基于路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的衍生方向研究

付英文，陳 丹

(1.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150070；2.北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京 100000)

0 引 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能、大數(shù)據(jù)和5G等技術(shù)正在越來越多地應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)的生活中，路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)也是應(yīng)運(yùn)而生比較有代表性的成果，而當(dāng)前道路交通領(lǐng)域炙手可熱的便是自動(dòng)駕駛汽車。2018年特斯拉超級工程決定在上海投資建廠，特斯拉工程不僅在電動(dòng)汽車方面取得重要成果，在自動(dòng)駕駛技術(shù)方面也得到重點(diǎn)關(guān)注。而中國百度的無人駕駛汽車也在努力實(shí)現(xiàn)商用，各種智能交通、智能駕駛方面的正在蓬勃發(fā)展。

但是，目前自動(dòng)駕駛汽車在平面多集中在依靠智能計(jì)算、圖形計(jì)算、監(jiān)控裝置等多種技術(shù)相協(xié)同上，可以使電腦在沒有人類主管控制下自動(dòng)安全地運(yùn)行車輛。在眾多的考慮因素中，路面層面較多考慮是路面行駛車輛的避讓和交通標(biāo)志的識(shí)別，并沒有考慮道路狀況的影響，即沒有所行駛路面狀況的好壞對行駛車速和行駛舒適性的影響。自動(dòng)駕駛汽車在實(shí)現(xiàn)“車—車—人—物”交流的同時(shí)，卻是在假定路面是在理想環(huán)境下的狀況，而實(shí)際中卻路面卻并非完美狀況，道路在自然環(huán)境下也受到多方面影響，很難對路面的實(shí)際情況做出評價(jià)，進(jìn)而使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)得到認(rèn)知。與此同時(shí)，路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)是近年在公路領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義的研究成果。它利用科學(xué)的分析理論、系統(tǒng)分析的方法和計(jì)算機(jī)運(yùn)算手段，為養(yǎng)護(hù)和管理部門提供分析，能夠全面地描述路面能夠提供的服務(wù)水平。其對瀝青路面的描述可以用眾多的指標(biāo)衡量，對路面的即時(shí)狀態(tài)能夠描述和預(yù)測，這正是自動(dòng)駕駛汽車所缺乏的。

1 自動(dòng)駕駛汽車與瀝青路面養(yǎng)護(hù)指標(biāo)的關(guān)系

1.1 自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展中的缺點(diǎn)

自動(dòng)駕駛汽車在結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷完善和發(fā)展，但道路作為汽車行駛的載體，必然會(huì)對自動(dòng)駕駛汽車的產(chǎn)生影響。目前自動(dòng)駕駛的研究發(fā)展多集中在汽車的自動(dòng)控制和識(shí)別方面?，F(xiàn)實(shí)情況中道路的使用狀況卻隨著時(shí)間的變化而變化，在車載和自然環(huán)境的作用下影響，道路發(fā)生病害和損傷，如果不考慮到路面真實(shí)狀態(tài)對汽車行駛的影響，那自動(dòng)駕駛技術(shù)必然會(huì)得到極差體驗(yàn)。

從表1自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展可以很明顯地看出，眾多的研究者將重點(diǎn)放到道路交通情況，包括路上車輛，路上車速，路上行人等，很明顯沒有考慮到駕駛?cè)藛T或者承載貨物的舒適性。按照目前的自動(dòng)駕駛理論，同樣交通條件下，當(dāng)路面車輛較少時(shí)，行駛速度可以增大，但路面狀況的好壞卻沒被考慮在內(nèi)。如果路面較差，同樣形式速度就會(huì)受到路面波動(dòng)效果的影響，行駛感受就會(huì)很差。

表1 自動(dòng)駕駛技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r對比

1.2 路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

在《高速公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢評方法》中對我國公路瀝青路面的特點(diǎn)和病害，建立瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對路面使用情況進(jìn)行詳細(xì)量化描述。量化后的路面養(yǎng)護(hù)管理數(shù)據(jù)能夠?qū)r青路面的使用情況進(jìn)行預(yù)測和管理，使道路的管理與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，在養(yǎng)護(hù)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的過程中對路面的使用性能進(jìn)行評價(jià)。目前國內(nèi)外公路養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)一般從路面結(jié)構(gòu)、功能性能、承載能力、安全性能等方面來進(jìn)行描述評價(jià)，相應(yīng)的使用不同的指標(biāo)來描述評價(jià)(路面破損狀況PCI、行駛質(zhì)量RQI、強(qiáng)度PSSI及安全SRI)。

