高速公路路面养护科学管理实现路径

文 / 绍兴市高速公路运营管理有限公司 徐行 马智炜 南京道润交通科技有限公司 黄舒文 李小鹏

高速公路路面养护管理是一项体量大、难度高、社会责任大的工作。本文通过结合多年高速公路养护管理工作的实际经验，提出了通过建立大数据养护系统，进而开展精准的数据分析、评估，最终形成科学的养护决策的方法，是实现高速公路路面养护科学管理的一条可靠路径。

概述

高速公路作为重要的基础设施，是物流客流运输的大动脉。我国自1993年京津唐高速通车以来，经历了数轮大基建的快速发展，目前总里程已超13万公里。由于其具有流量大、建设标准高、车速快、养护施工难度大等特点，因此给广大的高速公路养护管理者带来了巨大的挑战。路面设计寿命为15年，养护体量大，消耗大量资源能源，如果没有科学的养护管理手段，将造成巨大的经济损失和恶劣的社会影响。本文依据养护管理经验，分析了实现高速公路路面养护科学管理的方法路径。

图1 数据库构成

建立路面养护大数据管理系统

高速公路路面养护数据的组成

高速公路路面养护数据主要包括静态数据和动态数据两部分，静态数据主要为建设期数据，包括：路面结构、材料、路段划分、路线线型、施工单位、桥涵、隧道等。动态数据主要包括各年度检测数据、历年度养护数据、交通量、气候环境数据等。这些数据都是路面使用性能重要的影响因素，应尽可能完善地收集上述数据，并整理归档，形成数据库。数据库的布局应清晰合理，应采取分层多线程架构，缩小单个数据库体量，方便算法运转快速调用数据，使之具备为后期养护决策数据调用的条件。

路面养护大数据系统的构成

通过数据的收集，即可逐步设计建设为养护大数据管理系统。其基本构成可以包括基础设施的管理、日常养护业务流程的管理、养护决策与方案管理等。

基础设施管理应包括高速公路各个方面，如路基、路面、桥梁、隧道、护栏、机电设备、收费站、服务区等，对上述门类的信息能做到增、删、改、查，并具备地图展示、数据统计等功能。

日常养护全业务流程通常包括巡查、任务下派、审核、维修、验收、计量、抽检、考核等步骤，其管理在于从制度和责任划分的角度出发，将日常养护的全套业务流程信息化、无纸化，并做到数据留档、操作留痕，方便随时进行查阅，厘清责任。通过日常养护开展的情况，可快速了解当前路面的病害情况、空间分布，迅速找到病害严重、集中的路段。日常养护数据也应能够同步进入数据库。

养护决策与方案管理。在上述数据和功能模块的基础上，进行数据分析，建立养护决策模型，即通过设定阙值，输入必要的参数和边界条件，按照既定的养护目标要求，进行养护方案的科学决策。

路面养护大数据管理系统的运行与维护

系统建成后，重点在于各年度的系统维护和数据更新。系统维护需要每年保证服务器的运行稳定，修复各类bug，设置容灾方案保证数据库的安全。每年度路面需要全面开展检测工作，制定检测规程，规范相应的数据，同时采集各年度的检测数据，交通量、气候环境、养护工程等相关的数据，并及时更新，数据入库前必须对数据质量进行评判和校核，对严重失真、无效的数据进行清洗，完成上述操作后方可入库，为系统进行预测分析和方案决策提供土壤。

科学的数据分析与养护方案的制定

依托系统的数据处理，对各项路面养护相关数据进行科学的分析，并以此指导制定科学的养护方案。

交通量与轴载

交通量与轴载情况，反应路面的荷载状况。因此可以按照不同的交通断面，分别计算交通量，划分交通等级、客货比，以及轴载分布情况，明确高速公路各路段承受的交通荷载的水平。

养护历史

依据日常养护系统数据，可分析出高频次养护的具体路段和高频次出现的各类病害，针对性的发现问题，便于提出解决方案。分析大中修养护路段，对维修的频率、频次、采用技术分类统计，重点分析反复维修路段，根据情况分析技术方案采用的合理性。

路面性能

根据大数据系统统计结果，分析路面各项性能指标的变化趋势，包括车辙、平整度、破损等，分析各路段历年性能的变化情况，寻找存在劣化加速、数据异常的路段，以此作为重点分析对象。

方案决策

结合养护技术方案的分析结果和路面性能分析情况，开展养护方案决策。根据各养护技术的技术原理、适用范围、造价等因素，与路面病害、性能数据分析结果进行匹配，选择造价合理、针对性强、可靠性强的技术方案作为初选方案。综合施工单位能力水平，考虑施工便捷性，道路重要程度、总预算限制等因素，对初选方案进行优化改进，形成最终决策方案。

养护项目效益后评估的重要性

路面养护项目通常规模较大，投资金额高，因此，对路面养护项目的实施效益进行“回头看”就显得十分有必要性。养护项目效益后评估主要分为经济效益和社会效益两部分

经济效益

经济效益需考量的指标包括：投资规模、养护里程、性能恢复水平、预期寿命等。在投资规模一定的情况下，养护里程数量、性能的恢复水平与预期寿命越长，说明经济效益越出色。通过该项评估取得各养护项目的经济技术指标，以此来评估该效益的高低，并且对今后养护时机的把握和养护技术的选择具有非常有益的参考。在路面性能出现衰减，在适宜的时机选择小代价的养护技术手段，将得到路面寿命的极大延长，寻找并贴近这个“最佳时机”是养护管理者需要追求的目标。

社会效益

社会效益考量的指标包括：工期、对周边环境的影响（植被破坏、路面标高改变、排水）、噪声、扬尘、污染、交通占道与拥堵情况、能耗、排放、资源消耗等。在当前碳达峰、碳中和的背景下，绿水青山就是金山银山的理念深入人心，对社会效益的考量越发重要，在满足经济效益的同时，对社会效益综合考虑，取得相应的指标，对养护项目在技术选择上具有重要的意义。

结论与展望

1.对实现高速公路路面养护科学管理具有重要的意义。高速公路路面养护面广量大，耗费大量资金，养护工作的科学管理必须依托信息化高效手段来实现，可通过建立路面养护大数据系统、开展数据分析、科学制定养护方案、进行养护效益后评估这一路径，反复循环验证并调整，最终实现养护科学管理。

2.对交通量、养护历史、路面性能等数据的深入分析和挖掘，对寻找目标养护路段和选择合适的养护技术方案至关重要。现阶段，管理单位应重视大数据系统的分析与人工分析相结合的方法，科学诊断路面情况。

3.已实施完的养护项目，应对其经济、社会效益开展后评估，取得各类技术的投入产出比、适用范围和经济社会指标等，评估结果反馈于方案决策过程中，将更有利于管理者获得更为科学的养护方案。