[科普中国]-路面管理系统

引言

随着我国经济建设的不断发展，我国公路建设事业日新月异，尤其是高速公路建设取得了巨大的成就。东部沿海经济发达地区，公路网的建设已经基本完成，路面养护和管理的问题已经突显出来。

定义事实上，对路面管理系统的概念并没有一个公认的严格定义，但比较一致的看法认为应当是一个“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”。路面管理系统的目的是使管理部门通过这样一个平台能有效地使用资源（资金、劳力、机械设备、材料、能源等），以最低的资源消耗，提供并维持在预定使用期限内具有足够服务水平的路面。由于社会发展的需要和系统实施所带来的效益，路面管理系统得到了迅速发展。

起源路面管理的概念起源于20世纪60年代的加拿大。最初的路面管理系统属于项目级的系统，本质上就是一个设计系统，目标在于消除公路路面、线形以及道路容量等路网技术缺陷，提供优化的设计方案，比较有代表性的系统有加拿大安大略省的OPAC系统。之后，美国、德国等一些发达国家的公路网建设已经基本完成，公路管理部门的注意力开始从扩展公路网和新建公路转向于通过养护和改建来改善和维护现有的路网。网级的路面管理系统得到了蓬勃发展，从系统体系和管理内容可以分成档案管理系统、专家系统、智能型决策支持系统这几个阶段。

组成及功能路面管理系统从功能上划分一般由以下四个部分组成：

⑴数据采集系统。通常情况下，需要采集的数据包括：平整度、路面损坏程度、结构承载力和抗滑能力四个方面，它们是道路养护和改建计划编制的依据。

⑵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。

⑶网级管理系统。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。其内容主要包括路况分析、路网规划、计划安排、预算编制以及资源分配。

⑷项目级管理系统。项目级路面管理系统仅针对一个工程项目，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。各个路面管理系统大体上具有类似的组成结构，它们的差别主要在于使用性能参数的指标和测定方法的选用、各项决策标准、分析的方法和输出的报表。路面管理系统的建立和实施，不是短时间内就能完成的，需要耗费大量的人力和物力，应该是一个逐步补充和完善的过程。

作用体现路面管理系统的功能或者说作用主要体现在以下几个方面：

⑴利用路面使用性能评价模型，通过对路网使用性能评价，分析现有路网内路面状况及今后路面状况变化，了解路网的基本状况。

⑵利用速度预测模型，针对路网中不同的道路和交通条件，分析预测各路段的道路通行能力及车流速度，进行路网内需养护、新建、改建项目的规划。

⑶规定路网各级道路的养护标准，估计路网的养护需求，并对新建、改建项目进行优先排序。

⑷分析年度内路网达到不同预定服务水平时所需的最小投资额；

⑸利用优化决策模型对各行政区域或不同等级道路或养护、新建、改建项目的资金进行优化分配，分析不同投资水平对路网使用性能的影响，确定最佳和合理的投资水平；

⑹敏感性及风险性分析。

⑺在新建或改建可选方案间行分析比较，确定技术可行及经济效益最好的新建、改建方案。总之，路面管理系统的作用给管理部门提供一个平台，使其对道路的管理科学化、规范化、高效化，提高道路总体服务水平，节约整个社会的交通运输成本。

发展现状我国路面管理系统的研究起源于1984年。1985年首先在辽宁营口地区移植了英国的沥青路面养护管理系统。而后，北京、广东、河北、山东、河南和江西等省市的公路部门相继建立了省市级或地区级沥青路面管理系统。在“七五”期间，许多科研院所和公路管理部门联合(或单独 )开发了一系列的路面管理系统。交通部公路科学研究所的潘玉利博士提出了我国公路路面管理系统基本框架，路面管理系统大致包括数据库管理、路面性能评价、路面性能预测和路面养护决策四部分，并在参考国外模型方法的基础上，建立了符合我国实际的一些模型。同济大学的刘可博士在其研究的水泥混凝土路面管理系统中提出了水泥路面使用性能的评价体系、养护对策模型和相应费用模型等，并采用马尔可夫法预测了路面使用性能。对我国路面管理系统的发展与推广应用做出较大贡献的当属CPMS(China Pavement Management System)，该系统是在国家重点公关项目“干线公路路面评价养护系统成套技术”的研究基础上建立的我国干线公路路面评价养护系统，作为交通部重点推广项目，已在我国多个省市得到应用，如广东省、天津等。

