公路养护科学决策,是以客观准确的路况检测结果为基础,运用科学的理论和方法,来确定未来一段时间内的养护规划和计划。公路养护科学决策摆脱了传统经验决策中随意决策、简单拍板的特点,而是通过运用决策技术和方法,有依据地确定养护规划和计划,从而能充分发挥养护资金的投资效益。本文以2014年青海高等级公路路况检测数据为基础,结合公路养护科学决策技术,分析未来年度青海省高等级公路的养护需求,并制定养护计划,以此展现公路养护科学决策的全过程,为其他相关项目及研究提供参考中国沥青网sinoasphalt.com。
需求背景
(1)政策层面。2009年,我国正式实施燃油费税改革,在此情况下,公路养护资金的来源和使用都受到了极大影响。对各级公路管理部门而言,如何做到客观合理、有依据地向上级单位申请养护资金,并充分发挥养护资金的最大效益,成为亟需解决的问题。
交通运输部《“十二五”公路养护管理发展纲要》明确提到,要以构建养护科学决策体系为依托,进一步提高养护科技水平,公路养护科学决策已在全国范围提上日程。
(2)管理层面。传统的养护决策方法主要是依靠经验进行决策,具有随意、主观等缺点,随着公路网的快速发展和人民出行需求的不断增长,传统决策方法越来越不能满足公路管理部门的工作需求。在此情况下,需要建立一种科学的养护决策方法,充分利用目前的决策理论,制定科学合理的养护建议,来辅助决策者进行决策。
(3)技术层面。近年来,路况检测技术快速发展,传统的人工调查方法在高等级公路中被逐步取代,自动化检测技术则得到广泛应用。自动化检测技术检测速度快、数据准确性高,路况检测数据的质量和数量较人工检测都有了大幅提高。在此情况下,需要一套与自动化检测技术相匹配的科学决策方法,在充分分析自动化检测数据的基础上,综合考虑各种因素确定养护需求,制定养护计划。
技术支撑
青海省高等级公路养护科学决策技术的核心包括:自动化检测技术、数据自动化处理技术以及决策分析技术3部分。具体由路况快速检测系统、路面损坏识别系统、公路数据库、公路模型参数库、公路技术状况评定系统、路面管理系统等部分组成。
工程应用
数据收集
(1)基本信息:路线属性和设计参数两类;路线属性:路线编码、起终点桩号、道路等级、路面类型、车道类型、路面宽度、几何线形、养管单位、修建年代、通车时间等;设计参数:路面结构组合及厚度。(2)交通量数据。(3)养护历史数据:养护路段、养护时间、养护措施等。(4)典型养护方案及费用。
路况快速检测
根据相关规定,采用CiCS检测系统对路面破损、平整度等指标进行检测。在检测过程中,成立质量监督小组,对每天的检测数据进行测试,严格控制数据质量。
数据处理
检测数据处理。
路面破损:路面损坏图像由计算机自动识别,并根据识别结果自动计算路面破损率,整个过程采用路面损坏自动识别系统(CiAS)完成。
平整度:利用CiCS系统采集纵断面高程数据,再通过系统内的计算程序得到国际平整度指数(IRI)。
车辙:车辙检测指标为车辙深度,由CiCS系统获得路面横断面高程数据,再通过系统内的计算程序得到车辙深度(RD)。
(2)数据库建立。根据上一步骤收集得到的信息,按公路数据库的要求建立2014年青海省高等级公路数据库,为后续工作的进行打下基础。
路况评定
按照《公路技术状况评定标准》(JTGH20-2007),采用公路技术状况评定系统对2014年青海省高等级公路路况进行评定。
科学决策模型建立
(1)性能预测模型。性能预测模型是公路养护科学决策的基础,只有采用准确的性能预测模型,才能保证决策结果的科学及合理性。公路路况的影响因素包括环境、气候、交通量、路面结构等多种因素,在实际的研究中,一般是考虑其中几个主要的影响因素。在路面管理系统中,主要考虑了路面结构、交通量、路龄、上年的路况水平四个影响因素,来建立路况的函数关系。
(2)养护对策模型。路面管理系统采用决策树的方法来建立养护对策模型。根据2014年青海高等级公路检测情况,本文考虑了公路等级、AADT、路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI及路面车辙深度指数RDI等5个因素。根据决策树模型,考虑到各种组合情况,通过经济优化指标确定最佳养护对策。
(3)养护费用模型。养护费用模型是养护费用测算及全寿命周期养护成本分析的依据。据青海省高等级公路调查结果,确定典型养护方案的养护单价,形成养护费用模型。
决策标准确定
养护决策标准是直接影响到路面养护规划及未来路况的一项核心参数。不同的养护决策标准,会直接影响到路面的养护需求,包括养护里程、养护对策及养护费用,同时也会间接地影响到用户费用。
(1)大中修养护标准。在确定2014年青海高等级公路大中修养护标准时,主要考虑了以下因素:
①规范要求。根据《公路养护技术规范》,路面中修的标准为:在满足强度要求的前提下,高速公路PCI=80或RQI=80,低于这个标准即需要进行罩面工程或采取个别板块处治措施;规范同时要求在强度不满足要求的条件下,应采取大修补强措施以提高其承载能力。
②交通运输部《“十二五”公路养护管理发展纲要》要求,每年国省干线公路实施大、中修工程(含预防性养护)的里程比重不少于17%。
③《交通运输部关于印发“十二五”全国干线公路养护管理检查方案》(交公路发[2014]243号)中路况检查评分标准中规定高速公路IRI≤2.3(沥青路面)或DR≤0.4或RD≤10为扣分路段(对于RQI为90,PCI为90,RDI为80)。
④青海省公路养护资金现状。综合考虑以上因素,初步确定针对PCI和RQI两项指标的高、中、低3种养护标准,此外,路面车辙RDI指标低于80的路段也将进入中修养护需求。
(2)预防性养护标准。根据青海省高等级公路预防性养护实际工作情况,建议采用表2所示预防性养护标准。
养护需求分析
利用性能预测模型,分析不同养护标准下,在100%资金投入的情况下,2015年路网技术状况的变化趋势。
根据以上分析,采用中标准时,2015年路况与2014年基本持平,且满足交通运输部《“十二五”公路养护管理发展纲要》关于“每年国省干线公路实施大、中修工程(含预防性养护)的里程比重不少于17%”的要求,同时养护费用较为合理,因此推荐采用中标准。
养护计划制定
根据以上分析,提出2015年度的养护计划建议:中修里程为221km,预防性养护里程为165km。
结语
(1)公路养护科学决策充分结合了现代科学决策理论与方法,使养护决策真正做到客观、合理、有依据,具有极大的发展前景。
(2)本文针对青海省高等级公路的养护需求,提出了公路养护科学决策的完整流程,为相关研究提供了参考。