高速公路路面管理系统研究

朱贺贤

(山西省交通新技术发展有限公司，山西 太原 030006)

0 引 言

随着我国经济的迅猛发展，高速公路已经成为我国公路的主骨架，对我国交通运输的发展有重要的推动作用。但部分高速公路的路面性能随着交通量的增加逐渐降低，亟需进行路面养护管理。为了改变原有的高速公路养护管理模式，同时保证高速公路的通行效能，需要从全方位考虑制定一套有效的高速公路养护管理系统，既能满足现阶段路面养护的需求，又能实现路面性能评价和预测，为路面养护制定方案和预估资金，达到优化路面养护管理的效果。

本文将综合性地探讨现行各路面管理系统，并针对性地提出相关建议，以推动路面管理系统的科学性、综合性发展。

1 高速公路路面管理系统概论

1.1 路面管理系统

路面是重要的工程结构物。路面的使用性能以及其养护管理对交通运输、路面养护管理的实用效果有直接关系。路面管理系统(Pavement Management System，PMS)通过运用适当的方法，帮助路面养护管理者对路面进行养护维修做出最优选择。

1.2 高速公路路面管理系统的内容

路面管理系统的工作主要有四部分：规划上，收集路面资料并做分析和评价，制定养护方案，做出养护资金预算；设计上，采集数据提出优选方案；施工上，编制计划并控制施工质量；养护上，监测道路状况，分析并提出养护计划。使用专项养护资金，通过公路养护管理的实施，实现路面在使用寿命内保持良好的使用性能。简而言之，路面管理系统即在特定标准和限制之下，通过制定和对比不同种类的路面养护方案，为道路管理者选择其中费用-效果最优的方案。

路面管理系统分为网级和项目级路面管理系统，其针对目标、结构和作用都有所不同。

2 高速公路路面管理系统的基本理论

路面管理系统包括：数据管理系统，模型管理系统，前方图像管理系统，地理信息管理系统，养护决策管理系统，日常养护管理系统。

模型管理系统是为满足不同路面状况的养护需求，针对不用状态路面的基础数据信息，建立模型，并通过模型参数管理系统对模型中的参数进行标定。前方图像管理系统主要是对行驶车辆前方的图像进行管理。高速公路地理信息系统指的是通过建立高速公路信息数据库与地理信息系统之间的关系，将高速公路基础数据和决策结果以数字地图的形式作出分析、统计、汇总和显示。为了能够选定最佳的养护方案，需运用路面养护决策系统，从技术和经济两个方面对不同的养护方案作出分析比较。

3 路面管理系统研究方法及类型

3.1 基于GIS的路面管理系统

基于GIS的路面管理系统是针对水泥混凝土路面和沥青路面等路面建立的路面管理系统，其结合了路面管理技术、地理信息系统技术以及HDM-4模型。系统的建立主要基于寿命周期成本分析框架，且该框架也是系统中用于经济分析的方法。

3.2 基于LCCA的路面管理系统

全寿命期费用分析(Life Cycle Cost Analysis，简称LCCA)指的是在整个过程中比较不同方案的初期建设费用、后期养护费用和建设养护过程中产生的其他费用，并分析建设养护对环境的影响。在进行全寿命期费用分析(LCCA)时，首先要确定分析过程的时间、级别、范围等，然后要确定分析的影响因素和参数，最后要进行分析和对分析结果的说明。

3.3 基于.NET的路面管理系统

高速公路路面管理系统面向局域网用户，采用的模式为客户机或者服务器。使用的设备主要有网络服务器、微机、路由器和打印机等。该路面管理系统将MS.NET技术作为平台，运用C语言对系统软件进行开发，并将企业级控件作为一种技术实现了分析和结果的输出。

4 路面管理系统存在的问题及改进措施

4.1 路面管理系统中存在的问题

路面管理系统中根据道路条件选用最优模型，还需要在后期做出进一步的研究。路面性能的不同参数之间不具有对比性。路面管理系统有一个最大的不足，即不能对同一养护路段不同养护策略对应的全寿命周期费用进行比较。

路面管理系统中最关键的部分是系统软件，系统方面存在的主要问题为：(1)软件种类较多，每种系统软件与检测设备是唯一匹配关系，不同系统均不具有兼容性；(2)路面性能分析评价、养护策略制定、养护投资分析等模块的功能相对较弱，建立的养护管理模型较简单，系统软件的实际应用率较低。(3)目前路面管理系统缺乏对路面性能的动态监控和管理。

4.2 路面管理系统的改进对策

综合方面：为了满足不同路面状况、不同交通量下的路面养护管理需求，首先组合一条不同路面状况和不同交通量的新路，然后开发出一个能够实现经济最优的定期养护矩阵，根据不同时间段路面状况条件以及交通量的变化，制定定期养护方案，并逐步实现国内组装及国产化，同时以测试为目的的相关研究也在进行，并实现了市场化的推广。路面管理系统中，通过高科技手段，实现了对路面的使用性能的检测、评价、决策和预测，提出在特定的时间，对特定的路段进行养护维修，实现科学养护和经济最优的效果。

软件方面：制定一套管理系统，能够满足实际需求，且功能模块齐全、数据兼容。(1)提高系统的兼容性和共通性：在现有系统的基础上开发出新的系统，保证不同系统对数据的兼容以及对已有检测设备的可用。(2)优化路面养护科学决策的核心模块，对我国现有的管理养护单位的养护理念、养护方法等进行修正。(3)实现智能化应用拓展，通过对先进智能技术的引用，实现养护路面实施联动和可视化管理。(4)实现系统界面人性化，对系统界面进行优化改进，使得界面更加符合人的思路和习惯，满足养护管理人员的操作需求。(5)提供定制服务和跟踪服务。针对不同的养护管理单位的不同需求，提供系统订制服务，同时跟踪系统的后续使用，实现服务保障。

5 结 论

路面管理系统的研究、应用及推广是一个长期且复杂的过程。现阶段路面管理系统的问题主要有：软件系统和技术的应用问题、机构组成问题、系统推广应用问题以及新技术、新方法的创新问题等。随着国家的发展的进步，计算机技术、GIS技术、自动识别与检验技术等的出现，将计算机技术和人工智能技术应用到路面管理系统中，使得路面性能评价更加合理、科学，路面状况变化预测更加可靠、准确，优化了路面管理系统，提高了管理养护部门人员的工作效率和养护决策的准确性。