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摘要：路面管理系统是对道路使用状况进行综合评价，以及提出预警信息和指导预防性养护等工作。能够有效地降低道路养护成本，延长道路使用寿命。本文简单阐述了路面管理系统的发展概况，从路面管理系统的内涵、内容及组成三方面说明路面管理系统的重要性，推广和实施路面管理系统将是公路养护和管理的必然趋势。
关键词：路面；管理系统；组成；关键技术；发展
中图分类号：C93文献标识码： A
1 路面管理和路面管理系统
路面管理包括规划、设计、施工、养护、路况检测和研究等。公路路面管理系统是一个复杂的决策系统,它涉及了道路工程、工程经济、系统工程及计算机技术,是与道路规划、设计、施工、养护、评价和研究各种活动相关的、协调的、综合统一的集合。路面管理是以有组织的方式把与路面有关的各个方面组合在一起,从采集处理和分析各路段的数据,到鉴别目前和今后的养护和改建需要,到编制改建和养护计划,再到通过设计、施工和养护实施这些计划。系统是在各方面活动之间建立起联系和协调关系。
路面管理系统(pavement management systerm,PMS)的作用是最有效地利用现有资金,使公路网中的路面处于最佳的服务水平或产生最大的经济效益。它能够综合运用路面专业知识和系统工程技术,借助计算机处理与路面养护活动有关的问题。路面管理系统的基本组成为:数据采集系统;数据库管理系统;网级系统(它是涉及整个路网、用于指定路网养护政策,确定路网养护需求和养护费用优化分配的宏观分析系统);项目级系统(是根据网级系统的决策,以路段为对象,从技术和经济的角度分析养护方案的系统)。通过应用系统分析和运筹学的方法,使路面管理系统化,为管理部门的决策提供工具和方法,帮助其找到费用-效果最佳方案,以提供和维持在一定时间内具有足够服务水平的路面。
2 路面管理系统的内容
2.1路面评价
(1)使用性能评价。使用性能评价主要包括平整度评价、抗滑评价、裂缝评价、损坏评价、结构强度评价等。我国在路面管理系统CPMS Vn2.0中就把强度评价指标SSI作为计算路面综合指数PQI的一个参数。通过检测、分析,找出影响路面使用功能的主要影响因素,确定几项作为评价路面使用性能综合指数的指标。
(2)专家分析。通过对实验路段实地考察,由专家对选定的各评价分项进行打分,并给出路面使用性能综合指数。
(3)建立模型。對所测得各分项的检测数据进行分类分析,假设各种函数形式,选取相关性较好的作为模型变量,找出路面使用性能综合指数与各分项之间的数学关系建立方程。
(4)回归分析。利用模型的单项指标,分别对调查数据进行回归分析。对更多的实验路进行多元回归分析,进一步确定各分项对路面使用性能综合指数的相关性系数。
(5)处治对策。专家组根据路面使用性能综合指数对各实验路段给出一种处治措施,找出路面使用性能综合指数与维修措施的对应关系。
2.2经济分析
对于所确定的维修方案在满足项目总要求的情况下，进行经济分析、比较，得出经济效果最佳的方案。经济分析的目的便是选择费用一效益最佳的方案，使决策能以可靠的经济分析为基础，各项资源得到最有效的利用。主要方法有经济评价、费用模型、直接经济效益等。
对各方案根据维修后预期达到的路面状况和经济分析结果进行优化排序，供管理决策层确定最终维修方案。
2.3系统的建立
(1)建立数据库。通过对道路交通条件、气象条件、材料因素、施工水平、管理水平及路面现状观测数据的收集,建立数据库。
(2)对整体路况进行评价。应用路面使用性能综合指数对数据库中的数据进行计算,对全线做出评价,给出维修方案。应用经济分析确定费用-效益最佳的方案。
(3)决策者选定方案。
(4)施工。
(5)使用性能监测。
(6)数据管理。
2.4路面管理系统建立的关键技术
(l)目前，平整度检测工具主要有拖车式颠簸累积仪、车载式颠簸累积仪，抗滑性能检测设备有英国SCRIM摩擦系数测试仪，弯沉值测定工具有落锤式弯沉仪。
