“互联网+”智慧公路养护技术分析

罗京

（甘肃省兰州公路事业发展中心永登公路段，甘肃 兰州 730300）

0 引言

随着信息技术的应用，各行各业均进入了智慧化发展阶段，交通行业也不例外。自2017年提出《智慧交通让出行更便捷行动方案》以来，逐渐形成了“互联网+”交通模式，旨在借助信息技术实现智慧公路管理，在此基础上，已陆续发布各类文件用于指导智慧公路建设工作[1]。养护作为公路管理的重要部分，在智慧公路建设期间，可依托于“互联网+”体系优化智慧公路养护技术。

本文以某公路养护项目为实例，分析“互联网+”智慧公路养护技术的应用。案例公路路段地处一线城市繁华区域，为缓解当地交通拥堵问题作出了极大贡献，属于当地重要交通要道，但随着公路使用年限的延长，其路面交通性能有所降低。因此，为提升路面功能、延长公路寿命，提高公路建设质量，该项目紧跟“互联网+”智慧公路建设形势而积极应用先进技术构建智能化养护系统。

1 构建养护系统

在信息化时代，按照“互联网+”模式构建智慧养护系统是形势所趋。案例公路项目在制定养护方案期间，充分应用“互联网+”智慧公路养护技术，搭建智慧养护系统，该系统功能框架如图1所示。

图1 智慧公路养护系统功能框架

1.1 公路日常养护管理系统

（1）养护计划管理。借助智慧养护系统能够编制季度、月度、年度养护计划，可由系统通过数据分析自动生成，亦可由养护人员自主编制。此外，养护计划可自动存储，且上级部门具有调阅权限。

（2）日常养护管理。主要涉及公路养护相关工作，如路面小修、绿化保洁养护等，日常养护流程见图2所示。

图2 日常养护流程图

（3）养护应急管理。主要用于各类公路发生应急事件时，保障公路应急养护水平，包括启动应急预案、应急指挥调度、应急养护处理、应急养护统计四项功能。

（4）路况评定管理。该智慧养护系统与公路两侧摄像头、传感器连接，主要用于采集公路路况信息，并评价路面状况。

（5）桥梁、隧道养护管理。针对桥、隧路段进行养护管理，用于统计桥、隧检查数据，且技术人员可根据实际需求查询历史病害、养护记录等数据信息。

（6）养护评价管理。完成公路养护检查或养护项目后，用于评价公路养护情况，于公路养护检查后自动生成考核评分，于养护项目实施结束后评定养护效果，并生成养护报告。

（7）专家库管理。对以往养护案例信息数据进行整理，形成养护专家库，为智慧养护系统自动生成养护计划提供依据，并可帮助养护管理人员下达决策。完成养护项目后，相关养护方案自动纳入专家库内。

（8）养护统计报表。用于全方位整理公路养护数据，实现数据共享，辅助管理部门制定决策。此外，智慧养护系统还可对接其他公路系统，实现数据交互，有助于共享案例经验。

（9）养护决策分析。智慧养护系统能够根据公路项目具体状况自动生成养护方案，以便养护人员参考。此外，养护人员还可基于智慧养护系统筛选养护技术，借助费用效益算法评估养护技术应用价值，以此提升养护决策质量。

（10）基础数据管理。用于整理公路养护相关数据，如工料机信息、养护信息、病害类型等。

1.2 公路养护移动终端

（1）移动端APP。以APP的形式进行公路养护管理，便于各级养护人员沟通协商，还有助于上级部门及时监督管理。借助移动端APP 能够实现公路路面经常性检查、日常巡查与养护信息查询，且养护人员可直接借助移动终端采集公路外业数据，并实时填报。

（2）公众服务号。主要用于发布公路公交站点、实时交通、实时路况、停车诱导、节假日公告、长途客运等信息推文，上述功能服务于群众。对于养护人员而言，养护人员能够通过公众服务号后台采集外业数据，描述病害位置，上传病害图像等，为公路养护管理工作提供便利。

2 公路现状调查

运用智慧公路养护系统采集待养护公路（案例公路）现状，统计公路交通量数据，将公路路段两端设定为A端、B端，其公路断面流量情况如下：

（1）A至B方向24h内的断面交通流量为64221辆，高峰小时断面交通流量为3902辆；

（2）B至A方向的24h、高峰小时断面交通流量分别为53670辆、3264辆。

智慧养护系统与公路摄像采集系统连接，在调查公路路面现状时，可直接从智慧养护系统内调取相应图像，通过分析图像初步判断公路路面情况。经图像分析发现，案例项目公路路段存在沥青膜剥落、沥青老化、集料裸露等问题，尚未发生严重的病害问题，但若未及时养护，在雨水及轮胎作用下，裸露在外的集料易被带起，加剧沥青膜剥落、沥青老化程度，并引发坑洞、麻面等病害。由此可见，通过智慧养护系统初步判断后，系统可确定案例路段的养护需求[2]。

3 公路状况评价

明确公路养护需求后，进一步借助智慧养护系统的数据管理、决策分析等功能评价路面状态，为后续养护技术的合理选择提供依据。智能养护系统内部具有路面养护质量指数评价体系（见图3所示）与算法公式，能够根据各项指标智慧化评定公路路面状态。