綜上所述，路面養(yǎng)護(hù)管理指標(biāo)對瀝青路面的真實(shí)狀況進(jìn)行了詳細(xì)全面地描述，對瀝青路面的路用性能有跟蹤調(diào)查和預(yù)測的功能，可以精確到米的單位，這正是路面自動(dòng)駕駛技術(shù)的在道路影響上的缺點(diǎn)。利用路面養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，將路面定位到具體位置，既可以得到該位置的路面詳細(xì)信息狀況(坑槽、車轍等)，對自動(dòng)駕駛行車速度進(jìn)行修正，進(jìn)而為自動(dòng)駕駛的車輛提供更加好的體驗(yàn)。

2 路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)指標(biāo)對自動(dòng)駕駛速度的修正

利用路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)對自動(dòng)駕駛車輛進(jìn)行速度調(diào)節(jié)修正是對自動(dòng)駕駛的進(jìn)一步補(bǔ)充和完善，對自動(dòng)駕駛的發(fā)展有著一定的作用。

2.1 實(shí)測路面養(yǎng)護(hù)管理指標(biāo)變化對行駛速度的影響

為了說明路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)指標(biāo)在自動(dòng)駕駛中的應(yīng)用，本文選取臨長(湖南到長沙)高速公路中的一段養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，2003年到2007年的指標(biāo)數(shù)據(jù)見表2。

表2 臨長高速公路某段各指標(biāo)評價(jià)值

從路面養(yǎng)護(hù)管系統(tǒng)指標(biāo)數(shù)據(jù)變化可以看出，隨著路面使用年限的增加，變化程度PSSI>RQI>SRI>PCI>RRD。而從眾多學(xué)者的研究資料中也可以知，車轍和坑槽對汽車的行駛速度有著巨大的影響，結(jié)合實(shí)測路面的指數(shù)的變化情況，可以在計(jì)算路面計(jì)算指數(shù)時(shí)增大車轍和坑槽的占比，進(jìn)而得到可以應(yīng)用到自動(dòng)自動(dòng)駕駛的路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的指標(biāo)。

2.2 基于路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的自動(dòng)駕駛影響指數(shù)的確定

路面質(zhì)量指數(shù)(PQI，Pavement quality index)是綜合各種瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理指標(biāo)按比例求得的，本文可以類似的原理，指標(biāo)在車速影響指標(biāo)的前后順序得到相關(guān)的權(quán)重占比，得到自動(dòng)駕駛路面質(zhì)量指數(shù)(APQI，Autopilot pavement quality index)。PQI的計(jì)算公式如(式1)所示，經(jīng)過修正的APQI見表3。

表3 基于自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的PQI指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

PQI =WPCI×PCI+WPSSI×PSSI+WRQI×RQI+WSRI×SRI

(式1)

式中：WPCI-PCI/PQI比重；WPSSI-PSSI/PQI比重；WRQI-RQI/PQI比重；WSRI-SRI/PQI比重。

經(jīng)過對影響自動(dòng)駕駛車輛的影響因素的統(tǒng)計(jì)和分析可以看出，PCI值對路面駕駛的影響比較大，在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)，對行駛速度和行駛效果影響比較大。

3 結(jié) 論

(1)路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以很好地彌補(bǔ)自動(dòng)駕駛技術(shù)系統(tǒng)中沒有考慮道路實(shí)際情況的缺點(diǎn)，豐富了道路自動(dòng)駕駛的技術(shù)的發(fā)展。利用路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的優(yōu)越性，能更加準(zhǔn)確描述路面的真實(shí)狀態(tài)，為自動(dòng)駕駛的舒適性提供了更加有利的保障。

(2)經(jīng)過對基于路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整理，得到適用于自動(dòng)駕駛車輛的路面狀況指標(biāo)，信息化的路面狀況指標(biāo)可以使自動(dòng)駕駛系統(tǒng)在考慮到具體路段路面狀況下做出具體調(diào)整。對于舒適駕駛體驗(yàn)的提升有著一定的促進(jìn)作用。

(3)經(jīng)過修正的路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的路面指標(biāo)中，經(jīng)過對影響自動(dòng)駕駛車輛的影響因素的統(tǒng)計(jì)和分析可以看出，PCI值對路面駕駛的影響比較大，在進(jìn)行自動(dòng)駕駛時(shí)，對行駛速度和行駛效果影響比較大。