賈國(guó)杰，楊碧宇，王俊喆，羅代松

（1.中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)公司，北京 100089；2.云南昭通昭陽(yáng)繞城高速公路投資開(kāi)發(fā)有限公司，云南 昭通 657000；3.交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，北京 100029）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)干線公路網(wǎng)日趨完善，截至2020年末，全國(guó)公路網(wǎng)總里程達(dá)519.81 萬(wàn)公里。隨著越來(lái)越多的公路進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修階段，公路管理理念由原來(lái)的“重建輕養(yǎng)”逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤啊ü莛B(yǎng)運(yùn)’協(xié)調(diào)發(fā)展”。公路路面技術(shù)狀況檢測(cè)與評(píng)價(jià)是公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)管理中的關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性工作，它不僅對(duì)控制工程質(zhì)量至關(guān)重要，而且還決定著公路資產(chǎn)管理及養(yǎng)護(hù)決策的科學(xué)化程度。英美等發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)公路管理工作，在檢測(cè)裝備、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、政策保障等方面已經(jīng)積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，建立了以路面狀況檢測(cè)與評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)的公路資產(chǎn)管理體系。我國(guó)自“十五”以來(lái)，逐步開(kāi)展了路面技術(shù)狀況檢測(cè)監(jiān)測(cè)工作，提出并建立了我國(guó)的路況評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題和不足。因此，深入研究并總結(jié)發(fā)達(dá)國(guó)家公路技術(shù)狀況檢測(cè)與評(píng)價(jià)方面的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提升我國(guó)公路資產(chǎn)管理和養(yǎng)護(hù)決策工作的科學(xué)化水平，促進(jìn)公路養(yǎng)護(hù)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的借鑒意義。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞公路技術(shù)狀況檢測(cè)與評(píng)價(jià)開(kāi)展了多方面的研究。為降低路況檢測(cè)成本，Aydn 等[1]研發(fā)了一種使用智能手機(jī)加速度傳感器和GPS 進(jìn)行路面平整度狀況監(jiān)測(cè)的解決方案，通過(guò)實(shí)際道路檢測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了在坑洞和減速帶影響下準(zhǔn)確評(píng)估道路平整情況的可行性。一些地區(qū)嘗試?yán)门鋫鋽z像頭模塊的無(wú)人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）進(jìn)行路面病害信息采集。Ersoz 等[2]開(kāi)發(fā)了一種基于無(wú)人機(jī)的路面裂縫識(shí)別系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)人機(jī)拍攝圖像獲取水泥路面的裂縫特征，用于訓(xùn)練支持向量機(jī)（Support Vector Machine,SVM）模型，并通過(guò)溫差變化較大路段的水泥混凝土路面對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，為監(jiān)測(cè)水泥混凝土路面裂縫的變化提供了替代方案。近年來(lái)，圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)廣泛應(yīng)用于路面病害檢測(cè)和識(shí)別[3-4]。Zakeri等[5]針對(duì)裂縫病害的圖像識(shí)別，系統(tǒng)梳理并總結(jié)出需要開(kāi)展的五個(gè)階段工作，即圖像的預(yù)處理、分割、特征提取、特征選擇、檢測(cè)和分類。對(duì)不同算法加以優(yōu)化以提升病害識(shí)別的準(zhǔn)確性和運(yùn)行速度是研究人員關(guān)注的重點(diǎn)[6-8]。為有效指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)管理工作，基于路面技術(shù)狀況指標(biāo)的養(yǎng)護(hù)需求和優(yōu)化方法也是重點(diǎn)研究方向。張艷紅等[9]基于交通量及路況指標(biāo)的資金優(yōu)先級(jí)因子概念，建立了多年度規(guī)劃條件下的“資金-目標(biāo)”雙優(yōu)化法決策流程及資金排序優(yōu)化方法，可輔助管理單位在養(yǎng)護(hù)資金與路況目標(biāo)雙重約束條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)決策優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)最大化養(yǎng)護(hù)資金效益的目標(biāo)。鄭育彬等[10]基于路面使用性能提出了路面資產(chǎn)管理的通用框架，建立了路面養(yǎng)護(hù)修復(fù)需求評(píng)估優(yōu)化模型，并以賓夕法尼亞州州際公路系統(tǒng)為例，分析了不同投資水平下路面養(yǎng)護(hù)和修復(fù)的結(jié)果，為公路管理部門提供了決策參考。

