随着四川省高等级公路建设的迅速发展，传统的路面养护管理已不适于高等级公路路面。1989年四川省与世界银行签订新建成渝高速公路贷款协议。世界银行要求在修建成渝公路的同时，初步建成四川省的路面管理系统。1991年至1992年，四川省通过世界银行引进了英国、美国、加拿大、巴西等国的路面管理技术，结合省情开始研究路面管理系统。1992年至1995年，又在学习交通部“干线公路沥青路面管理系统(CPMS)”的基础上，初步建成四川省沥青路面管理系统，连续三年在大件公路管理处，成都、乐山、内江、雅安、凉山、攀枝花、绵阳、遂宁、广元、德阳、甘孜、泸
州、阿坝等单位和市、地、州应用。??
1 四川省沥青路面管理系统概况??
四川省沥青路面管理系统采取项目级和路网级有机结合，决策分析模型以项目决策系统为主，重点放在年度养护计划的制定和分析。同时根据相同的数据进行中、长期路面养护规划的分析(路网级)，以便因应路况变化的可能趋势考虑未来的养护策略。?
1.1 系统的组成?
1.1.1 编码管理
对所辖路网内与路面管理有关的相对稳定数据进行建库编码管理。四川省沥青路面系统有9类编码，即路线编码、政区编码、管养单位界编码、区间编码、路段编码、面层结构编码、连接层结构编码、基层结构编码、底层结构编码。为使国、省公路里程桩成为每条公路定位的准绳，将全省路网划分为：路线、区间、路段。区间的划分：以交通量突变处，县界、地区界、管养单位界为划分点。路段的划分一般是等长度，除特殊情况外，以1km为一路段。路面的各种评价指标均以路段为基本单位。
?1.1.2 数据库管理
系统的基本数据库包括交通量数据库、路面病害数据库、平整度数据库、路面弯沉数据库、路面抗滑数据库、路面处治历史数据库、宏观数据库、综合数据库、模型参数数据库。?
交通量数据为区间交通量，以交通量观测站观测的数据为准。对于个别没有交通观测的区间，则采用现场抽样调查和确定交叉口分流系数，计算区间交通量。?
路面病害、平整度、弯沉、抗滑数据均为现场采集的原始数据。路面病害数据通过路面病害数据处理系统进入系统路面病害库。?
综合数据是将系统处理或计算后的数据，按《柔性路面设计规范》通过计算机算出。?
1.1.3 数据采集
(1)路面质量数据采集可用一般或自动检测设备，见表1。?
表1?
|
采件指标 |
一般检测设备 |
自动检测设备 |
|
路面损坏(病害) |
直 尺 |
路面摄像车 |
|
平整度 |
三 米 直 尺 |
车载式颠簸累计仪，加拿大PT-300测量车 |
|
强度(弯沉) |
贝克曼梁弯沉仪 |
自动弯沉仪、加拿大Dynaflect测量车 |
|
抗滑 |
摆式磨擦系数测定仪 |
横向力系数仪 |
(2)系统建立初期对所管辖路网进行一次完整的路况数据采集，以后再定期重复进行，见表2
?
表2?
|
采件指标 |
采集时限 |
采集季节 |
|
路面损坏（病害） |
1年 |
4～6月
mso-bidi-font-family:"Arial Unicode MS"'> |
|
平整度 |
1～2年 |
9～10月 |
|
强度(弯沉) |
1～2年 |
9～10月 |
|
抗滑 |
2年 |
春、秋季节 |
1.2 系统模型的建立
建立系统模型包括路面破损评价模型、路面行驶质量评价模型、路面强度(结构)评价模型、路面安全性能评价模型、路面状况综合评价模型、预测模型、决策模型等。?
1.2.1 路面破损评价模型
采用路面综合破损率(DR)和路面状况指数(PCI)作为路面破损评价指标。路面破损率为路面发生的各种破损加权折算的严重破损百分率。?
DR=AD÷AO?
其中：
AD：为评价路段的综合破损面积(m2)。?
AO：该路段总面积(m2)。?
Dij：为第i类损坏，第j类严重程度的实际破损面积。?
Kij：为第i类损坏，第j类严重程度的换算系数，可在表3查得。?
路面破损换算系数
表3?
|
类 型 |
龟 裂 |
网 裂 |
纵 裂 |
横 裂 |
坑 槽 |
|
|
换算系数 |
轻 中 重 |
轻 重 |
轻 重 |
轻 重 |
轻 重 |
|
|
类 型 |
沉 陷 |
车 撤 |
波 浪 |
拥 包 |
松 散 |
泛油修补 |
|
换算系数 |
轻 重 |
轻 重 |
轻 重 |
轻 重0.40.8 |
轻 重0.20.4 |
0.1 |
路况指数(PCI)，与破损率(DR)关系为：
1.2.2 路面强度(结构)评价模型
采用路面强度(结构)评价模型强度系数(SI)，由下式确定：?
