CPMS系统中养护决策模型在新疆的应用

摘 要：公路資产管理系统（China Pavement Management System，Cpms）是交通运输部公路科学研究院公路养护管理研究中心在国家重点科技攻关项目和国家重点新技术推广项目。为我国国省干线及高速公路研究开发的一套科学的养护分析方法与软件平台。可实现路况信息管理、评定公路技术状况、养护分析决策、管理日常养护、中长期养护计划和年度养护计划的制定等，目前已在全国范围内推广应用，新疆在引入了该管理系统以后，为道路大中修以及预防性养护提供了理论依据和决策平台。

关键词：CPMS；养护方案；决策分析；模型

1 前言

路面养护分析主要目的是依据各项路况指标的评定结果（PCI-破损状况指数、RQI-行驶质量指数、RDI-车辙深度指数、SRI-抗滑性能指数、PSSI-结构强度指数）、公路技术等级和交通量等因素分析。在没有资金等限制条件的情况下，根据管理部门设定的年度养护标准、路面目前及未来几年内的养护需求及费用需求，在不同的投资水准对路面技术状况有不同影响下，根据固定的资金规模，通过优化分配方案，提出合理的养护计划建议。

道路养护方案分析的流程如下：

（1）确定路面技术状况各项指标（RQI、PCI、SRI、RDI、PSSI）的养护标准；（2）将低于养护标准的路段，列入到需要进一步分析的养护计划路段候选；（3）进一步分析候选路段路况各项指标的技术水平，综合考虑路段交通量、公路技术等级等因素，分析确定该路段是否需要实施大中修或者预防性养护；（4）对于计划实施的大中修路段，依据养护决策模型来确定具体的养护方案或养护措施；（5）根据典型养护措施的单价测算不同大中修养护方案的估算费用，并依据路况、交通量、道路等级等因素来确定不同项目的养护优先级；（6）若有资金限制，则根据优先级从高到低进行养护项目的甄选，未选中的路段则改为日常预防性养护；（7）汇总统计路面养护的里程和费用。

图1 路况检测决策流程

2 养护质量标准

路面管理系统（CPMS）中对养护的标准定义是：为了方便和路面技术指标预测值或者实测值进行比对而设定的某一个特定的数值。当路面技术指标预测值或者实测值超出特定值时，就会产生养护需求。即当道路使用性能退化到一定程度或者低于既定的养护标准时，就需要考虑对其进行维修、养护，以恢复或者保持路面的使用性能。

养护指标的高低，会直接影响路面的养护工期，会间接的影响到路面的维修养护里程及相关费用。养护指标的高低取决于经济状况、道路等级、技术要求等因素，是一个较为敏感的指标。较高的养护指标将使路面处置的时间提前，从而使路面使用性能能够维持在相对较高的水平上；相反，养护周期不断延长，路面的平均使用性能不断下降，会造成养护费用的增加和全寿命周期成本费用的增加。

路面养护指标可以分为“理想标准”以及“最低标准”。“理想标准”是指道路能够实现安全、快速、舒适和经济所需的目标养护状态。“最低标准”则指路面在不同状态下能够勉强维持通车的最低基本要求。

在设置养护标准的具体值时，一般我们会斟酌以下几个因素：（1）公路的类型以及等级：一般来说较高等级的公路通常会设置相对较高的养护标准；（2）养护政策以及可用的资源：对于养护预算比较富余的地区，可以适当的设置较高的养护标准，从而可以达到较好的养护水准，相反则需要适当调低某些养护指标；（3）路网级别的的综合管养状况：对于整体技术状况较好的路网，可适当提高养护标准，而对于管养状况普遍较差的路网，则可以采用相对低一些的养护标准，否则容易造成养护资金及物资需求过大，反而违背了按“轻重缓急”进行养护的决策原则。

