路面管理系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用

張鵬

摘 要：經(jīng)過將近四十年不斷的快速發(fā)展，路面管理系統(tǒng)已成為公路管理部門重要的輔助管理工具。本文在回顧國內(nèi)外路面管理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了發(fā)展中存在的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。從路面管理系統(tǒng)的產(chǎn)生及發(fā)展談起，介紹了路面管理系統(tǒng)的組成及功能，重點(diǎn)介紹了我們國家路面管理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題，并提出了相關(guān)意見和建議。

關(guān)鍵詞：路面管理;路面管理系統(tǒng);現(xiàn)狀及發(fā)展;使用性能;預(yù)測模型

中圖分類號：U418.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

路面管理系統(tǒng)是近三十年來道路管理的一個新領(lǐng)域。伴隨著中國大規(guī)?；ɡ顺钡耐藚s，高速公路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也已接近尾聲，但接踵而來的是大面積道路養(yǎng)護(hù)和管理更加突出的問題。因此，要求公路管理部門盡快在其管轄范圍內(nèi)建立路面管理體系，運(yùn)用現(xiàn)代管理科學(xué)理論，系統(tǒng)分析方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為道路的維護(hù)和重建提供科學(xué)數(shù)據(jù)，以便他們能夠有效利用有限的資源并最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)節(jié)約，降低交通運(yùn)輸?shù)某杀镜哪康摹１疚慕Y(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外道路管理系統(tǒng)發(fā)展的研究分析，對目前道路管理系統(tǒng)存在的問題給出了優(yōu)化和完善方法。

1 路面管理的概念及發(fā)展

路面管理系統(tǒng)并沒有嚴(yán)格精確的定義，通常被認(rèn)為是“協(xié)調(diào)統(tǒng)一的道路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)、評估和各種研究活動”。

上世紀(jì)的60年代加拿大首先提出了道路管理的概念，而最原始的路面管理系統(tǒng)僅僅是一個項(xiàng)目級系統(tǒng)。主要為解決道路網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的缺陷而提供比較合理的設(shè)計(jì)方案。隨著美、德國等主要發(fā)達(dá)國家公路網(wǎng)建設(shè)的完成，大基建的發(fā)展方向開始從擴(kuò)大公路網(wǎng)逐漸轉(zhuǎn)向維護(hù)和改建現(xiàn)有公路網(wǎng)，從而使得道路管理系統(tǒng)得到了蓬勃的發(fā)展。

2 路面管理系統(tǒng)的組成及功能

2.1 路面管理系統(tǒng)的四個功能部分

2.1.1 項(xiàng)目級管理系統(tǒng)

項(xiàng)目級管理系統(tǒng)只適用于單一工程項(xiàng)目，它主要是為某一個工程項(xiàng)目提供技術(shù)支持，從而來選擇費(fèi)用最少效果最佳的方案。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

采集的數(shù)據(jù)包括：平整度、路面破損程度，結(jié)構(gòu)承載力、抗滑能力等。這些數(shù)據(jù)是編制道路養(yǎng)護(hù)和改建計(jì)劃的重要依據(jù)。

2.1.3 網(wǎng)級管理系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)級道路管理系統(tǒng)包括一個路網(wǎng)或一個地區(qū)（省，市）的大量項(xiàng)目。這種系統(tǒng)的核心任務(wù)是為解決道路管理機(jī)構(gòu)提供包括交通分析、道路網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、預(yù)算和資源分配等關(guān)鍵的行政解決方案。

2.1.4 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

它由道路網(wǎng)絡(luò)參考系統(tǒng)、數(shù)據(jù)文件和數(shù)據(jù)管理組成。

每個道路管理系統(tǒng)通常具有相似的基本結(jié)構(gòu)。而其主要差異體現(xiàn)在使用性能參數(shù)上，例如指標(biāo)和測量方法的選擇、各種決策標(biāo)準(zhǔn)、分析方法和輸出報(bào)告。

2.2 路面管理系統(tǒng)的功能及作用

（1）分析達(dá)到該年服務(wù)水平所需的最低投資。

（2）通過使用道路績效評估模型，利用道路網(wǎng)絡(luò)性能評估，分析當(dāng)下已投入使用的道路網(wǎng)絡(luò)路面狀況以及未來可能發(fā)生的各種道路狀況。

（3）運(yùn)用優(yōu)化決策模型合理分配不同等級道路的維護(hù)、建設(shè)和改造資金。發(fā)掘不同數(shù)量的投資級別對道路網(wǎng)絡(luò)使用性能的影響，確定最合理的投資級別。

（4）編制不同道路等級的維護(hù)和保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，粗略估計(jì)道路網(wǎng)絡(luò)道路維護(hù)和保養(yǎng)的需求，優(yōu)化新的改造項(xiàng)目。

（5）通過車速預(yù)測模型，依據(jù)道路網(wǎng)絡(luò)中不同等級的道路及交通狀況預(yù)測各路段的道路通行能力和交通速度。在道路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)執(zhí)行維護(hù)，新建和重建項(xiàng)目的計(jì)劃。

