公路養護管理科學決策的現狀和問題

■ 文｜中交基礎設施養護集團有限公司 楊書仁

從1984年引進英國的PMS系統開始，我國公路養護管理系統研究和應用歷時40載，雖然多數省份或地區均建立了公路養護管理系統，但仍存在一系列實際問題，例如：養護科學決策應用重量輕效，尚未形成科學決策的完整考核體系；養護科學決策缺乏統一的行業標準、規范，各類決策系統的適用性缺少衡量標準及效果驗證；養護資金計劃安排存在”頭痛醫頭，腳痛醫腳”的現象，投入有限、養護效果差強人意；養護決策主觀性強，與檢測數據脫節，養護科學決策體系尚未完全建立，科學決策應用覆蓋面較低；上下級單位間網絡信息溝通不暢，信息報送消耗大，效率不高，養護計劃依據不充分；貫徹全壽命周期理念動力不足，主動性不夠、能力有限；各類養護管理系統種類繁雜、功能單一、信息割裂、實際應用率低等，這些問題已經成為我國公路養護科學決策發展的主要困擾。為此，建立一套高效的公路養護管理決策體系，提高養護管理的效率和智能化、信息化水平，成為公路養護科學決策發展的重點工作。

國道242線貴州錦屏縣半坡公路文化驛站路段 曹時紅 攝

/ 養護管理決策的發展歷程及現狀/

國外道路養護管理決策

國外道路養護管理決策體系是由道路養護管理系統逐步發展而來，主要經歷三個階段。

20世紀60年代末至70年代初 1966年，美國全國公路研究計劃（NCHRP）首次提出了路面養護管理系統的概念。在干線道路網基本形成之后，西方發達國家將道路發展的重點由大規模建設轉為養護與管理。隨著大量路面損壞的出現，面對有限的養護資金，養護管理人員遇到了道路網養護項目科學篩選、養護費用優化分配和養護項目全壽命分析設計等一系列前所未有的復雜問題。如何準確了解道路網使用性能、如何實施路面技術狀況客觀評價、如何科學地預測道路網的養護需求、用怎樣的方法把有限的養護資金分配到最需要養護的路段上等問題，直接影響著資金使用效率及養護效果。

在關注路面損壞檢測技術和檢測設備的同時，西方發達國家研究了路面使用性能評價方法、評價技術和評價標準。在此基礎上，通過路面長期使用性能觀測，探索了路面損壞影響因素和路面損壞規律，建立了路面長期性能預測模型。根據系統工程的理論，開發了路面養護分析決策模型、養護資金優化分配模型。利用工程經濟原理，研究開發了道路養護投資效益分析技術與方法?；陴B護分析理論、方法與技術，北美國家在20世紀先后提出路面養護管理系統PMS（Pavement Management System）概念，并通過計算機技術實現了道路網評價、性能預測、需求分析、養護項目排序和優化決策，開發形成了最早用于網級路面養護輔助決策的系統。

20世紀70年代后期至80年代中期 美國和加拿大約有35個州（?。┙ǔ闪寺访骛B護管理系統。

截至20世紀80年代末期，不斷完善的PMS系統已被公路管理部門采納作為政府決策確定養護對策的必備程序，一旦決策結果形成后，如果需要更改，則需要拿出充足的證據證明新方案的科學有效性，在此期間產生了許多以PMS為經營主體的科技公司，協助政府或工程企業完成路面養護管理和決策工作。

20世紀90年代至今 20世紀90年代個人電腦技術的發展及普及，使計算機輔助規范化管理成為一種趨勢，對路面養護全過程管理的需求越來越旺盛，一些延伸的與日常養護管理工作相關的應用系統也成為路面養護管理系統的重要組成部分。

20世紀90年代初，全美國50個州都已建成和實施了路面養護管理系統，并受“冰茶法案”影響開始推廣適用于中小城鎮的路面養護管理系統。

發展至今，道路養護管理系統已在美國、加拿大、澳大利亞、日本等發達國家和地區廣泛應用。部分非洲、南美洲和東南亞的發展中國家也在世界銀行、國際道路協會等機構的幫助下，開始建立和實施符合本國國情的道路養護管理系統。如今，國外有影響力的路面養護管理系統，包括世界銀行組織開發的HDM、英國開發的UKPMS及美國開發的道路路面養護管理系統ROADCARE等。英國還通過立法將UKPMS分析結果作為國家路網監控和申請道路養護預算的基本依據。

表1 國外主要路面養護管理系統特點

貴州省天黃高速 曹時紅 攝

綜上所述，部分發達國家的道路養護決策體系主要有三方面特點。

首先，美歐發達國家道路養護管理決策系統建設起步早、發展成熟，早已形成了“路網評價、性能預測、需求分析、養護項目排序和優化決策”的完整框架結構。通過軟件與自動化檢測設備的無縫對接，以及數據圖像信息采集技術、處理技術、激光錄像技術、地理信息技術的應用，智能化道路分析系統能夠準確定量評估道路的結構破損和功能破損程度，基本實現了自動化、高速化、精確化。

