四川省瀝青路面管理系統的研究與應用

　　隨著四川省高等級公路建設的迅速發展，傳統的路面養護管理已不適于高等級公路路面。1989年四川省與世界銀行簽訂新建成渝高速公路貸款協議。世界銀行要求在修建成渝公路的同時，初步建成四川省的路面管理系統。1991年至1992年，四川省通過世界銀行引進了英國、美國、加拿大、巴西等國的路面管理技術，結合省情開始研究路面管理系統。1992年至1995年，又在學習交通部“干線公路瀝青路面管理系統(CPMS)”的基礎上，初步建成四川省瀝青路面管理系統，連續三年在大件公路管理處，成都、樂山、內江、雅安、涼山、攀枝花、綿陽、遂寧、廣元、德陽、甘孜、瀘
州、阿壩等單位和市、地、州應用。??

1　四川省瀝青路面管理系統概況??

　　四川省瀝青路面管理系統采取項目級和路網級有機結合，決策分析模型以項目決策系統為主，重點放在年度養護計劃的制定和分析。同時根據相同的數據進行中、長期路面養護規劃的分析(路網級)，以便因應路況變化的可能趨勢考慮未來的養護策略。?
1.1　系統的組成?
1.1.1　編碼管理
　　對所轄路網內與路面管理有關的相對穩定數據進行建庫編碼管理。四川省瀝青路面系統有9類編碼，即路線編碼、政區編碼、管養單位界編碼、區間編碼、路段編碼、面層結構編碼、連接層結構編碼、基層結構編碼、底層結構編碼。為使國、省公路里程樁成為每條公路定位的準繩，將全省路網劃分為：路線、區間、路段。區間的劃分：以交通量突變處，縣界、地區界、管養單位界為劃分點。路段的劃分一般是等長度，除特殊情況外，以1km為一路段。路面的各種評價指標均以路段為基本單位。
?1.1.2　數據庫管理
　　系統的基本數據庫包括交通量數據庫、路面病害數據庫、平整度數據庫、路面彎沉數據庫、路面抗滑數據庫、路面處治歷史數據庫、宏觀數據庫、綜合數據庫、模型參數數據庫。?
　　交通量數據為區間交通量，以交通量觀測站觀測的數據為準。對于個別沒有交通觀測的區間，則采用現場抽樣調查和確定交叉口分流系數，計算區間交通量。?
　　路面病害、平整度、彎沉、抗滑數據均為現場采集的原始數據。路面病害數據通過路面病害數據處理系統進入系統路面病害庫。?
　　綜合數據是將系統處理或計算后的數據，按《柔性路面設計規范》通過計算機算出。?
1.1.3　數據采集
　　(1)路面質量數據采集可用一般或自動檢測設備，見表1。?

表1?

　　(2)系統建立初期對所管轄路網進行一次完整的路況數據采集，以后再定期重復進行，見表2 ?

表2?

1.2　系統模型的建立
　　建立系統模型包括路面破損評價模型、路面行駛質量評價模型、路面強度(結構)評價模型、路面安全性能評價模型、路面狀況綜合評價模型、預測模型、決策模型等。?
1.2.1　路面破損評價模型
　　采用路面綜合破損率(DR)和路面狀況指數(PCI)作為路面破損評價指標。路面破損率為路面發生的各種破損加權折算的嚴重破損百分率。?

DR=AD÷AO?

　　其中：

　　AD：為評價路段的綜合破損面積(m2)。?
　　AO：該路段總面積(m2)。?
　　Dij：為第i類損壞，第j類嚴重程度的實際破損面積。?
　　Kij：為第i類損壞，第j類嚴重程度的換算系數，可在表3查得。?
　　路面破損換算系數

表3?

　　路況指數(PCI)，與破損率(DR)關系為：

1.2.2　路面強度(結構)評價模型
　　采用路面強度(結構)評價模型強度系數(SI)，由下式確定：?

SI=Lr÷Lc?

　　Lr——路面在當前交通量下的容許彎沉，按《柔性路面設計規范》計算。?
　　Le——路面的實際彎沉。?
1.2.3　路面行駛質量評價模型(RQI)?
　　平整度是衡量路面行駛質量的重要指標，采用檢測設備測定的值都需換算為國際平整度(IRI)。推薦的平整度關系模型為?

RQI=11.5-0.75×IRI

　　其中：IRI是采用顛簸累積儀測定值換算。?
1.2.4　路面安全性能評價模型(SR)
　　路面抗滑能力是安全性能評價的主要指標，用SR表示，以摩擦系數或橫向力系數代表路面抗滑性能。?
1.2.5　路面狀況綜合評價模型(PQI)?
　　路面狀況綜合評價模型(PQI)為路面質量指數，關系式為：?

PQI=0.3PCI+0.3RQI+0.3SI+0.1SR?

1.2.6　路面質量評價標準?

