高速公路路面管理系統(tǒng)研究

朱賀賢

(山西省交通新技術(shù)發(fā)展有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，高速公路已經(jīng)成為我國公路的主骨架，對我國交通運輸?shù)陌l(fā)展有重要的推動作用。但部分高速公路的路面性能隨著交通量的增加逐漸降低，亟需進行路面養(yǎng)護管理。為了改變原有的高速公路養(yǎng)護管理模式，同時保證高速公路的通行效能，需要從全方位考慮制定一套有效的高速公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)，既能滿足現(xiàn)階段路面養(yǎng)護的需求，又能實現(xiàn)路面性能評價和預測，為路面養(yǎng)護制定方案和預估資金，達到優(yōu)化路面養(yǎng)護管理的效果。

本文將綜合性地探討現(xiàn)行各路面管理系統(tǒng)，并針對性地提出相關(guān)建議，以推動路面管理系統(tǒng)的科學性、綜合性發(fā)展。

1 高速公路路面管理系統(tǒng)概論

1.1 路面管理系統(tǒng)

路面是重要的工程結(jié)構(gòu)物。路面的使用性能以及其養(yǎng)護管理對交通運輸、路面養(yǎng)護管理的實用效果有直接關(guān)系。路面管理系統(tǒng)(Pavement Management System，PMS)通過運用適當?shù)姆椒?，幫助路面養(yǎng)護管理者對路面進行養(yǎng)護維修做出最優(yōu)選擇。

1.2 高速公路路面管理系統(tǒng)的內(nèi)容

路面管理系統(tǒng)的工作主要有四部分：規(guī)劃上，收集路面資料并做分析和評價，制定養(yǎng)護方案，做出養(yǎng)護資金預算；設(shè)計上，采集數(shù)據(jù)提出優(yōu)選方案；施工上，編制計劃并控制施工質(zhì)量；養(yǎng)護上，監(jiān)測道路狀況，分析并提出養(yǎng)護計劃。使用專項養(yǎng)護資金，通過公路養(yǎng)護管理的實施，實現(xiàn)路面在使用壽命內(nèi)保持良好的使用性能。簡而言之，路面管理系統(tǒng)即在特定標準和限制之下，通過制定和對比不同種類的路面養(yǎng)護方案，為道路管理者選擇其中費用-效果最優(yōu)的方案。

路面管理系統(tǒng)分為網(wǎng)級和項目級路面管理系統(tǒng)，其針對目標、結(jié)構(gòu)和作用都有所不同。

2 高速公路路面管理系統(tǒng)的基本理論

路面管理系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，模型管理系統(tǒng)，前方圖像管理系統(tǒng)，地理信息管理系統(tǒng)，養(yǎng)護決策管理系統(tǒng)，日常養(yǎng)護管理系統(tǒng)。

模型管理系統(tǒng)是為滿足不同路面狀況的養(yǎng)護需求，針對不用狀態(tài)路面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，建立模型，并通過模型參數(shù)管理系統(tǒng)對模型中的參數(shù)進行標定。前方圖像管理系統(tǒng)主要是對行駛車輛前方的圖像進行管理。高速公路地理信息系統(tǒng)指的是通過建立高速公路信息數(shù)據(jù)庫與地理信息系統(tǒng)之間的關(guān)系，將高速公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和決策結(jié)果以數(shù)字地圖的形式作出分析、統(tǒng)計、匯總和顯示。為了能夠選定最佳的養(yǎng)護方案，需運用路面養(yǎng)護決策系統(tǒng)，從技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面對不同的養(yǎng)護方案作出分析比較。

3 路面管理系統(tǒng)研究方法及類型

3.1 基于GIS的路面管理系統(tǒng)

基于GIS的路面管理系統(tǒng)是針對水泥混凝土路面和瀝青路面等路面建立的路面管理系統(tǒng)，其結(jié)合了路面管理技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)以及HDM-4模型。系統(tǒng)的建立主要基于壽命周期成本分析框架，且該框架也是系統(tǒng)中用于經(jīng)濟分析的方法。

3.2 基于LCCA的路面管理系統(tǒng)

全壽命期費用分析(Life Cycle Cost Analysis，簡稱LCCA)指的是在整個過程中比較不同方案的初期建設(shè)費用、后期養(yǎng)護費用和建設(shè)養(yǎng)護過程中產(chǎn)生的其他費用，并分析建設(shè)養(yǎng)護對環(huán)境的影響。在進行全壽命期費用分析(LCCA)時，首先要確定分析過程的時間、級別、范圍等，然后要確定分析的影響因素和參數(shù)，最后要進行分析和對分析結(jié)果的說明。