綜上，國(guó)內(nèi)外關(guān)于公路路面技術(shù)狀況檢測(cè)與評(píng)價(jià)的研究主要集中在以下3 個(gè)方面：一是以降本增效為目標(biāo)的多樣化數(shù)據(jù)采集方法的研究；二是圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在路面病害識(shí)別和分類方面的應(yīng)用研究；三是基于路面技術(shù)狀況的養(yǎng)護(hù)需求分析和資金優(yōu)化分配方法研究。上述研究均服務(wù)于路面檢測(cè)工作或以路況評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開(kāi)展，然而針對(duì)路況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)本身的討論較少，包括指標(biāo)選擇、指標(biāo)權(quán)重合理性等。另外，由于標(biāo)準(zhǔn)的不斷修訂，目前行業(yè)內(nèi)也缺少針對(duì)我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，特別是其中新增指標(biāo)應(yīng)用效果的研究。鑒于此，本文采用對(duì)比研究的方法，探討我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在評(píng)價(jià)指標(biāo)選取、指標(biāo)權(quán)重確定和綜合評(píng)價(jià)模型建立等方面的差異，分析目前我國(guó)公路路面技術(shù)狀況檢測(cè)評(píng)價(jià)和新增指標(biāo)應(yīng)用工作存在的問(wèn)題，并提出相關(guān)建議，以期為提升我國(guó)路面檢測(cè)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和養(yǎng)護(hù)管理科學(xué)化水平提供參考。

1 我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家路面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的對(duì)比分析

英美等發(fā)達(dá)國(guó)家公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較早，已進(jìn)入大規(guī)模養(yǎng)護(hù)階段，在公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面積累了較多經(jīng)驗(yàn)。20世紀(jì)60年代，美國(guó)各州公路工作者協(xié)會(huì)（American Association of State Highway Officials,AASHO）開(kāi)展的道路研究試驗(yàn)項(xiàng)目——“The Road Test Program”，其最重要的成果之一就是提出了路面使用性能的評(píng)價(jià)方法，建立了路面評(píng)價(jià)模型[11]。隨著公路檢測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，許多國(guó)家和國(guó)際機(jī)構(gòu)先后建立了各自的路面評(píng)價(jià)模型，并進(jìn)一步完善形成了針對(duì)公路基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)狀況評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本文的研究對(duì)象選取遵循以下原則：一是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由交通運(yùn)輸主管部門制定或采用；二是評(píng)價(jià)體系中建立了綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，可進(jìn)行比較分析；三是評(píng)價(jià)體系具有較強(qiáng)的代表性。

英國(guó)的路況檢測(cè)評(píng)價(jià)工作根據(jù)采集指標(biāo)和使用設(shè)備的不同可以分成3 類，分別是路面橫向力測(cè)試調(diào)查（Sideway-force Coefficient Routine Investigation Machine,SCRIM）、行車流速路況調(diào)查（Traffic Speed Condition Survey,TRACS）和國(guó)家公路網(wǎng)表面狀況調(diào)查（Surface Condition Assessment of the National Network of Roads,SCANNER）[12]。其中，SCRIM 調(diào)查只測(cè)量路面抗滑性能這一項(xiàng)指標(biāo)，而TRACS 和SCANNER 調(diào)查均是采用多功能路況檢測(cè)設(shè)備在正常車流速度下采集多項(xiàng)路況指標(biāo)。TRACS 和SCANNER 的區(qū)別在于具體的檢測(cè)指標(biāo)不同，TRACS 調(diào)查方法未建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。日本主要模仿AASHO 建立了自身的公路現(xiàn)時(shí)服務(wù)水平指數(shù)（Present Serviceability Index,PSI）評(píng)價(jià)模型[13]。加拿大安大略省交通部是較早建立路面管理系統(tǒng)的省級(jí)交通主管部門，加拿大其他省份采用的指標(biāo)體系多借鑒安大略省的經(jīng)驗(yàn)[14]。美國(guó)聯(lián)邦公路管理局（Federal Highway Administration,FHWA）中的一份研究報(bào)告針對(duì)美國(guó)18 個(gè)州所采用的路況調(diào)查指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)研分析，結(jié)果顯示紐約州采用的指標(biāo)較為全面[15]，同時(shí)其綜合指標(biāo)計(jì)算方法同美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)（American Society of Civil Engineers,ASTM）標(biāo)準(zhǔn)[16]采用的方法思路一致，具有較強(qiáng)的代表性。鑒于此，本文最終選取了美國(guó)紐約州、英國(guó)SCANNER和加拿大安大略省的標(biāo)準(zhǔn)/指南作為對(duì)比研究的對(duì)象。