其次，以世界銀行制定的道路設計和養護信息系統(HDM-IV)為代表，道路養護管理系統的各種模型功能齊全（主要包括信息管理、系統分析、資金分配和管理、計劃安排與報告），各種預測技術（馬爾可夫模型、殘存曲線模型、灰色理論、人工神經網絡）、決策技術（決策樹、排序法、線性規劃、動態規劃、遺傳算法、專家系統、網絡優化方法）等較為成熟。

最后，美國大多數地區將道路養護管理決策系統出具的決策方案作為下一年度制定預算的最主要依據，把養護方案受人為因素影的響降到最低。英國通過立法將UKPMS分析結果作為國家路網監控和申請道路養護預算的基本依據。這些都為道路養護管理決策系統的應用及完善提供了良好的基礎。

國內公路養護管理系統

國內公路養護管理系統的發展主要經歷了三個階段。

起步階段 我國公路養護管理系統的研究始于1984年。原交通部于1984年引進英國的PMS系統，并在遼寧營口進行試點，這是我國公路養護管理系統研究和應用的開始。1988年，原交通部在云南引進了世界銀行的HDMIII道路養護標準模型，成為我國在公路養護領域開展經濟分析研究的先例，研究成果為干線公路路面評價養護系統（Chinese Pavement Management System，簡稱CPMS）提供了方法和經驗。

表2 我國公路養護管理系統加速發展階段成果

加速發展階段 “七五”到“九五”期間，是我國公路養護管理系統的加速發展階段。

深入發展階段 近年來，我國公路養護管理系統開始由傳統統計分析向智能化、可視化、科學化的方向發展。在交通運輸部系統管理軟件之外，許多科研機構、高校與各省份養護部門也開發了不同類型的公路養護管理系統，主要融合了現代通訊技術、自動采集技術、GIS地理信息技術、可視化展示技術的業務，部分軟件還提供了決策及服務平臺。

/ 國內公路養護決策體系存在的問題/

2016年6月，交通運輸部正式印發了《“十三五”公路養護管理發展綱要》，明確指出“推進養護轉型，推行養護決策科學化。推動自動化快速檢測技術應用，探索建立以公路病害為導向的回溯機制，分析性能衰減規律和病害成因，逐步完善行業監管制度和技術措施。推進養護決策支撐信息系統建設，推廣普及科學決策技術，科學制定養護投資計劃，合理選用養護技術方案”的要求，國內已有或正在開發的公路養護管理系統達20余種，多數省份或地區的公路管理部門均建立了本地區的公路養護管理系統。但是，在公路養護管理實踐中真正做到科學決策的系統較少，主要存在兩方面問題。

表3 我國典型省份公路養護管理平臺及功能

管理層面

行業主管部門推行預防性養護，倡導科學化養護決策，這些養護理念正在逐步深入人心。自2021年起，養護科學決策列入了“國家公路網技術狀況監測”，是其中一項重要檢查內容。但由于缺乏統一、規范、可量化的養護科學決策效果評價體系，評價更多停留在是否具有科學決策機制和相關應用上，無法科學、準確地評價養護科學決策的實際效果，一些地方更是存在入庫項目與決策結果脫離的情況。

交通資產管理單位的養護科學決策成果應用動力不足，主動性不足。全壽命周期成本理念與現行機制之間未能形成有效互動，考核體系未能與基于全壽命周期成本的相關業績結合，設計、施工、管養相互割裂，未能形成有效的聯動，被動養護多，主動養護不足，養護計劃主觀性依然較強。

雖然管理人員建設系統的熱情高，但缺乏統一的建設標準。這導致管理人員期待系統功能全面，并能滿足大量需求，卻不能及時充分地理解決策模型。一旦系統正式部署，在尚未建立使用效果監督考核機制的情況下，管理人員將無法跟蹤調查、對比分析系統的使用效果。這就意味著系統的功能和有關理論無法得到持續的優化與完善。

此外，養護科學決策缺乏行業標準指導。雖然，2021年5月發布的《公路養護決策技術規程》（T/CECS G：M10-01-2020）針對決策過程及方法作出了相關規定，但未能給出技術狀況預測模型的具體形成方法，養護科學決策的瓶頸問題未能得到解決。

技術層面

我國公路養護管理決策系統起步較晚，理論基礎薄弱，且缺乏規范、完整、有效的歷史數據歸集。缺乏對路面狀況的動態管理，使路面使用性能評價和長期性能研究與養護管理決策之間的聯系不緊密，養護決策具有較強的主觀性，以經驗決策的現象普遍存在。

