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《中国公路学会养护与管理分会 第十届学术年会论文集》 论文精选 路面管理系统可以对路面性能进行评价对其发展趋势进行预测，可根据不同需求制订最优养护策略，从而辅助决策者进行决策，进而实现养护资金的合理配置，达到科学决策的目的。 一 引言 截至2018年末，全国公路总里程484.655万公里，公路养护里程475.78万公里，占公路总里程98.2%。随着公路网的逐步完善，我国公路交通行业已开始从大规模的建设期向持续性的养护期转型，养护管理面临的问题也显得越发重要。交通运输部《“十三五”公路养护管理发展纲要》（以下简称《纲要》）明确指出“推进养护转型，推行养护决策科学化。推动自动化快速检测技术应用，探索建立以公路病害为导向的回溯机制，分析性能衰减规律和病害成因，逐步完善行业监管制度和技术措施。推进养护决策支撑信息系统建设，推广普及科学决策技术，科学制定养护投资计划，合理选用养护技术方案。”同时，《纲要》也强调了要推动“互联网+”与养护管理融合发展，激发公路养护发展的内生动力。因此建立养护决策系统，实现养护管理科学决策势在必行。 二 决策系统开发需求 在进行信息化系统开发之前，需要明确用户需求及系统要实现的功能。参考国内外常见的系统功能结合养护管理实际需要，提出的系统功能需求如下： （一）数据管理 数据是系统进行数据分析、评价和决策的基础，因此建立系统时需要采集公路建设期及营运期的相关数据。上述数据又可分为静态和动态两类。前者主要包括高速公路地形地貌、道路等级、行政区划描述和设计、施工情况等，一次采集和输入后，除特殊情况外基本保持不变：后者主要为营运期数据，如交通量、性能数据和养护历史数据等，必须根据路况变化而不断加以更新。 1、静态数据 主要包括道路属性信息如路线属性和路线几何信息等；道路属性信息主要包括路面结构信息、设计信息、桥涵隧道和沿线设施信息。路面结构及材料信息如路面结构层厚度和混合料类型、各结构层原材料检测信息等；桥梁、隧道信息如桥隧起终点桩号、结构等信息。 2、动态数据 交通与环境数据：主要包括每条路各个断面和收费站每年的月度交通量数据和路段所途径的地市每天的温度和降雨量数据；养护历史数据：包括日常维修养护信息和专项养护处治信息。路面日常维修信息指各种路面病害的维修情况记录, 如养护措施、养护工艺等相关信息；专项养护处治信息主要指路段进行专项处治的相关信息，包括养护路段、养护方法和养护费用等信息；路面性能数据：主要指每年路面技术状况检测评定所获得的数据，主要包括路面平整度、车辙、抗滑、跳车、结构强度和破损六类数据。对于自动化检测车导出的数据，经过筛选校正后能实现批量导入；养护方案库数据：主要存储和管理路面养护方案的数据，包括各类路面养护措施属性定义、路面养护规则的制定、路面养护方案组织等，为养护决策提供科学的依据和参考。 （二）路面性能评价、分析和预测 对路面性能进行合理的评价与分析并进行可靠的预测是进行科学决策的前提，因此路面性能分析和预测为决策系统需要具有的一个重要功能，该功能可以依据路面技术状况检测数据对路面性能进行分析评价，同时结合路面历年技术状况数据果、路面交通量和养护状况等对路面性能的发展趋势进行预测，为养护决策提供依据。 （三）数据统计和分析 高速公路路面养护管理决策支持系统汇聚的数据不仅数量庞大，而且类型也很复杂，因此该系统需具备强大的数据存储与管理能力。 原始数据无法直接应用，系统需要通过多种方式对各类数据进行统一综合分析，并要确保用户能在庞大的路面数据库中快速准确地获取所要信息，同时需要根据用户需求提供不同数据的统计分析。 （四）路面养护决策 路面决策系统建立的目的是为了对路面养护进行科学决策，合理分配养护资金，因此路面养护决策为该系统的核心功能。系统要综合考虑各种影响因素，提供未来分析年限内路面的最佳养护方案并提供备选方案，从而实现辅助决策的目标。可以提供不同条件下（用户资金约束或路面性能条件约束等）的养护决策方案，生成年度养护报告。 