對建立項目級路面管理系統(tǒng)的研究

吳 迪

（重慶交通大學土木工程學院，重慶 400074）

0 引言

對于小型的區(qū)域來說，將老化路面維護和修復到可用水平可能需要非常高的價格。雖然成本是不可避免的，但是可以通過及時、適當和有效的維護和修復策略來降低成本。路面管理系統(tǒng)能夠以經濟有效的方式幫助資金有限的區(qū)域解決公眾對道路狀況的高度期望。路面管理系統(tǒng)是一套工具或方法，可幫助決策者找到最佳方法，使路面在給定的時間間隔內維持令人滿意的狀態(tài)。各機構使用路面管理系統(tǒng)作為規(guī)劃工具，以確定維護路面網絡的成本效益，并確定實現該目標所需的資金。

一個好的路面管理系統(tǒng)需要有關道路系統(tǒng)的可靠信息，當前和預測的路面狀況以及開發(fā)路面管理策略的工程師和預算分析師之間的協(xié)同水平。該研究旨在提高路面保護的知識，將實用技術傳授給當地機構，并促進小型區(qū)域使用路面管理系統(tǒng)。

1 路面管理系統(tǒng)

路面管理系統(tǒng)可以定義為收集、分析、維護和報告路面數據的過程，以幫助決策者確定最佳的維護和修復計劃。

第一階段涉及利用地理信息系統(tǒng)（GIS）地圖和與路面相關的其他信息開發(fā)數據庫。近幾年來，由于地理信息系統(tǒng)的廣泛引用，研究者逐漸發(fā)現GIS 應用到里面管理系統(tǒng)中的潛力與廣闊前景。由孫立軍主持的基于GIS 的城市道路管理系統(tǒng)，在實現基本的道路管理及分析功能的基礎上，數據管理部分通過GIS 功能實現了數據的可視化管理，使得系統(tǒng)軟件交互性增強。

階段二開發(fā)路面狀況預測模型。該過程從選擇適當的條件指標或指標開始，包括遇險類型、數量和嚴重程度。根據實地調查，駕車測量或在人行道上行走評估路面狀況。預測路面狀況的通常做法是將道路路段按屬性分組為類型組，并為每個類型組開發(fā)預測模型。

在第三階段，維護和修復計劃是基于成本、長期目標、優(yōu)先評級、優(yōu)先考慮的具體部分和預算約束。首先，應確定基于不同路面類型的維護和修復處理和單位成本。

2 建立項目級路面管理系統(tǒng)

2.1 GIS 地圖的創(chuàng)建

創(chuàng)建精確的GIS 地圖是小型區(qū)域在開發(fā)路面管理系統(tǒng)數據庫時必須完成的首要任務。 GIS 可以用于基本的地圖管理，公路管理部]可借助地圖進行公路管理。根據GIS 在路面系統(tǒng)中的功能實現，可以總結出基于GIS 的路面管理系統(tǒng)使傳統(tǒng)的路面管理系統(tǒng)發(fā)生了如下轉變：

1.對數據采集方面的轉變；GIS 的數據采集項包括空間數據和屬性數據?？臻g數據可通過野外測量、遙感、數字化等技術手段獲得的地圖信息，以電子地圖的形式存儲到數據庫中。

2.對數據庫結構的改變；由于GIS 的空間數據的特殊性，一般對系統(tǒng)的空間數據和屬性數據采用分開管理的方式。對空間數據的管理采用基于拓撲數據模型的文件管理方式，使之符合基于空間要素的查詢、分析和輸出；對屬性數據的管理仍采用關系型數據庫。

3.對模型庫的改變：基于GIS 的路面管理系統(tǒng)，在評價、預測、訣策模型中可以考慮空間地理位置之間的相互關系和相互影響。例如在訣策分析中，一個路段或單元的領近區(qū)域的養(yǎng)護對策的選擇。

2.2 庫存數據收集

地方機構通常缺乏足夠的數據項目或將數據項目存儲在不同的來源中。因此，數據可用性是小型區(qū)域開發(fā)路面管理系統(tǒng)數據庫的第二大挑戰(zhàn)。

路面管理系統(tǒng)的有效性在很大程度上取決于正在使用的數據。除了流量還需要收集路面管理系統(tǒng)數據庫的兩種類型的數據：庫存和條件。庫存數據包括路面類型、路面結構、路面厚度、路面年齡、功能類別、路段長度、路段寬度、車道使用、車道數量、車道寬度、肩型、肩寬、管轄權等信息。建議定期收集路面狀況以記錄隨著時間的變化，從而有助于路面評估。當地機構需要決定將要收集的數據量、質量和類型，同時還要考慮所需的成本和數據分析水平。

2.3 路面性能建模

基于路面路段的類型組開發(fā)路面鋪裝模型，因為單個路面路段的多年數據不可用。假設具有相似特征的路面部分具有類似的惡化趨勢，因此將其分組為類型組。地方機構可以開發(fā)他們自己的路面類別，或者參考一個可靠的來源，如規(guī)范中來查找路面類型組的定義。

3 維護和修復計劃的建議

道路維護和修復通常是預算中包含的最大支出之一。規(guī)劃路面維護和修復項目是路面管理的重要組成部分。維護和修復通過在路面結構中增加現有層來增強路面結構或功能從而提高路面性能、乘坐舒適度并延長使用壽命。一般來說，根據范圍和策略分為四類處理方法：局部維修、局部預防、整體預防和主要處理。

1.局部臨時性維護和修復（裂縫密封和修補）適用于臨界PCI 以下的道路，以維持安全狀態(tài)，直到需要大量的維護和修復處理。

2.局部預防性維護和修復適用于臨界PCI 以上的路面，以減緩其惡化。

3.整個路面部分均采用全密封預防性維護和修復，如碎片密封或漿料密封。

4.主要維護和修復，例如軋機和覆蓋層或重建，應用于臨界PCI 以上或以下的整個部分，以糾正或改善其當前狀況。

維護和修復計劃建議中最常用的方法是優(yōu)先模型和優(yōu)化模型。在優(yōu)先模式中，優(yōu)先級按排名排序；然后，維護和修復根據其優(yōu)先級分配到路段。優(yōu)化模型的目標是最大化整體性能或最小化總成本，其中變量指示維護和修復處理。

4 結論

一個典型的路面管理系統(tǒng)的開發(fā)由三個主要部分組成：數據庫開發(fā)、路面預測建模和維護和修復建議。對于那些希望利用該系統(tǒng)有效管理路面資產的小型地方機構來說，每個因素都會帶來一定的挑戰(zhàn)。對于某些區(qū)域，建立路面管理系統(tǒng)數據庫最關鍵的挑戰(zhàn)是缺乏準確的GIS 地圖和詳細的路面屬性。本文闡述了如何從其他地圖來源收集、編輯和驗證GIS 地圖。缺少的數據可以從現場調查、其他可用數據源或插補方法中收集。

成功預測未來路面狀況的關鍵在于對路面進行分類，去除異常觀測值，并采用適當的方法，如基于邊界的方法。定制的優(yōu)先級和靈活性應納入小型區(qū)域的多年維護和修復計劃，以幫助它滿足當地區(qū)域的特定需求而不會影響其目標。