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

不同國(guó)家（地區(qū)）的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)路面使用性能的評(píng)價(jià)都主要包括路面損壞、路面平整情況、路面車轍、路面抗滑、路面紋理和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等6 個(gè)方面。其中，路面車轍、抗滑和紋理分別采用車轍深度、橫向力系數(shù)和構(gòu)造深度指標(biāo)進(jìn)行表征，而對(duì)于路面損壞和路面平整情況，不同國(guó)家（地區(qū)）的標(biāo)準(zhǔn)選取了不同的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)路面損壞狀況可采用的具體指標(biāo)包括路面破損率、路面裂縫率和路面損壞總體評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)路面平整情況可采用的具體指標(biāo)包括國(guó)際平整度指數(shù)（International Roughness Index,IRI）、移動(dòng)平均縱斷面高程變化值和路面跳車。

如表1 所示，綜合不同國(guó)家（地區(qū)）的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以看出，路面破損率、IRI 和車轍深度是路面使用性能評(píng)價(jià)最常采用的指標(biāo)。我國(guó)現(xiàn)行《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）[17]中選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)涵蓋了上述6 個(gè)方面，在本次研究的4 個(gè)國(guó)家（地區(qū)）標(biāo)準(zhǔn)中覆蓋范圍最為全面。中國(guó)、美國(guó)紐約州和英國(guó)SCANNER 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中均考慮了車轍對(duì)路面技術(shù)狀況的影響；中國(guó)、美國(guó)紐約州和加拿大安大略省標(biāo)準(zhǔn)中均采用IRI 來(lái)評(píng)估路面的行駛質(zhì)量，中國(guó)還增加了路面跳車指標(biāo)以反映路面的局部顛簸狀況，而英國(guó)SCANNER 標(biāo)準(zhǔn)則定義了3m 和10m 的移動(dòng)平均縱斷面高程變化值參數(shù)以反映道路的平整情況。

表1 不同國(guó)家（地區(qū)）路面性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2 分項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重設(shè)置

本次研究的4 個(gè)國(guó)家（地區(qū)）的路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，每種類型指標(biāo)在各自評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的權(quán)重系數(shù)如表2 所示。在權(quán)重系數(shù)設(shè)置方面，加拿大安大略省標(biāo)準(zhǔn)中的權(quán)重系數(shù)是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)通過(guò)回歸分析法確定，其余各國(guó)（地區(qū)）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)不同指標(biāo)類型均設(shè)置了固定的權(quán)重系數(shù)，系數(shù)大小根據(jù)路面類型或公路等級(jí)不同而有所差別。為便于對(duì)比，本文對(duì)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重采用高速公路的權(quán)重系數(shù)；在計(jì)算美國(guó)紐約州各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重時(shí)，錯(cuò)臺(tái)和松散也被認(rèn)為是路面病害，權(quán)重計(jì)入了路面損壞的類型中；英國(guó)SCANNER 標(biāo)準(zhǔn)中各類型指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算是在假設(shè)總得分為315分，縱斷面指標(biāo)和構(gòu)造深度指標(biāo)的最大值分別為80分和75分的情況下進(jìn)行的。

表2 分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

表2 中的數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，中國(guó)和美國(guó)紐約州的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)均凸顯出平整度和路面損壞在路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)中的重要性。中國(guó)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，這兩項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重合計(jì)為0.75，紐約州的標(biāo)準(zhǔn)中特別是對(duì)混凝土路面的評(píng)價(jià)中兩項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重之和達(dá)到了0.95；英國(guó)SCANNER 的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要關(guān)注路面損壞、平整度、車轍和構(gòu)造深度，且各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)分配相對(duì)均衡。

