数字时代下的江苏省普通国省道智慧养护工程建设理论体系与实践

陈俊

摘要 将传统的普通国省道养护工程提升到智慧化、数字化的高度，是实现江苏省普通国省道养护高质量发展的重要路径。文章在总结江苏省普通国省道养护工程管理的发展现状和不足的基础上，建立了普通国省道智慧养护工程建设理论体系，提出了养护决策科学化、质量管控智能化、安全保障智慧化、管理模式集约化、养护技术绿色化的五化体系架构，并结合江苏省某普通国省道养护工程提出了智慧养护目标与主要措施。

关键词 国省道养护工程；智慧化；建设体系架构

中图分类号 U418文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）24-0178-04

0 引言

交通是兴国之要，强国之基。随着我国社会经济的快速发展，公路路网规模不断扩大，截至2022年末，全国公路总里程达到5 354 800 km，其中，普通国省道达到773 100 km，面对如此庞大的路网规模，如何进一步提高公路养护工程的管理水平成为影响当前行业发展的一大关键问题[1]。近年来，物联网、人工智能、卫星遥感、5G通信、数字孪生等技术的发展为公路养护工程带来了新的机遇和挑战[2]。

2021年10月，交通运输部印发了《数字交通“十四五”发展规划》，从数字化的采集、网络化的传输和智能化的应用等视角出发，提出打造交通設施数字感知、信息网络广泛覆盖、运输服务便捷智能、行业治理在线协同、技术应用创新活跃、网络安全保障有力的数字交通体系，支撑交通运输行业高质量发展和交通强国建设。

因此，在数字时代下，有必要将传统的普通国省道养护工程提升到智慧化、数字化的高度，推进公路养护行业高质量发展。

1 发展与不足

现有的江苏省普通国省道养护工程管理发展和不足主要体现在以下几个方面。

1.1 养护组织模式仍需优化

频繁的公路养护工程路面占用影响公路网整体运行效率，考虑养护施工段对线路拥堵的实际影响，养护作业对公路网效率的影响更大。目前江苏省在普通国省道已试点开展了“集中养护”模式与整线化养护模式的应用，该模式能够拓展养护作业空间，有效提升路段整体养护综合效益，但仍需优化养护组织模式，进一步提升路网运行效率[3]。

1.2 养护绿色集约仍需加强

绿色养护、低碳养护是推进公路养护工程可持续发展的重要方向，是实现资源消耗减量化的必由之路。目前江苏省已持续开展再生技术的推广应用工作，但仍需深化改进沥青旧料再生技术、温拌沥青混凝土技术，强化旧料掺量、加热效率、再生沥青的耐久性，全面提升江苏省普通国省道绿色、低碳养护水平，加强养护作业效率[4]。

1.3 践行全结构状况检测理念

提升公路养护科学精准决策水平，践行公路全结构状况检测理念，应用更智能、更便捷的无损设施检测及监测装备，探索形成数据驱动型公路养护科学决策技术体系，采用全寿命周期经济分析方法评价路面养护方案的长期经济效益，提升设计精细化水平[5]。

1.4 加强“四新”技术应用推广

加速“四新”技术成果转化及应用，进一步解决典型顽固病害养护难题，以提升高效、绿色、低碳养护作业能力，形成一整套具有显著社会、经济、生态效益的国省道养护工程技术[6]。

2 普通国省道智慧养护工程建设理论体系

2.1 养护思想及发展目标

2.1.1 养护思想

开展普通国省道智慧养护工程既是普通国省道提质增效的内在要求，也是培育现代化公路养护产业的重要战略引领。在普通国省道养护工程建设过程中，以数字智慧理念为引领，以改革创新为驱动，以高质量发展为主题，适应大交通流量下规模化养护新特征，依托工程建设数字化成果，构建优质可靠、规范高效、先进智能、绿色集约的智慧养护工程管理体系，逐步实现在役公路数字化，切实提升公路养护工程数字化、智慧化水平。

2.1.2 发展目标

贯彻落实《交通强国建设纲要》《数字交通“十四五”发展规划》等文件要求，利用物联网、云计算等技术，加快推进新技术、新材料、新模式、新理念在公路养护工程中的应用，以业务应用场景提质增效为抓手，采用集约化养护管理模式，实现公路养护管理的智能化、精细化、绿色化和高效化，推动事前、事中、事后全过程智慧管养，切实提升公路养护智能化水平。

