浅谈路面管理系统

(重庆交通大学 重庆 400074)

一、路面管理系统简介及背景

(一)路面管理系统定义

路面管理系统(PMS)是以实践经验为基础，包含了路面行驶质量、损坏状况、结构的力学反映、行驶安全性以及路面材料的疲劳、变形、开裂、老化特性等情况，针对路面进行技术经济分析的快捷工具，以指导实现资源配置最优、技术较合理、造价较低的目的。

(二)国外系统研发和使用背景

国外公路路面管理技术的探索研究始于上世纪70年代初期的美国和加拿大。在结束了大规模的公路建设热潮后，美国随之面临的是如何对已形成的路网体系进行有效科学的养护和管理，尤其是在汽车工业发展带来的巨大车流量下如何更好地保持和延长现有公路的使用寿命。对此，公路技术人员开始研究对公路技术状况进行科学的检测，建立规范的数据库，并依据对各类数据的科学分析和判断形成准确的公路技术状况评价，通过具体的参照标准提供优先的公路养护和改建方案。而这一决策过程的实现全部建立在计算机平台的软件分析上，于是产生了最初的公路路面管理系统。但在实际使用过程中，公路管理部门意识到公路养护需要从省际和城市路网系统的各个项目进行通盘考虑，于是在最初简单提供路面损坏信息和养护对策的系统基础上，道路研究人员和开发者又作了进一步完善，逐步形成了集合数据库管理、养护计划、路网项目计划以及项目级设计和分析的综合管理系统，进一步优化养护和改建模型，从而在公路养护资金投入和效果产出上获得更高的性价。

美国森市路面管理系统根据使用地区的路网特征主要以沥青混凝土路面为设计管理对象，将年均匀日交通量与交通指数、加展厚度、养护修复历史资料、以挠度值代表路面构造能力、路面服务才能作为鉴定参数。森市路面管理系统包括四部分：第一部分为破坏调查输入，主要考虑龟裂、疏松与纵向、横向裂痕等破坏项目，将各项破坏严峻性分为轻、中、重三个等级；第二部分为路面状况计算，具体根据破坏等级的不同破坏百分比及严峻水平所查得的扣减分数扣减；第三部分为养护优先顺序，依计算所得的效益成本比决议优先次序；第四部分为数据输出，包括路段资料输没查询、路面调查资料查询、历史维修资料查询、路面破坏状况排序结果查询输出以及维修路段及维修方法输出查询。

澳大利亚RTA-NSW路面管理系统为聚集多元模块化的路面管理系统，系统架构具体分为CMIS建立路网材料、NOS评估路网标准、TNOS和网络破坏模式、CMIS处置路网道路状况、TFNOS评估路网维修成本。分别由路况管理信息系统(包含查询道路、桥梁、隧道状况，针对路网所选路段、桥梁、隧道等进行统计分，比拟其间的变更和差别，计算改良路网绩效不同方案，评估路况较差路段)、财务估算网络最优化系统(基于辅助决策管理方及专家猜测特定的服务标准请求，计算路网维修预算或成本)、养护程序最优化系统(通过程序的模块化对公路路面养护预算及程序锦进行安排，最大限度发挥资金使用效益)、叙路登录系统(主要在系统进行分析时提供所需资料支撑)四部分构成。英国CHART路面管理系统开发于1980年，调查项目包括TRRL纵断面平坦度或恬静度。系统功能包括地位图、路面断面、路面破坏外形、路面破损评估、维修工法及维修区间位置、破坏评估与对应工法统计图等。