图3 智能养护系统内的路面养护质量指数评价体系结构

公路路面养护质量指数计算公式如下：

式中：

PQI——公路路面养护质量指数；

PCI——路面状况；

PSSI——路面强度；

RQI——行驶质量；

SRI——路面抗滑性能；

WPCI、WPSSI、WRQI、WSRI——分别表示PCI、PSSI、RQI、SRI的权重，其中WPCI为0.35，WPSSI为0.15，WRQI为0.40，WSRI为0.10。

智慧养护系统可根据公路各项指标具体情况判断路面真实状态，案例公路路段经系统公式算法测算后，发现路段SRI抗滑性能、RQI行驶质量优异，PSSI路面强度高于国家标准，但PCI路面状况数值波动较大，局部区域数值偏小，低于80，而PCI低于80则意味着该路段存在松散开裂、沥青剥落问题[3]。

4 养护措施选择

4.1 养护标准判断

根据智慧养护系统算法运算结果可知，松散开裂、沥青剥落是案例公路养护重点。为更好地做出养护决策，正式选择路面养护措施之前，从PCI路面状况、PSSI路面强度、RQI行驶质量、SRI抗滑性能四个方面明确养护标准[4]。智慧养护系统根据公路实际状态数据及当地养护技术规程制定养护标准，具体如下：

（1）PCI路面状况。要求主干路、快速路的PCI指标超过80，次干路与支路的PCI指标目标范围分别为75～100、65～100；

（2）PSSI路面强度。案例公路路段路面强度较好，要求该指标均超过临界范围即可；

（3）RQI行驶质量。要求主干路、快速路、次干路完成养护后，其RQI行驶质量指标处于3.2～5.0范围内，支路指标范围标准为3.0～5.0；

（4）SRI抗滑性能。主干路、快速路、支路、次干路的SRI抗滑性能指标标准均为35～100。结合公路状态评价结果可知，路面松散开裂、沥青剥落属于关键性养护内容，故在制定养护措施时，需按照PCI路面状况指标标准实施养护工作。

4.2 对策库选择

案例公路路面尚未发生严重病害，故本次养护属于预防性养护。为保障养护措施选择效果，将路面损坏程度、损坏类型、交通量设置为智慧养护系统对策库形成依据，从预防性养护专家库数据内选择合理措施组建成为对策库，该对策库与该公路养护项目对应，待养护作业结束后，可为其他养护项目提供借鉴。通过公路交通量数据调查统计发现，该公路年平均日交通量较高。因此，为保障养护效果，要求养护措施具有耐久性，即雾封层养护、复合封层养护、碎石封层养护、稀浆封层养护并不适用。此外，因该公路交通量大，若白天封闭养护不利于城市居民通行，故拟采用夜间封闭施工方式进行养护，而夜间封闭施工仅可持续4～5h，因此不可选用养护处理时间过长的技术，从这一角度来看，以改性乳化沥青为核心的微表处养护方式不可运用[5]。除此之外，案例公路养护重点在于预防因沥青老化引发的麻面、泛白、坑洞等病害，尚未形成真正的病害问题，故不适宜选用灌缝、封缝养护技术。经综合性分析后，最终决定运用含砂雾封层、沥青还原处治、超薄沥青混合料加铺、薄层沥青混合料加铺作为最终养护措施，并将其纳入项目养护对策库内。

4.3 费用效益分析

智慧养护系统完成对策库构建后，可基于系统内各项材料价格波动形势分析各类养护技术的成本效益，综合考量单位费用、使用寿命因素，借助EAC等效年度费用计算方式进行测算，其公式具体可见式（2），通过EAC效益指标数值明确各养护技术的费用效益。

式中：

EAC——费用年度效用指标；

N——单位费用；

C——使用寿命。

EAC指标数值与费用效益呈反比，因此需优先选择EAC指标较低的养护技术。运用智慧养护系统测算EAC指标，通过自动化、智能化测算降低人工干预程度，继而提升指标测算精准度。案例项目借助智慧养护系统高效完成测算工作，测算结果如下：

（1）含砂雾封层养护技术的单位费用与使用寿命分别为37元/m2、3年，EAC指标为12.3；

（2）沥青还原处治养护技术的单位费用为42元/m2，使用寿命为3年，EAC指标为14；

（3）超薄沥青混合料加铺养护技术的单位费用与使用寿命分别为132元/m2、4年，EAC指标为33；

（4）薄层沥青混合料加铺养护技术的单位费用为187元/m2，使用寿命为6年，EAC指标为31.2。经智慧公路养护系统测算后，发现沥青还原处治养护技术与含砂雾封层养护技术的费用效益优异，最终案例公路选用上述两种技术实施养护作业。

5 结束语

综上所述，在“互联网+”时代背景下，交通行业趋向智慧发展。为提升公路养护的针对性与科学性，可构建智慧公路养护系统，用于分析公路状态，为养护技术的选择提供依据。案例公路养护项目则应用智慧养护系统采集与统计待养护公路现状，对其路面状态进行综合性评价分析，通过对策库分析与效益分析，将沥青还原处治与含砂雾封层作为最终养护技术，最大限度地保障公路养护效果。