǎng)護(hù)決策數(shù)據(jù)調(diào)用的條件。

路面養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的構(gòu)成

通過(guò)數(shù)據(jù)的收集，即可逐步設(shè)計(jì)建設(shè)為養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。其基本構(gòu)成可以包括基礎(chǔ)設(shè)施的管理、日常養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)流程的管理、養(yǎng)護(hù)決策與方案管理等。

基礎(chǔ)設(shè)施管理應(yīng)包括高速公路各個(gè)方面，如路基、路面、橋梁、隧道、護(hù)欄、機(jī)電設(shè)備、收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等，對(duì)上述門(mén)類(lèi)的信息能做到增、刪、改、查，并具備地圖展示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。

日常養(yǎng)護(hù)全業(yè)務(wù)流程通常包括巡查、任務(wù)下派、審核、維修、驗(yàn)收、計(jì)量、抽檢、考核等步驟，其管理在于從制度和責(zé)任劃分的角度出發(fā)，將日常養(yǎng)護(hù)的全套業(yè)務(wù)流程信息化、無(wú)紙化，并做到數(shù)據(jù)留檔、操作留痕，方便隨時(shí)進(jìn)行查閱，厘清責(zé)任。通過(guò)日常養(yǎng)護(hù)開(kāi)展的情況，可快速了解當(dāng)前路面的病害情況、空間分布，迅速找到病害嚴(yán)重、集中的路段。日常養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)也應(yīng)能夠同步進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)。

養(yǎng)護(hù)決策與方案管理。在上述數(shù)據(jù)和功能模塊的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立養(yǎng)護(hù)決策模型，即通過(guò)設(shè)定闕值，輸入必要的參數(shù)和邊界條件，按照既定的養(yǎng)護(hù)目標(biāo)要求，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)方案的科學(xué)決策。

路面養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)

系統(tǒng)建成后，重點(diǎn)在于各年度的系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)更新。系統(tǒng)維護(hù)需要每年保證服務(wù)器的運(yùn)行穩(wěn)定，修復(fù)各類(lèi)bug，設(shè)置容災(zāi)方案保證數(shù)據(jù)庫(kù)的安全。每年度路面需要全面開(kāi)展檢測(cè)工作，制定檢測(cè)規(guī)程，規(guī)范相應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)采集各年度的檢測(cè)數(shù)據(jù)，交通量、氣候環(huán)境、養(yǎng)護(hù)工程等相關(guān)的數(shù)據(jù)，并及時(shí)更新，數(shù)據(jù)入庫(kù)前必須對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)判和校核，對(duì)嚴(yán)重失真、無(wú)效的數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，完成上述操作后方可入庫(kù)，為系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析和方案決策提供土壤。

科學(xué)的數(shù)據(jù)分析與養(yǎng)護(hù)方案的制定

依托系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，對(duì)各項(xiàng)路面養(yǎng)護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分析，并以此指導(dǎo)制定科學(xué)的養(yǎng)護(hù)方案。

交通量與軸載

交通量與軸載情況，反應(yīng)路面的荷載狀況。因此可以按照不同的交通斷面，分別計(jì)算交通量，劃分交通等級(jí)、客貨比，以及軸載分布情況，明確高速公路各路段承受的交通荷載的水平。

養(yǎng)護(hù)歷史

依據(jù)日常養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，可分析出高頻次養(yǎng)護(hù)的具體路段和高頻次出現(xiàn)的各類(lèi)病害，針對(duì)性的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，便于提出解決方案。分析大中修養(yǎng)護(hù)路段，對(duì)維修的頻率、頻次、采用技術(shù)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，重點(diǎn)分析反復(fù)維修路段，根據(jù)情況分析技術(shù)方案采用的合理性。

路面性能

根據(jù)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，分析路面各項(xiàng)性能指標(biāo)的變化趨勢(shì)，包括車(chē)轍、平整度、破損等，分析各路段歷年性能的變化情況，尋找存在劣化加速、數(shù)據(jù)異常的路段，以此作為重點(diǎn)分析對(duì)象。