(2)路面使用性能综合指数的确定由于地域、气候、地质情况等因素的影响及考虑范围的不同，各国、各地区之间的评价指数方程都是不同的。确定模型的各个参数需要对大量的数据进行运算分析，其中数据的系统误差等不确定因素很多，需要我们进行反复的计算、探索，以期达到最大的相关性。
3 路面管理系统的组成
路面管理系统从功能上划分一般由以下4部分组成。
3.1数据采集系统
路面管理系统中,数据采集系统需采集的路面状况数据主要有:平整度、路面损坏、结构承载力和抗滑能力4方面,是道路养护和改建计划编制的依据。为了适应目前现代化公路的科学管理,避免单纯依据野外目测人员的经验作出管理决策,需通过快速而客观的数据采集方法得到协调一致的路面状况信息,为路面评价和公路养护需求分析提供科学的理论依据。
路面管理系统中的数据采集系统,正是运用客观而科学的数据采集方法,采集路面状况数据,建立路面使用性能预估模型,进行路面使用性能的评价,并对路面性能满足使用要求的程度作出判断。利用这一判断,可以判别路面状况是否适应目前的交通和使用要求,了解路网的服务水平,确定路网内哪些路段需要采取养护和改建措施以及采取什么措施较合适。为之选择相应的养护和改建对策,并作为项目优先排序的一项依据。
3.2数据库管理系统
数据库管理系统由路网参照系统、数据文件和数据管理3部分组成。路面管理系统是借助于计算机技术进行路面养护评价、预测、分析和决策的计算机辅助决策系统,数据库是这一系统的基础。系统所需的各种路况数据以不同的方式采集后输入计算机,通过数据库加以处理和管理,为系统的网级及项目级决策提供所需要的数据。
数据库通常包含下述几类信息:(1)设计和施工数据:道路等级、几何参数、路面结构和厚度、所用材料及其性质试验结果、路基土性质及试验结果等;(2)养护和改建数据:曾采取过的养护和改建措施的类型、日期和费用等;(3)路面使用性能数据及环境(降水、温度等)、交通日交通量、标准轴载)和单价等。
3.3网级路面管理系统
网级路面管理系统的范围,包括一个地区(省、市)的公路网或一大批工程项目。它的主要任务是为管理部门在进行关键性的行政决策时提供对策。网级路面管理系统包含以下几点要素:(1)明确使用性能标准和目标,为路网内各项目规定的使用性能(行驶质量、损坏程度、结构强度和抗滑能力)最低要求,预定路网使用性能应达到的总体水平;(2)项目优先排序的特定原则,事先规定的地区投资分配比例或养护、改建和新建投资分配比例;(3)各年度可用于路面工程的资金等;(4)通过路面使用数据,可作出路况水平的评价;(5)为不同类型、路况的路面,按当地经验、条件和政策,制订出若干典型的养护和改建对策,供选择对策方案时参考;(6)建立各类路面(包括采取各种养护和改建措施后)的使用性能随时间或交通作用而变化的关系,据以分析比较各种对策方案的效果,以求得到最佳的对策;(7)建立有关费用模型,包括建筑费用、养护费用和用户费用3部分。
3.4项目级路面管理系统
项目级路面管理系统是针对一个工程项目,依据网级系统所给定的约束条件,如:采取哪一类养护、改建或新建措施、可分配到的最高投资额及在预定期内应具有的使用性能指标,以及对某计划项目有关设计、施工、养护和改建活动组织协调在一起进行周详的设计方案优化分析。并利用所采集到的路面使用性能参数及材料、交通和环境等数据,通过路面结构损坏分析和路面使用性能分析,对其在分析期进行费用分析,同时,对各方案的分析结果作出经济评价。它的主要任务是为管理部门对某一工程进行技术决策时提供对策,以选择费用—效果最佳的方案。
参考文献
[1] 张晓华．高速公路路面管理系统．成都：西南交通大学．2002．
[2] 潘玉利．路面管理系统原理．北京：人民交通出版社．1998.
[3] 刘可.水泥混凝土路面管理系统研究[D].上海:同济大学交通运输工程学院,1994.
