淺析道路養(yǎng)護智能化建設研究

（甘肅省酒泉公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅省酒泉市，735000） 孔學玉 毛永強 殷耀坤

“十四五”期間，交通運輸領域提出要推動云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能等新一代信息技術與交通運輸融合，加快北斗導航技術應用，開展智能交通先導應用試點[1]。

交通運輸部印發(fā)的《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》提出，2035年，基本建成安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的現(xiàn)代化公路交通運輸體系，基礎設施網(wǎng)絡趨于完善，運輸服務質量效率全面提升，先進科學技術深度賦能公路交通發(fā)展，平安、綠色、共享交通發(fā)展水平和行業(yè)治理能力顯著提升，人民滿意度大幅提升。提升道路基礎設施高質量建養(yǎng)技術水平，加強交通基礎設施長期性能科學觀測，推動基礎設施數(shù)字化升級，對于推進智能交通建設，加快實現(xiàn)交通強國具有重大意義。

1 道路養(yǎng)護智能化建設重要性

為了延長道路使用壽命，道路管理部門需要及時發(fā)現(xiàn)路面病害并安排養(yǎng)護單位進行現(xiàn)場作業(yè)，保證道路能為公眾出行提供高質量服務。傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護管理主要依靠養(yǎng)護人員的經(jīng)驗來進行判斷，成本高、效率低、準確性不高，造成道路管理存在問題，降低了路網(wǎng)服務水平和使用年限，并且耗費大量養(yǎng)護資金。

1.1 提高道路養(yǎng)護的效率和質量

通過智能化的手段，可以實現(xiàn)對道路狀況的實時監(jiān)測、分析和預警，以及對道路養(yǎng)護任務的自動分配、調度和執(zhí)行，從而減少人工干預，降低人力成本，提高工作效率和質量。

1.2 保障道路的安全和暢通

通過智能化的手段，可以及時發(fā)現(xiàn)和處理道路的損壞、障礙和事故，以及對道路的擁堵、污染和噪音等問題進行有效的控制和改善，從而保障道路的安全性和暢通性，提升公眾的出行體驗和滿意度。

1.3 促進道路養(yǎng)護的創(chuàng)新和發(fā)展

通過智能化的手段，可以收集和利用大量的數(shù)據(jù)，對道路養(yǎng)護的規(guī)律、問題和需求進行深入的研究和分析，以及對道路養(yǎng)護的方法、技術和設備進行不斷的創(chuàng)新和優(yōu)化，從而推動道路養(yǎng)護領域的科技進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2 道路養(yǎng)護智能化建設

道路養(yǎng)護智能化建設綜合運用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等智能技術手段，改變傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護管理模式，通過對路況進行精準感知，實時監(jiān)測各類指標數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)路面結構早期破壞現(xiàn)象，實現(xiàn)養(yǎng)護決策智能化，及時進行小修保養(yǎng)，有效降低養(yǎng)護作業(yè)成本，降低因路面大修封路對道路運行造成影響，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益[2]。

2.1 病害智能檢測方式

路網(wǎng)中心平臺與道路外場監(jiān)測設備對接。通過視頻采集手段將道路路面實時視頻數(shù)據(jù)傳輸至路網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，利用智能分析平臺進行視頻分析，獲取路面病害基本信息，病害類型、經(jīng)緯度、病害規(guī)模等[3]。病害類型包括：橫向/縱向裂紋、龜裂、坑洞4 類主要病害，以及修補裂紋、井蓋、污漬、剎車痕、車道線自動將病害檢測結果轉化為養(yǎng)護事件，并下發(fā)至相關養(yǎng)護單位。

2.2 移動智能巡檢系統(tǒng)

道路巡檢是道路養(yǎng)護的前提，移動智能巡檢系統(tǒng)通過先進的智能圖像識別技術，準確、高效地檢測路面病害，為預防性養(yǎng)護提供數(shù)據(jù)支撐。通過及時發(fā)現(xiàn)、適當小修保養(yǎng)，減少路面大修的頻次，延長道路使用壽命，減少整體養(yǎng)護成本。移動智能巡檢設備可安裝在普通汽車上，無需停車確認，在車輛正常行駛過程中實現(xiàn)路面病害檢測，全自動智能識別，替代養(yǎng)護工程師的人工確認，檢測速度更快，效率和準確性更高。