（6）對比分析新建或重建的計(jì)劃，以確定技術(shù)上通過投資資金最少的最佳解決方案。總而言之，道路管理系統(tǒng)為道路管理機(jī)構(gòu)、部門提供了科學(xué)、規(guī)范、高效的道路管理平臺，使道路的整體服務(wù)水平上升了一個層次，節(jié)約了運(yùn)輸成本。

3 國外發(fā)展?fàn)顩r

（1）上世紀(jì)七十年代路面管理系統(tǒng)的研究始于北美?？蒲腥藛T將路面損傷的試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)收集起來并建立數(shù)據(jù)庫，后來人們將這種以計(jì)算機(jī)為載體工具的路面管理技術(shù)被稱為路面管理系統(tǒng)。到八十年代中期，以美國、加拿大為首的發(fā)達(dá)國家先后建立起了網(wǎng)絡(luò)化的路面管理系統(tǒng)。

（2）于二十世紀(jì)而八十年代初美國亞利桑那州首次將馬爾可夫決策過程引入網(wǎng)絡(luò)級系統(tǒng)的路面管理系統(tǒng)正式建立并投入運(yùn)行，它主要用于財(cái)務(wù)規(guī)劃的網(wǎng)絡(luò)級優(yōu)化系統(tǒng)。并且該系統(tǒng)將道路網(wǎng)絡(luò)中的路面分為不同的道路狀況，并將道路網(wǎng)絡(luò)中各種情況下的道路路面在不同時間的比例定義為道路網(wǎng)絡(luò)的使用性能。同時管理部門也可以自定義為道路網(wǎng)絡(luò)的使用性能指標(biāo)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)的管理目標(biāo)是以最低的費(fèi)用維持全路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)和改建政策的要求。

（3）加拿大艾伯塔省的道路管理系統(tǒng)是一個較全面且完整的系統(tǒng)，它既包括省級高速公路系統(tǒng)也涵蓋了市級高速公路系統(tǒng)。該管理系統(tǒng)包括了維護(hù)方案，項(xiàng)目級設(shè)計(jì)與分析，數(shù)據(jù)庫管理，道路網(wǎng)絡(luò)改造計(jì)劃，其中效果概念是該系統(tǒng)的最大優(yōu)勢。作為優(yōu)化排名的主要指標(biāo)，道路績效的提高被視為用戶的利潤。例如，丹麥道路管理系統(tǒng)和TRRL高速公路維護(hù)評估系統(tǒng)。

（4）上世紀(jì)七十年代伴隨著路面管理系統(tǒng)蓬勃的開發(fā)和應(yīng)用，極大的推動了歐美等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體路面管理系統(tǒng)的發(fā)展，也為國內(nèi)路面管理系統(tǒng)的對外學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

4 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

（1）路面性能預(yù)測、路面性能評估、路面養(yǎng)護(hù)決策和數(shù)據(jù)庫管理四部分是我們國家路面管理系統(tǒng)的基本大框架，并且結(jié)合我們國家的一些具體實(shí)際建立了模型。

（2）CPMS系統(tǒng)在我們國家路面管理系統(tǒng)應(yīng)用當(dāng)中具有里程碑意義的系統(tǒng)，該系統(tǒng)依托國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“公路路面評估與養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)主要技術(shù)”的研究成果，建立了中國主要公路路面評估與維護(hù)體系，CPMS系統(tǒng)是交通部重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，并已在中國多個省市實(shí)施。

（3）近年來隨著我們國家科學(xué)技術(shù)實(shí)力的不斷提高，研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)將GIS應(yīng)用于PMS的前景非常樂觀。其中在開發(fā)之時就將加入GIS子模塊的廣東高速公路數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了文本與簡單數(shù)據(jù)圖形的互相查詢。但由于沒有動態(tài)分割功能，路段數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示功能無法實(shí)現(xiàn)。后來孫立軍開發(fā)的基于GIS的城市道路管理系統(tǒng)，不僅能在實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)道路管理和分析功能的基礎(chǔ)上，而且能實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的可視化管理，使系統(tǒng)軟件直觀易讀。

（4）總體而言，中國的路面管理體系在過去20年取得了長足的進(jìn)步。但目前中國大部分道路管理系統(tǒng)因其應(yīng)用受到限制，管理系統(tǒng)的主要功能尚未得到充分利用和開發(fā)。目前，我們必須解決建立和實(shí)施道路管理系統(tǒng)的困難。

5 我國路面管理系統(tǒng)目前存在的問題及建議

全世界范圍內(nèi)，路面管理系統(tǒng)的發(fā)展已有半個世紀(jì)的歷史。多個國家開發(fā)的系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用，并且創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。然而，回顧已經(jīng)實(shí)施的眾多道路管理系統(tǒng)，不難發(fā)現(xiàn)還存在諸多問題需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。這些問題主要突出在以下幾點(diǎn)：①數(shù)據(jù)處理和采集;②分析建立相關(guān)模型;③標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià)指標(biāo);④路面管理系統(tǒng)完善優(yōu)化;⑤專家系統(tǒng)。