國內研究人員對決策模型及資金分析優化問題的基本研究工作不充分，研究課題急于求成。養護科學決策最核心的是要搞清楚不同條件下設施的技術狀況衰變規律，而這需要長期的跟蹤研究和數據積累。國外此類研究項目的周期較長，有的甚至長達20年之久，而國內的各類課題研究周期一般為3年至5年，研究的樣本數量也難以覆蓋不同的自然條件和工程差異，現有路面使用性能預測模型大多是基于少量局部區域路面數據統計形成的代數模型，這其中雖然也有應用模糊理論、灰色理論的預測模型，但應用較少。鑒于以上原因，按照現有性能預測方法難以準確把握不同地域、不同條件路面技術狀況衰變的長期規律。

目前，已開發的公路養護管理系統種類繁雜，各套系統相互獨立，缺乏統一的數據標準，不同系統相互割裂，交互共享困難，造成大量的人力、物力浪費，不能滿足公路養護管理部門資源共享的需求。同時，數據獲取、更新機制和技術等方面的許多問題還沒有解決，必要的數據標準規范尚未建立。

現階段，我國公路養護管理系統的開發單位主要有3類，公路行業高校及科研院所、軟件公司、公路管理部門。然而從國外的成熟經驗來看，由大型咨詢公司開發的軟件在行業中應用最為廣泛，其主要原因是大型咨詢公司在技術力量、市場定位等方面均占有絕對優勢。我國自然地理環境復雜多變，路用材料地區特點明顯，由于未能組織覆蓋全域和不同條件的廣泛研究，使得現有成果碎片化問題突出，難以形成全國性試用的行業標準。與此同時，基于不同需求開發的各類管理系統由于出發點和視角的差異，也很難覆蓋管理層和使用者的不同需求，這也成為推廣應用的主要不利因素。

此外，我國公路養護決策分析對社會總成本關注不夠，研究道路使用性能時對使用者的成本影響研究不足，社會總成本在養護決策系統中的實際應用情況更少。在綠色發展理念成為主要關注點的當下，節能、環保、綠色、高效正逐步成為高質量發展的主旋律，這方面的實用性成果應引起足夠重視。

/ 解決當前問題的建議/

針對國內公路養護科學決策的現狀和存在的問題，需要廣泛思考解決途徑。

管理層面的建議

堅持以列入“國家公路網技術狀況監測”的養護科學決策為導向，建立統一、可量化的評價體系，加強對養護科學決策實施效果的檢查，逐步建立起在保證公路基礎設施技術狀況滿足規范及行業管理要求的前提下，全壽命周期成本最優、社會效益最佳的年度考核機制，廣泛制定科學有效的公路中長期養護規劃及養護資金管理方案。通過逐年落實，分步修正，做到科學決策效果在實際應用中可驗證。以養護規劃的科學合理性、養護計劃的實際符合性、模型修正的時效性為檢查要點，加以量化，從而讓行業監管在養護科學決策中起到價值導向作用。

制定全行業統一的系統建設及數據標準，打通養護底層數據的壁壘，強化產業數字化的同時，通過底層數據無害化處理，實現行業數據共享，發揮數據的最大價值，并通過其實現不同地域、不同條件、不同結構組成、不同材料條件下的預測與決策模型建設，廣泛應用于不同場景，最大限度地實現數據價值，完成從產業數字化到數字產業化的轉變。

具備上述條件后，行業主管部門應主導、組織編寫具有廣泛參與度和廣泛適用性的公路養護決策相關技術標準及行業規章，使養護科學決策有據可循，有法可依。

技術層面的建議

設立全國廣泛參與的研究項目，在大數據積累和共享的基礎上開展公路路面、橋梁、隧道等技術狀況和使用性能衰變規律的長期研究，建立基于統一數據源且適用于不同條件的預測、決策模型族群，為相關規范的編制積累素材和基礎。

建立基于統一數據標準和系統架構，且既適應行業管理又滿足基層養管需要的養護管理綜合服務數據平臺及應用系統；構建基于《規范》的系統建設機制，采用集中開發的大數據分析模型，在數據積累、匯聚的同時，努力實現養護智慧化；采用分層建設、數據共享、橫向可交流、豎向能貫通的統一原則，開發全網通用的數字化公路養護管理平臺。

利用行業大數據的優勢，開展基于不同公路使用性能下的社會成本綜合分析。在分析過程中，可綜合道路技術狀況、服務指數、時間成本、燃油消耗、車輛磨損等數據，找出其相互作用的規律，建立交通因素影響下的社會成本模型，在設施維護成本與社會成本之間找出最佳結合點，形成綠色、節能、環保、高效的公路養護經濟模型，從而反向指導養護技術規范中公路技術狀況指標的修訂，使其更加經濟合理，最大限度節約社會資源。

綜上所述，目前國內養護科學化決策依然處在起步階段，其推廣應用需要良好的政策環境、科學的考核機制、扎實的理論基礎、實用的技術研究成果、深入人心的理念和落實科學決策的決心。建立完整可行、經濟合理的公路養護決策體系并非一夕之功，需要通過長期不懈的努力逐步實現。