三 决策系统开发与应用 决策系统从覆盖的范围及功能上可以分为网级系统和项目级系统。项目级系统针对某一条路段进行交通量、养护历史和路面性能等分析，对路段分段落进行养护决策；网级系统着眼于整个路网，对路网内的路段进行资金的优化分配从而进行决策。系统建立时先进行项目级系统的开发，待项目级系统建立成熟时开发网级系统，网级系统数据由项目级系统提供，功能模块上设置有区别，文章就项目级系统的开发和应用进行介绍。 （一）系统开发 项目级系统的主要功能模块如下： 1、基础信息 主要功能是提供道路基础数据浏览和分析，包括道路属性信息、路面结构及材料信息和桥涵信息。 2、交通环境信息 提供交通量和环境数据的浏览与分析，包括交通量、交通量统计、降雨及温度数据。 3、路面性能评价及预测 主要功能是依据路面技术状况检测数据对路面性能进行分析评价，同时结合对历年路面技术状况数据分析结果对路面性能的发展趋势进行预测，为路段养护决策提供评价依据。包括路面技术状况检测原始数据、评价数据、性能预测分析等数据的浏览和查询。 4、养护历史统计与查询 对历年各路段养护信息进行统计、分析和查询，包括日常养护信息和专项养护信息。 5、养护决策 主要功能是根据设定阈值、用户约束条件或决策规则进行智能决策，为养护方案制定提供参考。 6、统计报表 提供路段路面使用性能评价、交通量信息和路面养护历史信息等统计报表。 7、系统管理 对系统用户进行账户管理，权限划分(设定用户所能操作的权限范围，比如系统数据维护的、系统数据查看等权限)。 （二）系统应用 养护决策系统的建立以科学化、规范化、高效化的智能决策方法提高公路路面的使用性能，降低养护成本，提高交通服务水平。系统是一个完整的数据库，包括了路面建设期施工数据和营运期路面性能、养护历史和交通量等数据，用户可以随时方便快捷地查询到所需的数据；系统提供的各种统计分析功能可以满足用户不同用途、不同口径的统计分析；同时系统性能预测和决策为核心功能，通过对路况的客观评价和准确预测及多目标决策，可以实现养护资金的合理分配，使有限地养护资金发挥最大化的效益，在降低养护成本的同时延长路面使用寿命。随着系统开发的深入和路况环境及养护技术的变化，在后续系统建设及应用过程中需要注意以下几方面问题。 1、基础数据完整性 数据是路面性能分析、评价和养护决策的基础，准确、完整的数据才能保证决策的科学性，为此从路面建设时需要重视对数据的收集，尽量做好建养对接。在营运管理过程中，对于养护数据、交通流量数据、路况调查数据要及时进行收集并注意数据的准确和完整。在条件满足的情况下，尽可能对路况进行自动化检测，获得较全的性能评价数据。数据处理也同样重要，需要对异常值、错误数据进行筛选，确保数据的准确性。 2、性能预测模型修正 可靠的性能预测模型可以预测出更贴合实际的路面性能，从而指导科学的决策。路面性能预测常见的方法有回归法、经验法、力学经验法、人工神经网络分析等方法，各种方法有优缺点，同时路面性能变化与养护措施、交通和环境等相关，因此预测模型需要进行深入研究和及时修正更新。 3、养护决策方案库更新 路面智能养护决策是一个多目标决策的过程，与路面使用性能、养护历史、交通量和路面所处的环境气候等相关，受养护资金的约束且路面养护技术不断变化，因此路面养护决策库要根据实际情况进行不断的丰富和调整，以更好地为决策者服务。 四 结语 随着信息化技术的发展及科学决策的需求，养护管理决策系统的开发和应用将会越来越普遍。明确的需求及完整的功能模块是系统开发的前提，而应用则可以发现问题从而对系统进行不断的优化完善，因此系统开发不是一步即成的，还需要在应用过程中对模块的设置、系统功能等进行修正，路面性能预测和决策功能还有待于进一步深入研究。 ▎ ▎资料来源：《中国公路学会养护与管理分会第十届学术年会论文集》，节选自《路面养护管理决策系统的开发与应用研究》，作者：袁明园，龙丽琴，徐周聪 |
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