3.3 基于.NET的路面管理系統(tǒng)

高速公路路面管理系統(tǒng)面向局域網(wǎng)用戶，采用的模式為客戶機或者服務(wù)器。使用的設(shè)備主要有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、微機、路由器和打印機等。該路面管理系統(tǒng)將MS.NET技術(shù)作為平臺，運用C語言對系統(tǒng)軟件進行開發(fā)，并將企業(yè)級控件作為一種技術(shù)實現(xiàn)了分析和結(jié)果的輸出。

4 路面管理系統(tǒng)存在的問題及改進措施

4.1 路面管理系統(tǒng)中存在的問題

路面管理系統(tǒng)中根據(jù)道路條件選用最優(yōu)模型，還需要在后期做出進一步的研究。路面性能的不同參數(shù)之間不具有對比性。路面管理系統(tǒng)有一個最大的不足，即不能對同一養(yǎng)護路段不同養(yǎng)護策略對應(yīng)的全壽命周期費用進行比較。

路面管理系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分是系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)方面存在的主要問題為：(1)軟件種類較多，每種系統(tǒng)軟件與檢測設(shè)備是唯一匹配關(guān)系，不同系統(tǒng)均不具有兼容性；(2)路面性能分析評價、養(yǎng)護策略制定、養(yǎng)護投資分析等模塊的功能相對較弱，建立的養(yǎng)護管理模型較簡單，系統(tǒng)軟件的實際應(yīng)用率較低。(3)目前路面管理系統(tǒng)缺乏對路面性能的動態(tài)監(jiān)控和管理。

4.2 路面管理系統(tǒng)的改進對策

綜合方面：為了滿足不同路面狀況、不同交通量下的路面養(yǎng)護管理需求，首先組合一條不同路面狀況和不同交通量的新路，然后開發(fā)出一個能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟最優(yōu)的定期養(yǎng)護矩陣，根據(jù)不同時間段路面狀況條件以及交通量的變化，制定定期養(yǎng)護方案，并逐步實現(xiàn)國內(nèi)組裝及國產(chǎn)化，同時以測試為目的的相關(guān)研究也在進行，并實現(xiàn)了市場化的推廣。路面管理系統(tǒng)中，通過高科技手段，實現(xiàn)了對路面的使用性能的檢測、評價、決策和預測，提出在特定的時間，對特定的路段進行養(yǎng)護維修，實現(xiàn)科學養(yǎng)護和經(jīng)濟最優(yōu)的效果。

軟件方面：制定一套管理系統(tǒng)，能夠滿足實際需求，且功能模塊齊全、數(shù)據(jù)兼容。(1)提高系統(tǒng)的兼容性和共通性：在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)出新的系統(tǒng)，保證不同系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的兼容以及對已有檢測設(shè)備的可用。(2)優(yōu)化路面養(yǎng)護科學決策的核心模塊，對我國現(xiàn)有的管理養(yǎng)護單位的養(yǎng)護理念、養(yǎng)護方法等進行修正。(3)實現(xiàn)智能化應(yīng)用拓展，通過對先進智能技術(shù)的引用，實現(xiàn)養(yǎng)護路面實施聯(lián)動和可視化管理。(4)實現(xiàn)系統(tǒng)界面人性化，對系統(tǒng)界面進行優(yōu)化改進，使得界面更加符合人的思路和習慣，滿足養(yǎng)護管理人員的操作需求。(5)提供定制服務(wù)和跟蹤服務(wù)。針對不同的養(yǎng)護管理單位的不同需求，提供系統(tǒng)訂制服務(wù)，同時跟蹤系統(tǒng)的后續(xù)使用，實現(xiàn)服務(wù)保障。

5 結(jié) 論

路面管理系統(tǒng)的研究、應(yīng)用及推廣是一個長期且復雜的過程。現(xiàn)階段路面管理系統(tǒng)的問題主要有：軟件系統(tǒng)和技術(shù)的應(yīng)用問題、機構(gòu)組成問題、系統(tǒng)推廣應(yīng)用問題以及新技術(shù)、新方法的創(chuàng)新問題等。隨著國家的發(fā)展的進步，計算機技術(shù)、GIS技術(shù)、自動識別與檢驗技術(shù)等的出現(xiàn)，將計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用到路面管理系統(tǒng)中，使得路面性能評價更加合理、科學，路面狀況變化預測更加可靠、準確，優(yōu)化了路面管理系統(tǒng)，提高了管理養(yǎng)護部門人員的工作效率和養(yǎng)護決策的準確性。