2.3 養(yǎng)護設備運維監(jiān)管

通過物聯(lián)網(wǎng)平臺接入養(yǎng)護設備，對其進行統(tǒng)一運維監(jiān)管，包括設備健康狀況監(jiān)控、運維事件管理、設備變更管理、設備維修管理、績效考核管理等，轉變原有單一報障模式，建立全新的系統(tǒng)報障模式，形成一套行之有效的運維管理機制。不僅以社會化方式為道路管理部門提供安全、維護等專業(yè)化服務，也將大幅降低信息化系統(tǒng)投資，減少工作人員在運維方面的工作量。實現(xiàn)監(jiān)管到位，反應快速，決策合理，服務可靠，解決故障申報流程化、知識管理結構化、統(tǒng)計報表規(guī)范化、平臺部署虛擬化等問題，整合路網(wǎng)運行管理資源，建立跨區(qū)域跨部門的協(xié)作通道，提供可靠高效的決策支持與服務。

2.4 養(yǎng)護孿生支撐

以BIM（建筑信息模型）技術為核心的三維技術在道路養(yǎng)護管理的運用，實現(xiàn)精細化養(yǎng)護管理規(guī)劃設計、動態(tài)化的工程施工管理和智慧化的運營管理養(yǎng)護[4]，結合多源時空數(shù)據(jù)信息，建設規(guī)劃BM+GIS數(shù)據(jù)可視化平臺，將大幅度提高交通出行基礎設施建設規(guī)劃和管理能力。

搭建現(xiàn)實世界與虛擬世界并行處理的“數(shù)字孿生”體系，通過數(shù)字孿生技術，滿足道路養(yǎng)護管理的需求。首先，數(shù)字孿生將會實時采集數(shù)據(jù)、同步路面狀況，并為道路模型推演提供試驗空間，完成數(shù)據(jù)的驅動決策；其次，場景豐富、實景重現(xiàn)，豐富道路養(yǎng)護手段，提升養(yǎng)護作業(yè)直觀性?；谡鎸崝?shù)據(jù)和模型的數(shù)字孿生技術，會提升道路養(yǎng)護的科學性和體驗性，更加直觀反應真實狀況，減少決策失誤的概率；第三，全局視野、統(tǒng)籌規(guī)劃，對道路整體質量進行綜合評價，為養(yǎng)護計劃制定、養(yǎng)護設備調配提供數(shù)據(jù)支撐，數(shù)字孿生平臺通過要素數(shù)據(jù)匯聚，實現(xiàn)對道路養(yǎng)護的全局規(guī)劃。

2.5 路網(wǎng)質量評價指標體系

建立智能公路評價模型，綜合氣象條件、路況條件、道路條件等條件，對公路進行動態(tài)等級劃分。

針對不同的評估對象，應用不同指標將路網(wǎng)或路段路面質量等級劃分為I 級、Ⅱ級、Ⅲ級、IV 級。其中，“I 級”（紅色）表示路網(wǎng)或路段的路面問題特別嚴重；“Ⅱ級”（橙色）表示路網(wǎng)或路段的路面問題嚴重；“Ⅲ級”（黃色）表示路網(wǎng)或路段的路面問題比較嚴重；“IV級”（藍色）表示路網(wǎng)或路段的路面問題一般。

模型最終結果通過3 種方式進行展示：①將研判分析出的涵蓋道路線形特征、位置類型特征、車道數(shù)突發(fā)特征的靜態(tài)路網(wǎng)上圖，便于直觀了解道路構造的風險點；②路面病害多發(fā)路段，實時路況信息上圖，清晰展示交通量、氣象等條件對路面質量的影響；③通過質量評價模型，將道路的質量評級結果、預警信息上圖，直觀了解各路段路面質量情況，為養(yǎng)護計劃制定提供依據(jù)。

3 結語

隨著我國各類道路建設里程的增加，道路養(yǎng)護工作已成為道路管理部門的重點工作任務，通過科學規(guī)范的道路養(yǎng)護，可實現(xiàn)預防性養(yǎng)護提升、病害檢測效果提高、節(jié)約養(yǎng)護資金。傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護模式時效性、準確性難以滿足道路管理部門的要求，探索道路養(yǎng)護智能化建設，有助于實現(xiàn)養(yǎng)護管理工作提質增效。