1.3 綜合指標(biāo)計(jì)算方法

1.3.1 中國(guó)

我國(guó)的《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）中，為了使各路段的路面狀況有可比性而建立了路面技術(shù)狀況指數(shù)（Pavement Maintenance Quality Index,PQI）作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，它是各分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的加權(quán)函數(shù)。PQI 的計(jì)算如式（1）[17]所示。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)和分項(xiàng)指標(biāo)均采用百分制，100分代表路況水平最優(yōu)，0分代表路況水平最差。

式中：PQI 為路面技術(shù)狀況指數(shù)（Pavement Maintenance Quality Index）；PCI 為路面損壞狀況指數(shù)（Pavement Surface Condition Index）；RQI為路面行駛質(zhì)量指數(shù)（Pavement Riding Quality Index）；RDI 為路面車轍深度指數(shù)（Pavement Rutting Depth Index）；PBI 為路面跳車指數(shù)（Pavement Bumping Index）；PWI 為路面磨耗指數(shù)（Pavement Surface Wearing Index）；SRI為路面抗滑性能指數(shù)（Pavement Skidding Resistance Index）；ωPCI,ωRQI,ωRDI,ωPBI,ωPWI,ωSRI分別為PCI,RQI,RDI,PBI,PWI,SRI的權(quán)重系數(shù)。

1.3.2 加拿大安大略省

路面狀況指數(shù)（Pavement Condition Index,PCI）是加拿大安大略省評(píng)價(jià)路面技術(shù)狀況的綜合指標(biāo)，相當(dāng)于中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的PQI，其計(jì)算公式如下[18]：

式（2）～式（3）中：PCI為路面狀況指數(shù)，取值范圍為0～100，100代表完好的路面；DMI為破損狀況指數(shù)（Distress Manifestation Index），取值范圍為0～10，0 代表路面最壞狀況，10 代表路面完好狀況；IRI 為國(guó)際平整度指數(shù)；a,b,c是針對(duì)不同的路面類型，利用歷史數(shù)據(jù)通過(guò)回歸分析得出的系數(shù)；DMImax為路面破損狀況最大值；Wi為病害權(quán)重系數(shù)；si為病害嚴(yán)重程度系數(shù)；di為病害密度系數(shù)。

1.3.3 美國(guó)紐約州

美國(guó)紐約州的路面技術(shù)狀況綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)與加拿大安大略省的一樣被定義為路面狀況指數(shù)（Pavement Condition Index,PCI）。其假設(shè)完好的路面評(píng)分結(jié)果為滿分100 分，考慮路面損壞情況、平整度和車轍等因素的影響，設(shè)定相應(yīng)的扣分值（見(jiàn)表3），PCI最終得分等于滿分減去相應(yīng)指標(biāo)的扣分值。PCI 中每個(gè)因素的重要性由其被分配的最高扣除分?jǐn)?shù)確定。

表3 不同路面類型指標(biāo)最大扣分值[19]

1.3.4 英國(guó)SCANNER

英國(guó)SCANNER 標(biāo)準(zhǔn)建立了道路狀況指數(shù)（Road Condition Index,RCI）及其模型用于量化道路技術(shù)狀況的評(píng)價(jià)。RCI 的計(jì)算主要考慮4 個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)，分別是：移動(dòng)平均縱斷面高程變化值、車轍深度、斷面裂縫率和構(gòu)造深度，并對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)賦予相應(yīng)的分值，其中構(gòu)造深度指標(biāo)根據(jù)公路等級(jí)不同其分值也有所差異。以干線公路為例，其各分項(xiàng)指標(biāo)最大取值分別為80,100,60,75，最大總得分為315（見(jiàn)表4）。RCI最終得分為各分項(xiàng)指標(biāo)得分之和，RCI得分越高表示路況水平越差。

表4 RCI指數(shù)計(jì)算分項(xiàng)指標(biāo)及分值（干線公路）[13]