SI=Lr÷Lc?
Lr——路面在当前交通量下的容许弯沉，按《柔性路面设计规范》计算。?
Le——路面的实际弯沉。?
1.2.3 路面行驶质量评价模型(RQI)?
平整度是衡量路面行驶质量的重要指标，采用检测设备测定的值都需换算为国际平整度(IRI)。推荐的平整度关系模型为?
RQI=11.5-0.75×IRI
其中：IRI是采用颠簸累积仪测定值换算。?
1.2.4 路面安全性能评价模型(SR)
路面抗滑能力是安全性能评价的主要指标，用SR表示，以摩擦系数或横向力系数代表路面抗滑性能。?
1.2.5 路面状况综合评价模型(PQI)?
路面状况综合评价模型(PQI)为路面质量指数，关系式为：?
PQI=0.3PCI+0.3RQI+0.3SI+0.1SR?
1.2.6 路面质量评价标准?
路面质量评价标准涉及PCI、RQI、SI、SR、PQI，结合四川省过去沥青路面质量等级的划分特点，提出分级标准，列于表4。?
表4?
|
评价标准 |
SI |
PCI |
RQI |
SR |
PQI |
|
优 |
≥1.00 |
≥85 |
≥8.5 |
≥0.5 |
≥85 |
|
良 |
0.8～1.0 |
70～85 |
7.0～8.5 |
0.4～0.5 |
70～85 |
|
中 |
0.6～0.8 |
55～70 |
5.5～7.0 |
0.3～0.4 |
55～70 |
|
次 |
＜0.6 |
40～55 |
4.0～5.5 |
0.2～08 |
40～55 |
|
差 |
|
≤40 |
≤4.0 |
≤0.2 |
≤40 |
1.2.7 预测模型
预测是决策的前提，是制定中长期路面养护计划的基础。四川省沥青路面管理系统预测模型包括网级预测和项目级预测。?
(1)网级预测?
网级预测模型包括RQI和PCI预测模型，采用回归分析，按不同交通量以路面使用时间为自变量建立S曲线模型。表5列出不同路面使用周期及其相应的PCI、RQI初始值。
表5
|
路面类型编码 |
路摸类型 |
使誉周期 |
PCI初始值 |
RQI初始值 |
|
1 |
表处 |
5 |
84 |
8.9 |
|
2 |
上拌下贯 |
6 |
89 |
8.8 |
|
3 |
沥青混凝土 |
10 |
96 |
9.6 |
|
4 |
表处+补强 |
6 |
88 |
9.3 |
|
5 |
上拌下贯+补强 |
8 |
94 |
9.4 |
|
6 |
沥青混凝土+补强 |
11 |
98 |
9.9 |
(2)项目级预测?
项目级预测是对路面行驶质量指数RQI进行预测，选用S曲线模型。不同路面使用周期及其相应的RQI初始值见表6。?
表6?
|
路面类型编码 |
路面类型 |
style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:宋体'>使用周期 |
RQI初始值 |
|
B |
稀浆封层 |
4年 |
8.0 |
|
C |
表处 |
5年 |
8.0 |
|
D |
上拌下贯 |
8年 |
8.5 |
|
E |
沥青混凝土 |
8年 |
9.0 |
|
F |
表处+补强 |
10年 |
9.0 |
|
G |
上拌下贯+补强 |
12年 |
9.5 |
|
H |
沥青混凝土+补强 |
12年 |
9.9 |
1.2.8 决策模型
决策模型包括网级决策模型和项目级决策模型：?
(1)网级决策模型?
网级决策模型是对整个或部份路网的宏观决策模型，据以制定公路养护政策，分析路网养护需求，制定投资优化方案。模型主要考虑的因素有道路等级，交通量、路面行驶质量指数RQI、路况指数PCI、强度指数SI。?
不同交通量有不同的预测模型。在决策过程中，系统将各预测年度的RQI、PCI预测值与处治标准进行比较，确定是否需要处治。然后再考虑强度SI，决定采用何种处治措施。表7、表8分别列出处治标准及处治措施决策树。
护计划管理处治标准 表7?
项目 |
一、二级路标准 |
三、四级路标准 |
|
RQI |
7.0 |
6.0 |
|
PCI |
70.0 |
60.0 |
|
SI |
0.8 |
0.6 |
(2)项目级决策?