方案決策

結(jié)合養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案的分析結(jié)果和路面性能分析情況，開(kāi)展養(yǎng)護(hù)方案決策。根據(jù)各養(yǎng)護(hù)技術(shù)的技術(shù)原理、適用范圍、造價(jià)等因素，與路面病害、性能數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行匹配，選擇造價(jià)合理、針對(duì)性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)的技術(shù)方案作為初選方案。綜合施工單位能力水平，考慮施工便捷性，道路重要程度、總預(yù)算限制等因素，對(duì)初選方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，形成最終決策方案。

養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目效益后評(píng)估的重要性

路面養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目通常規(guī)模較大，投資金額高，因此，對(duì)路面養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的實(shí)施效益進(jìn)行“回頭看”就顯得十分有必要性。養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目效益后評(píng)估主要分為經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益兩部分

經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益需考量的指標(biāo)包括：投資規(guī)模、養(yǎng)護(hù)里程、性能恢復(fù)水平、預(yù)期壽命等。在投資規(guī)模一定的情況下，養(yǎng)護(hù)里程數(shù)量、性能的恢復(fù)水平與預(yù)期壽命越長(zhǎng)，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)效益越出色。通過(guò)該項(xiàng)評(píng)估取得各養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，以此來(lái)評(píng)估該效益的高低，并且對(duì)今后養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的把握和養(yǎng)護(hù)技術(shù)的選擇具有非常有益的參考。在路面性能出現(xiàn)衰減，在適宜的時(shí)機(jī)選擇小代價(jià)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)手段，將得到路面壽命的極大延長(zhǎng)，尋找并貼近這個(gè)“最佳時(shí)機(jī)”是養(yǎng)護(hù)管理者需要追求的目標(biāo)。

社會(huì)效益

社會(huì)效益考量的指標(biāo)包括：工期、對(duì)周邊環(huán)境的影響（植被破壞、路面標(biāo)高改變、排水）、噪聲、揚(yáng)塵、污染、交通占道與擁堵情況、能耗、排放、資源消耗等。在當(dāng)前碳達(dá)峰、碳中和的背景下，綠水青山就是金山銀山的理念深入人心，對(duì)社會(huì)效益的考量越發(fā)重要，在滿足經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對(duì)社會(huì)效益綜合考慮，取得相應(yīng)的指標(biāo)，對(duì)養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目在技術(shù)選擇上具有重要的意義。

結(jié)論與展望

1.對(duì)實(shí)現(xiàn)高速公路路面養(yǎng)護(hù)科學(xué)管理具有重要的意義。高速公路路面養(yǎng)護(hù)面廣量大，耗費(fèi)大量資金，養(yǎng)護(hù)工作的科學(xué)管理必須依托信息化高效手段來(lái)實(shí)現(xiàn)，可通過(guò)建立路面養(yǎng)護(hù)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)、開(kāi)展數(shù)據(jù)分析、科學(xué)制定養(yǎng)護(hù)方案、進(jìn)行養(yǎng)護(hù)效益后評(píng)估這一路徑，反復(fù)循環(huán)驗(yàn)證并調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)科學(xué)管理。

2.對(duì)交通量、養(yǎng)護(hù)歷史、路面性能等數(shù)據(jù)的深入分析和挖掘，對(duì)尋找目標(biāo)養(yǎng)護(hù)路段和選擇合適的養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案至關(guān)重要。現(xiàn)階段，管理單位應(yīng)重視大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的分析與人工分析相結(jié)合的方法，科學(xué)診斷路面情況。

3.已實(shí)施完的養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目，應(yīng)對(duì)其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益開(kāi)展后評(píng)估，取得各類(lèi)技術(shù)的投入產(chǎn)出比、適用范圍和經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)等，評(píng)估結(jié)果反饋于方案決策過(guò)程中，將更有利于管理者獲得更為科學(xué)的養(yǎng)護(hù)方案。