取得成效近几年来，由于地理信息系统 (Geographic Information System，简称GIS)的广泛引用，研究者逐渐发现GIS应用到PMS中的潜力与广阔前景。广东省高速公路数据库管理系统开发时加入了 GIS子模块，实现了数据库管理系统开发时加入了GIS子模块，实现了简单数据的图形及文字之间的相互查询，由于没有动态分段功能，故不能实现路段数据的动态显示功能由孙立军主持的基于GIS的城市道路管理系统中，在实现基本的道路管理及分析功能的基础上，在数据管理部分通过GIS功能实现了数据的可视化管理，使得系统软件交互性、直观可读性增强。总的说来，我国路面管理系统在近20年时间里取得了长足的进步，同时在GIS应用方面也做了些有益的探索，但其进一步应用还有待深入研究。此外，我国目前所拥有的路面管理系统大多应用程度不高，应用范围狭窄，许多时候只是个数据的查询系统，路面管理系统的主要功能并没有得到发挥和利用。因此，我们在路面管理系统的建立和实施方面还需要进一步努力。

问题及建议路面管理系统发展至今已有几十年的历史了，虽取得了很大进展，但还是存在一些问题。综合来看，问题主要集中在以下几个方面：⑴数据的采集和处理；⑵相关模型的建立与分析；⑶评价指标极其标准化；⑷路面管理系统本身的优化；⑸专家系统。

目前数据采集及处理是我国路面管理系统建立和实施面临的一个最大问题，没有可靠的基础数据作为依据，再好的模型，再好的分析方法也是无用的。国外就很注意路面各方面数据的收集，而我们一直没有重视这个问题，导致在建立路面管理系统时，数据库的建立成了很大的问题。此外，数据采集的手段及方法也存在很大的问题。人工采集数据不仅效率低而且存在很大的主观性，数据离散性大。因此，开发快速、先进的路面数据采集设备极其重要。使路面数据的采集快速、准确，从而保证路面管理系统数据库的科学性。这里面有很多工作可以做，我们可以考虑结合GIS技术，实现数据采集的自动化。路面管理系统中涉及到很多的预测模型，这些模型的建立主要采用的是力学法、经验力学法和经验（回归）法。对于模型中的许多参数的取值是否合理，以及模型本身的改进及优化等仍是需要研究的问题。对于评价指标的问题，需要结合各地区的实际情况加以确定，不能搞一刀切，毕竟每个地方路面所处的环境条件不一样，交通量不一样，路面结构和类型也不一样，破坏的主要类型自然也不同。对于同一个地区，一旦路面的评价指标确定了，就应该对各个指标进行标准化处理，否则就无法对采集的数据进行分析和处理了。对于路面管理系统本身而言，我认为也有许多需要改进的地方。首先，目前各个地区已建立的路面管理系统彼此之间是孤立的，没有任何的联系。这不利于相互之间的交流，也会导致资源的浪费。因此，路面管理系统应该具有开放性，不同地区的路面管理系统彼此之间可以进行数据的传输和交换。此外，路面管理系统还应该扩大覆盖的范围，不仅限于路面的养护、管理和改建，对于桥梁、隧道等其他交通设施是否也可以考虑补充到路面管理系统中，使路面管理系统的功能更加强大，服务面更加广。最后，就是有关专家系统的完善问题了，随着土木工程新技术的产生和发展，新的设计理论与方法及新的施工技术不断涌现，我们应该将这些新理念新方法及时补充到我们的专家系统中，从而不断充实和完善现有的专家系统，只有这样，我们最终才能做出最合理有效的处治对策1。