项目级决策模型是将路况各评价指标分级之后，按路面结构、交通量、强度系数，路况指数和路面行驶质量指数依次建立的决策模型。结合四川沥青路面现状，适于四川沥青路面处治的决策模型如表9。决策模型的处治措施编码，见表10。处治措施得出后，利用系统的优先排序模型PI=ΣOPi×Fi对处治路段优先排序。优先排序模型如表11。
网级决策树 表8
|
一二级路 |
三四级路 |
||||||
|
RQI |
PCI |
SI≥0.6 |
SI＜0.6 |
RQI |
PCI |
SI≥0.6 |
SI＜0.6 |
|
≥7.0 |
≥70 |
0 |
0 |
≥6.0 |
≥60 |
0 |
0 |
|
70～50 |
1，7，0 |
4，7，0 |
60～40 |
1，7，0 |
7，0 |
||
|
＜50 |
1，7 |
4，7 |
＜40 |
7，1 |
7，4 |
||
|
7.0～5.5 |
≥70 |
0 |
0 |
6.0～4.5 |
≥60 |
0，1 |
0，4 |
|
70～50 |
1，3，0 |
4，0 |
60～40 |
7，1 |
7，4 |
||
|
＜50 |
3 |
4，6 |
＜40 |
1，2 |
4，5 |
||
|
5.5～4.0 |
≥70 |
1，3 |
4，0 |
4.5～3.0 |
≥60 |
0，1 |
0，4 |
|
70～50 |
3，1 |
4，6 |
60～40 |
1，2 |
4，5 |
||
|
＜50 |
3 |
6 |
＜40 |
1，2 |
4，5 |
||
|
＜4.0 |
≥70 |
1，3 |
4，6 |
＜3.0 |
≥60 |
1，2 |
4，5 |
|
70～50 |
3，1 |
6，4 |
60～40 |
2，1 |
4，5 |
||
|
＜50 |
3 |
6 |
＜40 |
2 |
6 |
||
处治措施编码 表10?
|
处治措施 |
项目级处治编码 |
网级处治编码 |
处 治 措 施 |
项目级处治编码 |
网级处治编码 |
|
日常养护 |
A |
0 |
沥青混凝土 |
E |
3 |
|
稀浆封层 |
B |
7 |
表处+补强 |
F |
4 |
|
表处
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋体'> |
C |
1 |
上拌下贯+补强 |
G |
5 |
|
上拌下贯 |
D |
2 |
沥青混凝土+补强 |
H |
6 |
优先排序模型取值表 表11
|
Fi |
道路等级 |
SI |
PCI |
RQI |
AADT |
|
100 |
一：100 |
＜0.4 |
|
|
＞10000 |
|
90～100 |
二：100 |
0.4～0.6 |
0～30 |
0～3 |
8000～10000 |
|
80～90 |
三：90 |
0.6～0.7 |
30～50 |
3～4 |
6000～8000 |
|
60～80 |
四：80 |
0.7～0.8 |
50～70 |
4～6 |
4000～6000 |
|
40～60 |
|
0.8～0.9 |
70～80 |
6～8 |
2000～4000 |
|
20～40 |
|
0.9～1.0 |
80～90 |
8～9 |
1000～2000 |
|
20 |
|
＞1.0 |
＞90 |
＞9 |
＜1000 |
|
OPi |
0.1 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋体'>0.2 |
0.3 |
0.3 |
0.10 |
|
模型 PI=∑OPi×Pi |
|||||
注：AADT——年平均日交通量；OPi——各排序指标的权值；Fi——权重系数。
决策模型? 表9?
|
技术等级：一、二级 |
|||||||||||
|
SI分类 |
1，2 |
||||||||||
|
PCI分类 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||||||||
|
RQI分类 |
1，2 |
3 |
4，5 |
1，2 |
3 |
4，5 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||
|
处治措施 |
重交通 |
A |
A，C |
C，E |
A |
A，C |
E |
B |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋体'>C，E |
E |
|
|
中交通 |
A |
A，C |
D |
A |
A，C |
E |
B |
C，E |
E |
||
|
轻交通 |
A |
A |
C |
A |
A |
E |
B |
C |
E |
||
|
SI分类 |
3，4 |
||||||||||
|
PCI分类 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||||||||
|
RQI分类 |
1，2 |
3 |
4，5 |
1，2 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋体'>3 |
4，5 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||
|
处治措施 |
重交通 |
A |
A，E |
F |
A |
A，F |
H |
B |
F |
H |
|
|
中交通 |
A |
A |
F |
A |
A，F |
F |
B |
F |
H |
||
|
轻交通 |
A |
A |
F |
A |
A，F |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋体'>F |
B |
F |
H |
||
|
技术等级：三、四级 |
|||||||||||
|
SI分类 |
1，2，3 |
||||||||||
|
CI类 |
|
|
4，5 |
||||||||
|
|
2 |
|
5 |
2 |
|
45 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||
|
处治措施 |
重交通 |
A |
A |
A，C |
A |
A，B |
C |
B |
B，C |
C |
|
|
中交通 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋体'>A |
A |
A |
A |
A |
C |
B |
B，C |
C |
||
|
轻交通 |
A |
A |
A |
A |
A |
C |
B |
B，C |
C |
||
|
SI分类 |
4 |
||||||||||
|
PCI分类 |
1，2 |
3 |
4，5 |
||||||||
|
|
12 |
3 |
4，5 |
1，2 |
3 |
4，5 |
1，2 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋体'>3 |
4，5 |
||
|
处治措施 |
重交通 |
A |
A |
E |
A |
A |
E |
B |
C，B |
F |
|
|
中交通 |
A |
A |
E |
A |
A |
E |
B |
B |
F |
||
|
轻交通 |
A |
A |
E |
A |
A |
E |
B |
B |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:
宋体'>F |
||
2 系统试运行结果分析??