2.2 发展原则

坚持以人为本：以便民、利民、惠民为根本原则，进一步提升路网运行效率，加强公众出行的获得感、幸福感和安全感。

坚持统筹集约：统筹养护工程质量、效率与安全，加强路面、桥梁养护工程集约化水平，推广“集中养护”模式，提升路段整体养护综合效益。

坚持创新引导：结合养护现状，探索新技术、新材料、新设备、新工艺，加速“四新”技术成果转化及应用，提升普通国省道绿色养护、低碳养护水平。

坚持安全可控：安全性是普通国省道养护工程建设的最重要因素，应采用智能监测、主动预警等科技手段提升公路养护安全保障能力[7]。

2.3 体系架构

由于部省级暂未印发普通国省道智慧养护工程相关指导性文件，该文根据《江苏省“十四五”公路发展规划》《江苏省普通国省道养护现代化示范实施方案》以及交通运输部《关于打造公路水运品质工程的指导意见》工作要求及适用范围，结合江苏省普通国省道养护工程的特点，搭建江苏省普通国省道智慧养护工程建设体系架构，详见表1。

全面梳理《江苏省“十四五”公路发展规划》《江苏省普通国省道养护现代化示范实施方案》中关于普通国省道养护工程的相关要求，结合《关于打造公路水运品质工程的指导意见》中质量、安全及绿色环保的发展方向，建立普通国省道智慧养护工程建设理论体系，提出养护决策科学化、质量管控智能化、安全保障智慧化、管理模式集约化、养护技术绿色化的五化体系架构，详见表2。

2.4 实现路径

2.4.1 养护决策科学化

在养护工程前期加强智慧管养，应用路基路面结构性病害自动化检测。加强养护方案精细设计，针对不同路段、不同病害采用不同的养护措施。基于建设、交通、养护、环境等多元数据分析，构建形成公路养护科学决策技术体系。

2.4.2 质量管控智能化

针对传统管理模式下质量管控精细化不足问题，探索更加经济适用的养护工程智慧工地建设，推广质量管控系统、无人化养护技术，搭建养护工程质量智慧管控平台，切实提高养护工程质量监管水平，提升养护工程质量水平。

2.4.3 安全保障智慧化

大力实施公路科技兴安工程，加强安全防护标准化，推行安全防护设备设施工具化、定型化、装配化，推进养护机械设备成套化、智能化，通过智能监测、主动预警等科技手段提升养护安全保障能力。

2.4.4 管理模式集约化

以“管制时间最短、交通影响最小、养护效率最高、工程质量最优、安全风险最低”为目标，创新公路养护组织模式，科学组织大流量下同一路段内多项目、多工种养护作业同步交叉实施，提升公路网养护整体作业效率和工程质量。

2.4.5 养护技术绿色化

强化绿色“四新”技术研究应用与评价，大力推进资源集约循环利用，深化路面材料再利用技术攻关，提高路面旧料再生利用效率，提升再生沥青混合料的耐久性能。

3 普通国省道智慧养护工程实践

3.1 项目概况

江苏省某普通国省道采用一级公路标准，设计速度80 km/h。该养护工程以“智慧养护”为主题，以项目决策科学化、质量管控智能化、安全保障智慧化、管理模式集约化、养护技术绿色化为抓手，运用道路病害检测机器人、质量智慧管控系统、长寿命周期路面性能观测站等新技术，积极打造养护样板品牌，探索推动事前、事中、事后全过程智慧管养，构建智慧养护工程体系。

3.2 主要措施

3.2.1 项目决策科学化

（1）道路病害检测机器人。应用道路检测机器人、探地雷达等设备对重点路段进行深度检测，在路面表观图像和地下三维结构模型成像后，自动识别和统计结构内部病害，实现公路养护检测的数字化和智能化，在“事前”实现智慧管养，指导养护方案精细设计。

（2）精细化设计。在设计过程中，结合实际病害调查及检测情况，分段、分病害开展养护处治方案设计。其中，针对表面轻微裂缝病害密集路段采用抗裂薄层罩面处治方法；针对沥青表面老化、磨耗严重路段采用表面层出新处治方法。