不同國(guó)家（地區(qū)）標(biāo)準(zhǔn)在綜合指標(biāo)計(jì)算方面采用了不同的方法，總結(jié)起來(lái)可以歸納為：扣除法、相加法、加權(quán)法和公式法。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中的PQI 采用加權(quán)法計(jì)算，各個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)分別被賦予不同的權(quán)重且權(quán)重系數(shù)之和為1；美國(guó)紐約州的標(biāo)準(zhǔn)采用扣除法，路面狀況指數(shù)以100 為基準(zhǔn)，考慮不同指標(biāo)的影響從中扣除相應(yīng)分?jǐn)?shù)后得到最終評(píng)分；英國(guó)SCANNER 標(biāo)準(zhǔn)中不同指標(biāo)根據(jù)具體情況對(duì)應(yīng)不同的得分，相加得到最終評(píng)分，最高得分為315而不是常用的100，得分越高代表路況水平越差；加拿大安大略省的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)則是通過(guò)建立二元一次方程的公式，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)確定公式中參數(shù)的取值。上述由分項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算路面技術(shù)狀況綜合指標(biāo)的方法具有代表性，涵蓋了大多數(shù)國(guó)家（地區(qū)）或組織制定的標(biāo)準(zhǔn)指南使用的方法。

通過(guò)與這些發(fā)達(dá)國(guó)家（地區(qū)）同類標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中評(píng)價(jià)指標(biāo)覆蓋相對(duì)全面，分項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)和綜合指標(biāo)計(jì)算方法較為合理。

2 我國(guó)當(dāng)前公路路面檢測(cè)與評(píng)價(jià)工作存在的不足

（1）檢測(cè)技術(shù)與破損率指標(biāo)設(shè)定不適應(yīng)

我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）使用路面綜合破損率（Pavement Distress Ratio,DR）作為調(diào)查指標(biāo)。英國(guó)SCANNER 標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)路面損壞進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)采用的是裂縫率指標(biāo)。美國(guó)紐約州在對(duì)損壞狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)則進(jìn)一步劃分為總體損壞狀況和龜裂、錯(cuò)臺(tái)等多種情況。我國(guó)的《公路路面技術(shù)狀況自動(dòng)化檢測(cè)規(guī)程》（JTG/T E61—2014）[20]中也提出了路面裂縫率的概念。路面裂縫率和破損率的主要區(qū)別在于覆蓋的病害類型范圍不同。裂縫率計(jì)算的是龜裂、塊狀裂縫、橫向裂縫等裂縫類病害面積，而破損率則是計(jì)算包括變形類等所有病害類型在內(nèi)的總破損面積。上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)路面損壞指標(biāo)定義的差異在實(shí)際路面自動(dòng)化檢測(cè)工作中并未引起足夠的重視。

現(xiàn)階段我國(guó)路網(wǎng)級(jí)的路面技術(shù)狀況檢測(cè)多采用自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備，通過(guò)高分辨率陣列相機(jī)連續(xù)采集路面圖像，然后基于圖像采用人工或自動(dòng)化識(shí)別的方式開(kāi)展路面病害識(shí)別同時(shí)計(jì)算損壞面積，進(jìn)而計(jì)算出路面破損率。然而常規(guī)采集的二維圖像不包括深度信息，后期開(kāi)展病害識(shí)別時(shí)難以針對(duì)擁包、車轍等變形類病害進(jìn)行有效識(shí)別，實(shí)際路面檢測(cè)評(píng)定工作中采用的指標(biāo)多為路面裂縫率（包括部分能夠在圖像中識(shí)別的病害）而非綜合破損率，并不完全符合《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）的規(guī)定。

（2）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)造深度的定義不一致，易導(dǎo)致計(jì)算方法差異

