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四川省沥青路面管理系统的研究与应用

　　摘要　　本文介绍了四川省沥青路面管理系统的研究和应用，重点阐述路面评价模型参数建立，提出了四川省沥青路面养护管理的技术思路。

关键词路面管理系统 评价 预测
　　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。
　系统的组成
　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。
　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。
　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
病害数据采集仪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1年4～6月平整度1～2年9～10月强度(弯沉)1～2年9～10月抗滑2年春、秋季节　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。
　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 重轻 重　　路况指数(PCI)，与破损率(DR)关系为：　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。
　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=×IRI　　其中：IRI是采用颠簸累积仪测定值换算。
　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。
　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=+++　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
评价等级SIPCIRQISRPQI优≥≥85≥≥≥85良～70～85～～70～85中～55～70～～55～70次＜40～55～～0840～55差　≤40≤≤≤40　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5842上拌下贯6893沥青混凝土10964表处+补强6885上拌下贯+补强8946沥青混凝土+补强1198　　(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使用周期RQI初始值B稀浆封层4年C表处5年D上拌下贯8年E沥青混凝土8年F表处+补强10年G上拌下贯+补强12年H沥青混凝土+补强12年　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RQIPCISI
　　(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RQIPCISI≥SI＜RQIPCISI≥SI＜≥≥7000≥≥600070～501，7，04，7，060～401，7，07，0＜501，74，7＜407，17，4～≥7000～≥600，10，470～501，3，04，060～407，17，4＜5034，6＜401，24，5～≥701，34，0～≥600，10，470～503，14，660～401，24，5＜5036＜401，24，5＜≥701，34，6＜≥601，24，570～503，16，460～402，14，5＜5036＜4026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A0沥青混凝土E3稀浆封层B7表处+补强F4表处C1上拌下贯+补强G5上拌下贯D2沥青混凝土+补强H6优先排序模型取值表　　表11Fi道路等级SIPCIRQIAADT100一：100＜　　＞1000090～100二：100～0～300～38000～1000080～90三：90～30～503～46000～800060～80四：80～50～704～64000～600040～60　～70～806～82000～400020～40　～80～908～91000～200020　＞＞90＞9＜1000OPi　　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1，2PCI分类1，234，5RQI分类1，234，51，234，51，234，5处治措施重交通AA，CC，EAA，CEBC，EE中交通AA，CDAA，CEBC，EE轻交通AACAAEBCESI分类3，4PCI分类1，234，5RQI分类1，234，51，234，51，234，5处治措施重交通AA，EFAA，FHBFH中交通AAFAA，FFBFH轻交通AAFAA，FFBFH技术等级：三、四级SI分类1，2，3CI类　　4，5　2　52　451，234，5处治措施重交通AAA，CAA，BCBB，CC中交通AAAAACBB，CC轻交通AAAAACBB，CCSI分类4PCI分类1，234，5　1234，51，234，51，234，5处治措施重交通AAEAAEBC，BF中交通AAEAAEBBF轻交通AAEAAEBBF2　系统试运行结果分析　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%；良等路1327km，占%；中等路824km，占%；次等路429km，占%；差等路206km，占。%
　　(2)路面行驶质量指数(RQI)
　　评定里程3466km，其中：优等路，占%；良等路，占%；中等路597km，占%；次等路1500km，占%；差等路，占%。
　　(3)强度系数(SI)
　　评定里程3586km，其中：优等路，占%；良等路，占%；中等路，占%；差等路2220km，占%。
　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PQIPICRQISISR　PICRQISISR内江未测量广元……大件路凉山……攀枝花未测量德阳……雅安……乐山……绵阳……甘孜……成都……泸州……遂宁　省平均　　　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=)和路面行驶质量指数(RQI=)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。