3.2.2 质量管控智能化

（1）质量智慧管控系统。安装拌和站管控系统，实现混合料生产“事前预控、事中监控、事后分析”，保证沥青混合料生产质量。升级改造现有实验室设备，实现沥青三大试验（针入度、软化点、延度试验）数据的实时采集、上传、自动分析处理。

在摊铺机、压路机上安装了智能管控设备，实时采集摊铺时间、位置、速度、温度、厚度等关键参数，指导养护作业规范施工，提高路面摊铺的平整度、碾压覆盖率和轨迹精度。

（2）无人化养护技术。开展无人集群施工，创新采用高精度数字操控、不间断稳定施工、多级安全控制策略，实现对碾压轨迹的精准控制，避免过压和漏压，保证摊铺的均匀性、碾压压实度和表面的平整度，极大提高沥青面层的施工质量。

3.2.3 安全保障智慧化

（1）智慧锥桶。大规模采用智慧锥桶划分施工作业区域，为养护作业人员高筑生命安全堡垒。通过与高德地图App数据平台的无缝对接，实现施工区域定位、施工预警发布等功能，构建起人、车、路之间的及时联系，实现有效的远距离提前预告。

（2）镭射安全预警装置。应用镭射安全预警装置对施工区域进行预警，利用激光不分散、亮度高、投射远等特性，在夜间有效警示过往车辆。同时可以缓解驾驶员的疲惫感，降低过往车辆在施工路段发生事故的概率。

（3）移动式监控设备。在施工现场布設360°可移动式太阳能智能监控设备，施工道路全覆盖，实现3 km范围内施工现场全时段无盲区的远程监控和施工过程可视可预警可追溯等功能，大幅提升养护工程安全管理水平。

（4）养护作业人员安全预警装备。施工人员配备智能手环、安全肩章等智能穿戴产品，实现施工现场人员的定位、感知、预警和音视频等功能，有效保障养护施工现场人员的生命安全。

3.2.4 管理模式集约化

（1）统筹综合养护。为有效缩短施工周期，降低施工造成的交通影响，最大程度避免重复封闭占用路面作业情况，统筹安排路面修复、桥梁预防养护及全线范围内排水设施优化、路域环境整治提升等工作内容。

（2）长寿命周期路面性能观测站。根据路段交通量特征，选取重载交通断面埋设智能颗粒传感器，开展长期数据采集分析，将常规路段修复养护与CCA抗裂磨耗层预防养护进行跟踪对比，以此判别各技术养护效果，为新技术的进一步改进及推广提供强有力的数据支撑。

3.2.5 养护技术绿色化

全面推广地聚合物注浆加固技术、URP无车辙路面、CCA抗裂磨耗层、高聚物注浆技术、沥青混凝土厂拌热再生等绿色养护技术，大幅节约原材料消耗，提高施工效率，减少对道路交通的影响，进一步提高路面的强度和耐久性。

4 结语

该文在梳理相关政策文件的基础上，明确了普通国省道智慧养护工程建设发展目标与原则，建立了普通国省道智慧养护工程建设理论体系，提出了养护决策科学化、质量管控智能化、安全保障智慧化、管理模式集约化、养护技术绿色化的五化体系架构，并从体系架构出发提出了相关实现路径与具体实践。

参考文献

[1]平刚. 检测大数据在智慧型高速公路养护中的创新应用研究[J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术， 2022（7）： 4.

[2]邱暾. 基于5G和AI技术的高速公路智慧养护应用研究[J]. 北方交通， 2022（5）： 68-70.

[3]智勇， 周宏， 曹蕾， 等. 基于5G+的无人重型机械集群应用研究——以高速公路智慧养护为例[J]. 江苏通信， 2023（3）： 16-20+24.

[4]栾斌， 于云飞， 王林. 普通国省道干线公路的养护管理研究[J]. 运输经理世界， 2022（7）： 107-109.

[5]沙晓东， 章茜. 江苏省普通国省道养护管理体系研究[J]. 交通世界， 2021（27）： 7-11.

[6]罗群星. “四新”技术在贵州省国省道沥青路面养护工程中的运用及建议[J]. 交通科技与管理， 2022（23）： 184-186.

[7]陈昱. 普通国省道智慧公路建设研究与应用[J]. 智能城市， 2022（3）： 16-18.