[4] 孙立军,袁文平.上海市中心城道路检测分析报告[R].上海:同济大学交通运输工程学院,2004.
[5] 王娜. 高速公路沥青路面养护管理系统研究[D].西安: 长安大学, 2003.
关键词：路面；管理系统；组成；关键技术；发展
中图分类号：C93文献标识码： A
1 路面管理和路面管理系统
路面管理包括规划、设计、施工、养护、路况检测和研究等。公路路面管理系统是一个复杂的决策系统,它涉及了道路工程、工程经济、系统工程及计算机技术,是与道路规划、设计、施工、养护、评价和研究各种活动相关的、协调的、综合统一的集合。路面管理是以有组织的方式把与路面有关的各个方面组合在一起,从采集处理和分析各路段的数据,到鉴别目前和今后的养护和改建需要,到编制改建和养护计划,再到通过设计、施工和养护实施这些计划。系统是在各方面活动之间建立起联系和协调关系。
路面管理系统(pavement management systerm,PMS)的作用是最有效地利用现有资金,使公路网中的路面处于最佳的服务水平或产生最大的经济效益。它能够综合运用路面专业知识和系统工程技术,借助计算机处理与路面养护活动有关的问题。路面管理系统的基本组成为:数据采集系统;数据库管理系统;网级系统(它是涉及整个路网、用于指定路网养护政策,确定路网养护需求和养护费用优化分配的宏观分析系统);项目级系统(是根据网级系统的决策,以路段为对象,从技术和经济的角度分析养护方案的系统)。通过应用系统分析和运筹学的方法,使路面管理系统化,为管理部门的决策提供工具和方法,帮助其找到费用-效果最佳方案,以提供和维持在一定时间内具有足够服务水平的路面。
2 路面管理系统的内容
2.1路面评价
(1)使用性能评价。使用性能评价主要包括平整度评价、抗滑评价、裂缝评价、损坏评价、结构强度评价等。我国在路面管理系统CPMS Vn2.0中就把强度评价指标SSI作为计算路面综合指数PQI的一个参数。通过检测、分析,找出影响路面使用功能的主要影响因素,确定几项作为评价路面使用性能综合指数的指标。
(2)专家分析。通过对实验路段实地考察,由专家对选定的各评价分项进行打分,并给出路面使用性能综合指数。
(3)建立模型。對所测得各分项的检测数据进行分类分析,假设各种函数形式,选取相关性较好的作为模型变量,找出路面使用性能综合指数与各分项之间的数学关系建立方程。
(4)回归分析。利用模型的单项指标,分别对调查数据进行回归分析。对更多的实验路进行多元回归分析,进一步确定各分项对路面使用性能综合指数的相关性系数。
(5)处治对策。专家组根据路面使用性能综合指数对各实验路段给出一种处治措施,找出路面使用性能综合指数与维修措施的对应关系。
2.2经济分析
对于所确定的维修方案在满足项目总要求的情况下，进行经济分析、比较，得出经济效果最佳的方案。经济分析的目的便是选择费用一效益最佳的方案，使决策能以可靠的经济分析为基础，各项资源得到最有效的利用。主要方法有经济评价、费用模型、直接经济效益等。
对各方案根据维修后预期达到的路面状况和经济分析结果进行优化排序，供管理决策层确定最终维修方案。
2.3系统的建立
(1)建立数据库。通过对道路交通条件、气象条件、材料因素、施工水平、管理水平及路面现状观测数据的收集,建立数据库。
(2)对整体路况进行评价。应用路面使用性能综合指数对数据库中的数据进行计算,对全线做出评价,给出维修方案。应用经济分析确定费用-效益最佳的方案。
(3)决策者选定方案。
(4)施工。
(5)使用性能监测。
(6)数据管理。
2.4路面管理系统建立的关键技术
(l)目前，平整度检测工具主要有拖车式颠簸累积仪、车载式颠簸累积仪，抗滑性能检测设备有英国SCRIM摩擦系数测试仪，弯沉值测定工具有落锤式弯沉仪。
