北京市京承高速沥青路面性能衰变规律分析

于保华，高玉梅，杨婉怡，卢兆洋，胡继侠，邓志坤

（1.北京首发公路养护工程有限公司，北京 102613；2.北京建筑大学，北京市城市交通基础设施建设工程技术研究中心，北京 100044；3.中国建筑土木建设有限公司，河南 濮阳 457000；4.河南中原公路勘察设计有限公司，河南 濮阳 457000）

引言

近年来，随着高速公路建设的逐渐完善，很多高速公路开始进入养护阶段[1]。我国虽然已制定公路沥青路面养护规范，但由于缺乏路面性能的历史数据，对高速公路的性能衰变规律的研究依然较少[2-5]。而路面性能预测对道路养护部门来说至关重要，预测结果往往主导着养护决策的制定。在沥青路面性能预测方面，国内外学者相继提出了力学法、经验法与力学经验法[6]。美国公路与运输协会在1993年出版的AASHTO中提出以PSI作为评价路面性能的重要评价指标[7]；国内较早的衰变预测方程由孙立军和刘喜平[8]提出；张洪伟等[9]采用灰色模型对路面预防性养护进行了研究；孔祥杰[10]采用指数衰减模型对沥青路面性能进行了预测，此类指数模型对沥青路面预测具有良好的适用性。

1 路面性能指标

路面性能评价指标有路面状况指数（PCI）、路面行驶质量指数（RQI）、路面车辙深度指数（RDI）、路面抗滑性能指数（SRI）与路面综合评价指数（PQI）。根据《公路技术状况评定标准》（JTG 5210—2018）要求，将京承高速公路收集到的路面性能原始数据带入相应公式计算，可得到历年路面性能评价指标的数据，六环高速公路历年路面性能评价指标见表1。

表1 京承高速历年路面性能评价指标检测数据

2 北京市道路衰变预测模型

2.1 指数预测模型

经前期大量研究，可得到性能指标数据与路龄呈指数关系：

式中：Yt—路龄t年时的路面性能评价指标数据；Y0—预测起始年的路面性能评价指标数据；a—路面参数，反映养护状况、交通量、路面结构对路面的影响。

2.2 京承高速衰变预测模型及精度检验

由于道路的龄期不同，经过不同养护处置措施的恢复率也不一样，鉴于高速道路使用年限为15 a，养护黄金年限为一个周期内的前10 a。以北京市京承高速三期为例，根据不同数据单调递减分布规律的差异性，选取公路路龄为2～4 a的数据进行线性回归，得到适用于京承高速的衰变预测模型，再利用模型对后面5～8 a的路面性能数据进行预测，并与实际数据对比得到预测精度。表2为线性回归后的预测模型；表3为模型预测精度检验结果。

表2 北京市京承高速有关路面性能的回归模型

表3 京承高速使用年限与路面性能检测和模拟

由表3与图1可知，对于短期预测（1～2 a），模型中各路面性能指标的预测精度都能达到96%左右，而对于长期预测（3～4 a），由于路面养护带来的影响，使得预测精度降低，但也能达到91%以上，证明此模型具备很高的精度。对于养护决策最为重要的两个指标，模型预测PCI值的精度在93%左右，模型预测RQI的精度在98%以上。对于剩下的指标，由于连续几年养护的影响，模型预测RDI值的精度在91%左右，SRI的预测精度在93%左右，PQI的预测精度在95%以上。因此，模型可以较好地预测各项路面性能的发展规律，为养护决策的制定提供精确地指导。

图1 京承高速衰变预测模型各指标残差检验对比

3 结语

（1）根据京承高速历年路面性能数据，建立了关于PCI、RQI、RDI、SRI与PQI五种路面性能指标的回归模型，拟合精度较好，都在91%以上，具有较高的关联度。（2）利用回归模型对目标高速路面性能各项评价指标进行预测，并将预测值与实际测量值对比，发现京承高速衰变预测模型的预测精度均高于91%，证明此模型用于路面性能预测效果良好，可为养护决策的制定提供精确指导。