(三)国内系统研发和使用背景

我国公路路面养护管理系统的研究和应用始于上世纪80年代，1985年，辽宁省率先在营口地区引进使用了英国开发的沥青路面养护管理系统。随后，湖南省根据本省实际情况开发了自己的路面养护管理系统。此后，全国部分省份逐步进行了路面养护系统的研发和推广。1988年，我国引入了世界银行的公路养护标准模型，并在云南省进行了试点应用，开始了公路养护领域的经济分析研究。“七五”国家重点攻关期间，我国建立了自己的路面管理系统。总的来看，上世纪40、50年代，公路路面管理主要依靠目测结果,根据路面损坏严重程度来制定养护和大修的形式、范围，并提出养护决策方案和程序。到了上世纪50年代末和60年代初，逐步研发投入路面平整度仪、弯沉检测仪以及摩阻仪测量路面等设备对公路技术状况进行检测，有目标地收集各项资料，结合人工观测的结果，对公路路面养护大中修提供预测和方案。再后来，到70年代时全国各省市很多公路养护管理部门逐步认识到，单纯地依靠目测结果进行公路养护以不能满足公路发展需求，必须通过新的测量手段，并结合系统工程的方法，通过计算机对公路基础数据和检测数据进行存储、分析和处理，按照系统程序和参数设定，自动生成科学、合理、有可操作性的公路养护方案，为公路管理部门提供养护决策参考。

二、路面管理系统的组成

为了准确了解整个公路网的破损情况，道路工作者通过长期的试验、观测,制定了路面性能的评价方法、评价标准、检测设备及方法，并且逐步建立了路面各项性能的预测模型，然后利用经济分析的手段，将有限的养护资金合理的分配到路网中最需要改建或养护的地方，力求将路网的整体服务水平保持。在尽可能好的水平将这各个方面通过计算机加以表达和管理，就形成了路面管理系统。综合的路面管理系统从功能上划分一般由数据采集系统、数据库管理系统、网级系统和项目级系统四个部分组。

(一)数据采集系统

路面管理系统决策的依据是大量、精确的数据信息。数据信息的取得依赖高效、快速的检测设备,以用于采集公路几何、路面破损、平整度、弯沉、摩擦系数、交通量、车速和重等数据。

(二)数据库管理系统

数据库管理系统一般由路网参照系统、数据文件和数据管理三个部分组成。为了对路网各项数据进行有效的管理，需要建立路网参照系统。参照系统由各类不同形式的编码组成、其中路网由道路组成，道路又由路段组成，给道路和路段分别编上不同的编码，从而使不同的数据存放在不同的层次上。数据库一般包含四大类，即几何属性、路面状况、交通量和路面养护历史数据。数据库一般具有以下一些功能：数据编辑打印、数据检索查询、数据统计分析、为网级系统提供决策数据、为项目级系统提供工程分析数据。

(三)网级路面管理系统

利用数据库中的数据信息，通过路面状况评价、路面使用性能预测、道路使用者费用预测、养护方案效益分析和优化决策，网级系统将实现：路网当前使用性能评价、路网未来养护需求分析、路网车速预测和评价、路面养护水平(标准)优化分析、养护预算优化分配、养护投资敏感性及风险分析、新建和改建项目投资效益分析。在路面使用性能评价模块中，网级系统将给出当前路网各项评价指标的评价结果；养护需求分析模块提供路网未来路面大中修养护的时间、费用、地点和方案；车速预测评价模块是从行驶质量评价角度分析预测路网在将来的变化情况，为道路改、扩建提供依据；养护水平(标准)优化分析模块则给道路养护工程师提供达到要求的养护水平所需要的最小投资；养护预算优化分配模块将分析不同投资水平给路网带来的变化，建立投资水平与路况的关系，用以确定最佳的路网投资方案和计划；养护敏感性及风险分析模块提供了分析推迟或提前养护对路面使用性能、养护费用和用户费用影响的功能。路面管理系统的分析决策一般以路网不变更路线为前提条件。

(四)项目级路面管理系统

项目级系统的主要目的是补强设计方案优化分析和罩面方案选择。当路面强度不足时，项目级系统可以根据相应的设计规范进行路面补强设计，建立可选方案，在对各可选方案进行经济效益分析，确定经济效益最佳的方案。