2.1 对现有路面状况评价
系统对现有路面状况评价主要依据路况指数(病害)、路面行驶质量指数(平整度)、路面强度系数(弯沉)、抗滑系数四大指标。自1992年在全省试点以来，曾对系统运行结果进行分析、评价，提出试点路段养护计划建议方案。1994年试点路段数据结果为：?
(1)路况指标(PCI)
评定里程3640km，其中：优等路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)路面行驶质量指数(RQI)?
评定里程3466km，其中：优等路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)强度系数(SI)?
评定里程3586km，其中：优等路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 对试点路段结果分析
各地区试点路段沥青路面状况汇总于表12。?
表12?
|
地区 |
各指标平均值 |
地区 |
各指标平均值 |
||||||||
|
PQI |
PIC |
RQI |
SI |
SR |
|
PIC |
RQI |
SI |
SR |
||
|
内江 |
63.3 |
72.1 |
5.7 |
0.5 |
未测量 |
style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋体'>广元 |
62.6 |
78.8 |
4.2 |
0.65 |
…… |
|
大件路 |
82.3 |
76.0 |
8.7 |
5.49 |
0.36 |
凉山 |
56.7 |
60.6 |
4.6 |
0.56 |
…… |
|
攀枝花 |
66.0 |
71.8 |
4.5 |
0.93 |
未测量 |
德阳 |
59.1 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋体'>74.6 |
4.8 |
0.31 |
…… |
|
雅安 |
59.2 |
63.2 |
5.7 |
0.35 |
…… |
乐山 |
60.3 |
65.7 |
4.7 |
0.64 |
…… |
|
绵阳 |
63.9 |
82.8 |
4.2 |
0.64 |
…… |
甘孜 |
55.6 |
49.7 |
4.3 |
lang=EN-US style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:7.5pt;font-family:宋体'>0.75 |
…… |
|
成都 |
63.2 |
73.9 |
5.6 |
0.5 |
…… |
泸州 |
58.5 |
69.1 |
3.9 |
0.62 |
…… |
|
遂宁 |
61.6 |
83.3 |
4.6 |
0.32 |
|
省平均 |
61.04 |
70.01 |
4.85 |
0.57 |
|
从表12数字表明：试点路段沥青路面综合评价指标(PQI=61)达到中级，沥青路面养护指标(PCI=70)达到良级，路面小修和养护基本符合部颁标准要求。然而，路面强度指标(SI=0.57)和路面行驶质量指数(RQI=4.85)均不如人意，71%的路面平整度不好，61%的路面强度极差，合格率较低，主要原因是：?
路面现时强度(弯沉)与现有交通量所需的强度差距太大。如按现有交通量计算，路面基层应予补强，路面面层所需沥青混凝土厚度应在4cm以上，而现有路面结构却是手摆片石+2cm沥青表处。据对13个地区路面弯沉数据分析，尽管有一些路段近两年才进行了大中修，但路面强度仍不合格，原因是受每公里造价限制，未按《柔性路面规范》设计要求实施，也有些路面破损严重，但路面基层强度好，只需少量投资中修罩面即可处治；但是往往重视不够，以致路面基层严重破坏，社会反响很大后，才投入高于罩面几倍的经费整治。?
因此，要使四川现有沥青路面良性循环，一方面需投入大量资金进行路面大修，另一方面还应加强路面养护管理。?
四川省沥青路面管理系统的研究与应用，已取得实际应用成果。可以预期，四川省沥青路面养护管理系统的研究与应用，必将对全省路面的养护管理现代化、科学化起着积极的推动作用。