（1）我國制定和實(shí)施的路面管理系統(tǒng)適用于一般道路。其中大部分是基于低層道路網(wǎng)絡(luò)的管理。因此，隨著我國高速公路的迅速發(fā)展，高速公路管理和維護(hù)工作將面臨很多問題。原系統(tǒng)的不整合性將暴露出來，突出問題主要體現(xiàn)在路面性能評價(jià)方法上，預(yù)測模型與公路路面管理不完全匹配。例如將高速公路上所得的數(shù)據(jù)代入養(yǎng)護(hù)規(guī)范上的公式發(fā)現(xiàn)計(jì)算出的路面狀況指標(biāo)和駕駛質(zhì)量指標(biāo)非常令人滿意，但實(shí)際情況與路況不同。主要原因是因?yàn)楦咚俟返慕煌顩r具有自身的特點(diǎn)，如車速高、交通量大、交通通暢等。必須根據(jù)高速公路交通狀況的特點(diǎn)重新建立公路使用性能評估和預(yù)測的模型。

（2）在評估路面使用性能模型和采用方法時，美國的PCI（路面狀況指數(shù)）采用主觀和客觀相結(jié)合的方法?？陀^地用儀器測量路面的物理指標(biāo)（如：車轍、平整度、破損情況等），組織有經(jīng)驗(yàn)的人員組成評估小組進(jìn)行主觀評估。當(dāng)使用回歸技術(shù)建立兩者之間的關(guān)系時，它形成了對使用性能的評估。這種方法常常帶有較多的主觀色彩成份。例如，損壞狀況是嚴(yán)重還是輕微，行車水平的質(zhì)量是否可以接受，或者結(jié)構(gòu)承載力是強(qiáng)還是弱，都沒有明確的定義或概念。在“是否”的對立關(guān)系中不存在嚴(yán)格的分界線，因此運(yùn)用績效評估的模糊集理論是合理的，通過建立下屬職能，可以更加清晰地反映養(yǎng)護(hù)專家的意見和經(jīng)驗(yàn)。中間隱層模糊，輸出層輸出綜合評價(jià)值，綜合評價(jià)指標(biāo)與影響因素之間的復(fù)雜關(guān)系更好地處理該評價(jià)方法，有一定的應(yīng)用價(jià)值。

（3）已投入實(shí)際使用的路面管理系統(tǒng)是專門為解決各部門面臨的實(shí)際問題而設(shè)計(jì)開發(fā)的，結(jié)合了各部門和機(jī)構(gòu)的實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)。因此，每個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是不同的。即使存在幾個相似之處，由于各單元的經(jīng)濟(jì)條件和設(shè)備條件的限制，各系統(tǒng)的參數(shù)、范圍、功能也不同。此外各機(jī)構(gòu)不僅檢測儀器大同小異，且各自的檢測手段也有差異，所以開發(fā)人員很少在他們自己的系統(tǒng)中使用其他的管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)用于建?；驒z測模型。因此提高標(biāo)準(zhǔn)化交通數(shù)據(jù)測試設(shè)備和方法，不僅能夠?yàn)殡S后建立路面管理系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)保護(hù)，還能有效減少因重復(fù)研發(fā)的資金投入。

（4）目前，我國眾多路面管理系統(tǒng)開發(fā)商面臨的最緊迫的問題是嚴(yán)重缺乏建立測試模型所需的真實(shí)可靠的道路數(shù)據(jù)。缺乏必要的道路績效測量數(shù)據(jù)積累，有些系統(tǒng)即便有以往數(shù)據(jù)可用，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到系統(tǒng)要求標(biāo)準(zhǔn)，失真嚴(yán)重根本無法使用。不僅如此同樣也會影響建模的準(zhǔn)確性，這將大大降低模型的可靠性。這也會阻礙預(yù)測建模技術(shù)和路面性能評估的發(fā)展，嚴(yán)重制約了我國道路管理系統(tǒng)的發(fā)展。要把積累歷史數(shù)據(jù)納入路面管理工作的重心。規(guī)范操作和管理、建立真實(shí)可靠的道路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為路面管理系統(tǒng)的建設(shè)作好支撐準(zhǔn)備。

6 結(jié)語

路面管理系統(tǒng)是為滿足高質(zhì)量、高速度、大規(guī)模道路養(yǎng)護(hù)管理要求而開發(fā)的現(xiàn)代綜合管理技術(shù)。它不僅消除了傳統(tǒng)的落后道路管理方式，而且使現(xiàn)代道路管理決策更加科學(xué)化、客觀化、信息化。大力推進(jìn)和發(fā)展道路養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)是道路發(fā)展的必然趨勢。本文旨在通過國內(nèi)外路面管理系統(tǒng)發(fā)展歷史以及現(xiàn)狀的回顧，客觀分析制約道路管理體制發(fā)展的問題，并提出相應(yīng)的意見和改進(jìn)措施，為道路管理體制的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]何俊儀.路面管理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的不足綜述[J].福建質(zhì)量管理，2020（20）：151.

[2]朱志凱.公路路面管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].山東：中國海洋大學(xué)，2015.

[3]陳蕊姍.高速公路路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)決策優(yōu)化的研究[J].科技與企業(yè)，2013（11）.