(2)路面使用性能综合指数的确定由于地域、气候、地质情况等因素的影响及考虑范围的不同，各国、各地区之间的评价指数方程都是不同的。确定模型的各个参数需要对大量的数据进行运算分析，其中数据的系统误差等不确定因素很多，需要我们进行反复的计算、探索，以期达到最大的相关性。
3 路面管理系统的组成
路面管理系统从功能上划分一般由以下4部分组成。
3.1数据采集系统
路面管理系统中,数据采集系统需采集的路面状况数据主要有:平整度、路面损坏、结构承载力和抗滑能力4方面,是道路养护和改建计划编制的依据。为了适应目前现代化公路的科学管理,避免单纯依据野外目测人员的经验作出管理决策,需通过快速而客观的数据采集方法得到协调一致的路面状况信息,为路面评价和公路养护需求分析提供科学的理论依据。
路面管理系统中的数据采集系统,正是运用客观而科学的数据采集方法,采集路面状况数据,建立路面使用性能预估模型,进行路面使用性能的评价,并对路面性能满足使用要求的程度作出判断。利用这一判断,可以判别路面状况是否适应目前的交通和使用要求,了解路网的服务水平,确定路网内哪些路段需要采取养护和改建措施以及采取什么措施较合适。为之选择相应的养护和改建对策,并作为项目优先排序的一项依据。
3.2数据库管理系统
数据库管理系统由路网参照系统、数据文件和数据管理3部分组成。路面管理系统是借助于计算机技术进行路面养护评价、预测、分析和决策的计算机辅助决策系统,数据库是这一系统的基础。系统所需的各种路况数据以不同的方式采集后输入计算机,通过数据库加以处理和管理,为系统的网级及项目级决策提供所需要的数据。
数据库通常包含下述几类信息:(1)设计和施工数据:道路等级、几何参数、路面结构和厚度、所用材料及其性质试验结果、路基土性质及试验结果等;(2)养护和改建数据:曾采取过的养护和改建措施的类型、日期和费用等;(3)路面使用性能数据及环境(降水、温度等)、交通日交通量、标准轴载)和单价等。
3.3网级路面管理系统
网级路面管理系统的范围,包括一个地区(省、市)的公路网或一大批工程项目。它的主要任务是为管理部门在进行关键性的行政决策时提供对策。网级路面管理系统包含以下几点要素:(1)明确使用性能标准和目标,为路网内各项目规定的使用性能(行驶质量、损坏程度、结构强度和抗滑能力)最低要求,预定路网使用性能应达到的总体水平;(2)项目优先排序的特定原则,事先规定的地区投资分配比例或养护、改建和新建投资分配比例;(3)各年度可用于路面工程的资金等;(4)通过路面使用数据,可作出路况水平的评价;(5)为不同类型、路况的路面,按当地经验、条件和政策,制订出若干典型的养护和改建对策,供选择对策方案时参考;(6)建立各类路面(包括采取各种养护和改建措施后)的使用性能随时间或交通作用而变化的关系,据以分析比较各种对策方案的效果,以求得到最佳的对策;(7)建立有关费用模型,包括建筑费用、养护费用和用户费用3部分。
3.4项目级路面管理系统
项目级路面管理系统是针对一个工程项目,依据网级系统所给定的约束条件,如:采取哪一类养护、改建或新建措施、可分配到的最高投资额及在预定期内应具有的使用性能指标,以及对某计划项目有关设计、施工、养护和改建活动组织协调在一起进行周详的设计方案优化分析。并利用所采集到的路面使用性能参数及材料、交通和环境等数据,通过路面结构损坏分析和路面使用性能分析,对其在分析期进行费用分析,同时,对各方案的分析结果作出经济评价。它的主要任务是为管理部门对某一工程进行技术决策时提供对策,以选择费用—效果最佳的方案。
参考文献
[1] 张晓华．高速公路路面管理系统．成都：西南交通大学．2002．
[2] 潘玉利．路面管理系统原理．北京：人民交通出版社．1998.
[3] 刘可.水泥混凝土路面管理系统研究[D].上海:同济大学交通运输工程学院,1994.
[4] 孙立军,袁文平.上海市中心城道路检测分析报告[R].上海:同济大学交通运输工程学院,2004.
[5] 王娜. 高速公路沥青路面养护管理系统研究[D].西安: 长安大学, 2003.