路面質量評價標準涉及PCI、RQI、SI、SR、PQI，結合四川省過去瀝青路面質量等級的劃分特點，提出分級標準，列于表4。?

表4?

1.2.7　預測模型
　　預測是決策的前提，是制定中長期路面養護計劃的基礎。四川省瀝青路面管理系統預測模型包括網級預測和項目級預測。?
　　(1)網級預測?
　　網級預測模型包括RQI和PCI預測模型，采用回歸分析，按不同交通量以路面使用時間為自變量建立S曲線模型。表5列出不同路面使用周期及其相應的PCI、RQI初始值。

表5

　　(2)項目級預測?
　　項目級預測是對路面行駛質量指數RQI進行預測，選用S曲線模型。不同路面使用周期及其相應的RQI初始值見表6。?

表6?

1.2.8　決策模型
　　決策模型包括網級決策模型和項目級決策模型：?
　　(1)網級決策模型?
　　網級決策模型是對整個或部份路網的宏觀決策模型，據以制定公路養護政策，分析路網養護需求，制定投資優化方案。模型主要考慮的因素有道路等級，交通量、路面行駛質量指數RQI、路況指數PCI、強度指數SI。?
　　不同交通量有不同的預測模型。在決策過程中，系統將各預測年度的RQI、PCI預測值與處治標準進行比較，確定是否需要處治。然后再考慮強度SI，決定采用何種處治措施。表7、表8分別列出處治標準及處治措施決策樹。

護計劃管理處治標準　　　　　表7?

　　(2)項目級決策?
　　項目級決策模型是將路況各評價指標分級之后，按路面結構、交通量、強度系數，路況指數和路面行駛質量指數依次建立的決策模型。結合四川瀝青路面現狀，適于四川瀝青路面處治的決策模型如表9。決策模型的處治措施編碼，見表10。處治措施得出后，利用系統的優先排序模型PI=ΣOPi×Fi對處治路段優先排序。優先排序模型如表11。

網級決策樹　　　　　　表8

處治措施編碼　　　　　表10?

優先排序模型取值表　　　　　表11

　　　注：AADT——年平均日交通量；OPi——各排序指標的權值；Fi——權重系數。

決策模型? 　　　　表9?

2　系統試運行結果分析??

2.1　對現有路面狀況評價
　　系統對現有路面狀況評價主要依據路況指數(病害)、路面行駛質量指數(平整度)、路面強度系數(彎沉)、抗滑系數四大指標。自1992年在全省試點以來，曾對系統運行結果進行分析、評價，提出試點路段養護計劃建議方案。1994年試點路段數據結果為：?
　　(1)路況指標(PCI)
　　評定里程3640km，其中：優等路791km，占21.7%；良等路1327km，占36.5%；中等路824km，占22.6%；次等路429km，占13.5%；差等路206km，占5.7。%?
　　(2)路面行駛質量指數(RQI)?
　　評定里程3466km，其中：優等路69.2km，占2.0%；良等路309.2km，占8.9%；中等路597km，占17.2%；次等路1500km，占44.5%；差等路949.6km，占27.4%。?
　　(3)強度系數(SI)?
　　評定里程3586km，其中：優等路354.3km，占9.9%；良等路362.3km，占1.1%；中等路649.3km，占18.1%；差等路2220km，占61.9%。?
2.2　對試點路段結果分析
　　各地區試點路段瀝青路面狀況匯總于表12。?

表12?

　　從表12數字表明：試點路段瀝青路面綜合評價指標(PQI=61)達到中級，瀝青路面養護指標(PCI=70)達到良級，路面小修和養護基本符合部頒標準要求。然而，路面強度指標(SI=0.57)和路面行駛質量指數(RQI=4.85)均不如人意，71%的路面平整度不好，61%的路面強度極差，合格率較低，主要原因是：?

　　路面現時強度(彎沉)與現有交通量所需的強度差距太大。如按現有交通量計算，路面基層應予補強，路面面層所需瀝青混凝土厚度應在4cm以上，而現有路面結構卻是手擺片石+2cm瀝青表處。據對13個地區路面彎沉數據分析，盡管有一些路段近兩年才進行了大中修，但路面強度仍不合格，原因是受每公里造價限制，未按《柔性路面規范》設計要求實施，也有些路面破損嚴重，但路面基層強度好，只需少量投資中修罩面即可處治；但是往往重視不夠，以致路面基層嚴重破壞，社會反響很大后，才投入高于罩面幾倍的經費整治。?
　　因此，要使四川現有瀝青路面良性循環，一方面需投入大量資金進行路面大修，另一方面還應加強路面養護管理。?
　　四川省瀝青路面管理系統的研究與應用，已取得實際應用成果。可以預期，四川省瀝青路面養護管理系統的研究與應用，必將對全省路面的養護管理現代化、科學化起著積極的推動作用。