3 性能预测模型

路面性能预测是进行多年路网需求分析和公路投资效益分析的基础。影响路面状况变化的因素很多，如路面结构、交通量、材料性质、施工水平、环境因素等。国内外的研究表明，就某一地区而言，其施工水平、材料性质、状况、气候与环境等因素对路面的性能影响则是比较固定的。因此，在CPMS路面管理系统中，考虑了四种主要影响因素，包括路面结构、交通量、路龄、上年的路况水平。建立模型时，针对不同的路面结构形式、交通量状况，分别建立各自特定的使用性能预测模型。

利用历史数据通过回归方法建立性能预测模型是最为常用的一种预测模型建立方法，但这种方法使用的前提是存在大量的历史数据。在缺乏历史数据的情况下，专家经验法也是建立性能预测模型的一种可行方法。国内外的很多研究显示路面的路面性能的衰减分为三个阶段，即早期、中期和晚期，而在每个不同阶段内，路面技术状况的衰变速度大致保持不变。因此通过对当地养护专家的问卷调查确定路面性预测曲线中不同阶段的起终点参数值，即可建立路面的分阶段折线性性能预测模型。

4 养护对策模型

建立、建全养护决策模型的目的是依据道路的交通量、公路等级以及技术状况等信息，选择经济合理的大中修方案或养护措施，完成道路的养护方案决策。依据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）、《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ073.2-2001）、《公路养护技术规范》（JTG H10-2009）中相关内容的技术要求，结合新疆养护专家以及基层管养单位的经验以及当地较为常用的成熟养护方案，利用CPMS中RDModels分析模块分别建立沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的养护决策模型，如图3、图4所示。

5 结束语

在公路养护的日常管理中，养护方案的决策者务必了解当前及后面若干年限内道路的养护需求，以及养护资金的投入方式和投入的时间。利用CPMS系统对路面某一特定状况下的养护需求进行技术分析，包括制定年度需要实施大中修养护的里程和养护费用。

养护需求分析的第一步是确定养护标准。养护标准的高低直接影响道路大中修的里程和基本造价。因此，合适的养护标准对于制定经济合理的养护计划具有非常重要的意义。在确定国省干线公路路面养护标准时，还需考虑以下一些因素：

（1）规范技术要求。随着我国公路建设和养护水平的不断提高，道路用户对公路的服务水平也提出了更高的要求，交通运输部在2007年底颁发《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007），根据我国路网技术状况的现状，对原有的公路技术状况评价模型进行了改进和修正。自2010年1月1日起实施的《公路养护技术规范》（JTG H10-2009），在吸收了目前在公路养护工作中各地已经应用成熟的技术和经验，也明确提出了适用于全国一般水平的公路养护标准。

根据《公路养护技术规范》，路面中修的养护标准为：在满足强度要求的前提下，一级公路PCI=80或RQI=80，二级及以下公路的PCI=70或RQI=70，低于这个标准即需要进行罩面工程或采取个别指标的单独处治措施；规范中同时要求，在路面结构强度不满足要求的情况下，即路面结构强度指数PSSI为中等及以下时，应该采取道路大修，路基补强措施来提高道路的基本承载能力。

（2）养护资金情况。养护资金充足的情况下，可制定较高的养护标准，有效提升路面使用性能，延长路面大修的周期，在公路运营全寿命周期内的总养护费用反而会降低；养护资金不足的情况下，制定过高的养护标准将产生过大的养护需求，有限的资金无法支持，养护计划缺乏指导意义。

参考文献

[1]公路养护管理研究中心.公路资产管理系统（CPMS）用户手册[Z].北京：交通部公路科学研究院，2009.03.

[2]潘玉利.路面管理系统原理[M].北京：人民交通出版社，1998：1-2.

[3]姚祖康.路面管理系统[M].北京：人民交通出版社， 1993：129-132.

[4]张晓华.高速公路路面管理系统[D].成都：西南交通大学，2002：1-2.

作者简介：任鲁杰，男，汉族，祖籍山东省平度市，出生于1984年10月，工程师，本科学历，在读工程硕士，从事路桥勘察设计、道路养护大中修设计、交工检测工作8年。