基于路面养护管理系统的衍生方向研究

2020-08-02付英文

黑龙江交通科技 2020年7期

付英文，陈丹

(1.黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司，黑龙江哈尔滨 150070；2.北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100000)

0 引言

随着计算机技术的快速发展，人工智能、大数据和5G等技术正在越来越多地应用到现实的生活中，路面养护管理系统也是应运而生比较有代表性的成果，而当前道路交通领域炙手可热的便是自动驾驶汽车。2018年特斯拉超级工程决定在上海投资建厂，特斯拉工程不仅在电动汽车方面取得重要成果，在自动驾驶技术方面也得到重点关注。而中国百度的无人驾驶汽车也在努力实现商用，各种智能交通、智能驾驶方面的正在蓬勃发展。

但是，目前自动驾驶汽车在平面多集中在依靠智能计算、图形计算、监控装置等多种技术相协同上，可以使电脑在没有人类主管控制下自动安全地运行车辆。在众多的考虑因素中，路面层面较多考虑是路面行驶车辆的避让和交通标志的识别，并没有考虑道路状况的影响，即没有所行驶路面状况的好坏对行驶车速和行驶舒适性的影响。自动驾驶汽车在实现“车—车—人—物”交流的同时，却是在假定路面是在理想环境下的状况，而实际中却路面却并非完美状况，道路在自然环境下也受到多方面影响，很难对路面的实际情况做出评价，进而使自动驾驶系统得到认知。与此同时，路面养护管理系统是近年在公路领域出现的一项具有深远意义的研究成果。它利用科学的分析理论、系统分析的方法和计算机运算手段，为养护和管理部门提供分析，能够全面地描述路面能够提供的服务水平。其对沥青路面的描述可以用众多的指标衡量，对路面的即时状态能够描述和预测，这正是自动驾驶汽车所缺乏的。

1 自动驾驶汽车与沥青路面养护指标的关系

1.1 自动驾驶汽车发展中的缺点

自动驾驶汽车在结合计算机技术、信息技术和控制技术的基础上不断完善和发展，但道路作为汽车行驶的载体，必然会对自动驾驶汽车的产生影响。目前自动驾驶的研究发展多集中在汽车的自动控制和识别方面。现实情况中道路的使用状况却随着时间的变化而变化，在车载和自然环境的作用下影响，道路发生病害和损伤，如果不考虑到路面真实状态对汽车行驶的影响，那自动驾驶技术必然会得到极差体验。

从表1自动驾驶汽车的发展可以很明显地看出，众多的研究者将重点放到道路交通情况，包括路上车辆，路上车速，路上行人等，很明显没有考虑到驾驶人员或者承载货物的舒适性。按照目前的自动驾驶理论，同样交通条件下，当路面车辆较少时，行驶速度可以增大，但路面状况的好坏却没被考虑在内。如果路面较差，同样形式速度就会受到路面波动效果的影响，行驶感受就会很差。

表1 自动驾驶技术国内外发展状况对比

1.2 路面养护管理系统的优点

在《高速公路养护质量检评方法》中对我国公路沥青路面的特点和病害，建立沥青路面养护管理系统，该系统可以对路面使用情况进行详细量化描述。量化后的路面养护管理数据能够对沥青路面的使用情况进行预测和管理，使道路的管理与计算机技术相结合，在养护管理数据存储和处理的过程中对路面的使用性能进行评价。目前国内外公路养护管理系统一般从路面结构、功能性能、承载能力、安全性能等方面来进行描述评价，相应的使用不同的指标来描述评价(路面破损状况PCI、行驶质量RQI、强度PSSI及安全SRI)。

综上所述，路面养护管理指标对沥青路面的真实状况进行了详细全面地描述，对沥青路面的路用性能有跟踪调查和预测的功能，可以精确到米的单位，这正是路面自动驾驶技术的在道路影响上的缺点。利用路面养护数据，将路面定位到具体位置，既可以得到该位置的路面详细信息状况(坑槽、车辙等)，对自动驾驶行车速度进行修正，进而为自动驾驶的车辆提供更加好的体验。

2 路面养护管理系统指标对自动驾驶速度的修正

利用路面养护管理系统中的数据对自动驾驶车辆进行速度调节修正是对自动驾驶的进一步补充和完善，对自动驾驶的发展有着一定的作用。

2.1 实测路面养护管理指标变化对行驶速度的影响

为了说明路面养护管理系统指标在自动驾驶中的应用，本文选取临长(湖南到长沙)高速公路中的一段养护数据进行分析，2003年到2007年的指标数据见表2。

表2 临长高速公路某段各指标评价值

从路面养护管系统指标数据变化可以看出，随着路面使用年限的增加，变化程度PSSI>RQI>SRI>PCI>RRD。而从众多学者的研究资料中也可以知，车辙和坑槽对汽车的行驶速度有着巨大的影响，结合实测路面的指数的变化情况，可以在计算路面计算指数时增大车辙和坑槽的占比，进而得到可以应用到自动自动驾驶的路面养护管理系统的指标。

2.2 基于路面养护管理系统的自动驾驶影响指数的确定

路面质量指数(PQI，Pavement quality index)是综合各种沥青路面养护管理指标按比例求得的，本文可以类似的原理，指标在车速影响指标的前后顺序得到相关的权重占比，得到自动驾驶路面质量指数(APQI，Autopilot pavement quality index)。PQI的计算公式如(式1)所示，经过修正的APQI见表3。