根據(jù)評(píng)價(jià)和描述路面構(gòu)造深度的計(jì)算模型，國(guó)際上衍生出很多不同的計(jì)算指標(biāo)，主要有：斷面深度（Profile Depth,PD）、斷面平均深度（Mean Profile Depth,MPD）、估算構(gòu)造深度（Estimated Texture Depth,ETD）以及傳感器測(cè)量構(gòu)造深度（Sensor Measured Texture Depth,SMTD）[21]。我國(guó)的《多功能路況快速檢測(cè)設(shè)備》（GB/T 26764—2011）[22]和《公路路面技術(shù)狀況自動(dòng)化檢測(cè)規(guī)程》（JTG/T E61—2014）[20]中也提出了路面構(gòu)造深度的自動(dòng)化檢測(cè)方法，明確檢測(cè)指標(biāo)為SMTD 和MPD，并以附錄形式給出兩種指標(biāo)的計(jì)算方法。上述標(biāo)準(zhǔn)均采用了“路面構(gòu)造深度”和“斷面平均構(gòu)造深度”的中文概念以及對(duì)應(yīng)的SMTD 和MPD 的英文簡(jiǎn)稱并保持概念上的一致性。我國(guó)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）中提出了PWI 指標(biāo)并將其定義為路面磨耗率（Wearing Ratio,WR）的函數(shù)，而WR 是通過(guò)構(gòu)造深度（Texture Depth,TD）計(jì)算得出的。標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)磨耗指標(biāo)的計(jì)算，采用“路面構(gòu)造深度”的中文表述，而其英文則采用MPD 作為簡(jiǎn)稱，造成了一定程度上的概念混淆，從而可能導(dǎo)致實(shí)際評(píng)價(jià)過(guò)程中采用的構(gòu)造深度計(jì)算模型和方法不一致。

（3）路面磨耗指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)實(shí)際工作的指導(dǎo)性不強(qiáng)

我國(guó)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）中的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)和分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均采用百分制，并按照得分劃分為優(yōu)（90～100）、良（80～90）、中（70～80）、次（60～70）、差（0～60）等5 個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，實(shí)際工作中根據(jù)路面所處等級(jí)采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施。然而實(shí)踐中普遍存在路面磨耗指標(biāo)難以參照的問(wèn)題。以某省高速公路路網(wǎng)路面技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果為例（見(jiàn)圖1），參與評(píng)定的路段總里程約為2 000km，路網(wǎng)路面技術(shù)狀況評(píng)定的各分項(xiàng)指標(biāo)除路面磨耗指數(shù)PWI 外得分均在90 分以上，評(píng)定等級(jí)均為“優(yōu)”，而路面磨耗指數(shù)得分為83.4，評(píng)定等級(jí)為“良”，與其他各分項(xiàng)指標(biāo)的差距明顯。路網(wǎng)中大部分路段若根據(jù)路面損壞等指標(biāo)判斷，不需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，然而磨耗指標(biāo)卻偏低，給養(yǎng)護(hù)決策造成了困惑。路面磨耗指數(shù)通過(guò)測(cè)量路面構(gòu)造深度，基于特定計(jì)算模型表征路表宏觀紋理的狀況，然而此項(xiàng)指標(biāo)尚未建立與駕駛員主觀行駛感受或安全性評(píng)價(jià)等方面的聯(lián)系，同時(shí)與其他指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果存在較大差異，使得磨耗指數(shù)對(duì)于實(shí)際養(yǎng)護(hù)管理工作的指導(dǎo)性不強(qiáng)。

圖1 某省高速公路路網(wǎng)路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果

（4）不同類型路面采用同樣的等級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)不盡合理

隨著新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用，采用不同路面類型和結(jié)構(gòu)形式修建的公路越來(lái)越多，不同結(jié)構(gòu)形式的路面其平整度、抗滑性能等不盡相同，不同區(qū)域的公路網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)差異明顯。在加拿大和美國(guó)等國(guó)家的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)不同的路面類型建立了針對(duì)性的路面損壞形式和等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[19,23]，然而我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)卻是一樣的。以路面平整度指標(biāo)為例，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中普遍存在同一路段相鄰處的瀝青路面和水泥路面的平整度評(píng)定結(jié)果相差懸殊（見(jiàn)圖2），而實(shí)際表觀路面狀況差別并不明顯，這種情況在山區(qū)路段的三四級(jí)公路中尤為明顯。2018 年我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)雖然將水泥路面平整度的“優(yōu)”等評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)的90分降低至88 分，但并未對(duì)其他等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，也未對(duì)相應(yīng)的計(jì)算模型進(jìn)行修正。

圖2 同一路段瀝青路面和水泥路面平整度評(píng)定結(jié)果

3 對(duì)我國(guó)路面技術(shù)狀況檢測(cè)與評(píng)價(jià)工作的建議

（1）加強(qiáng)三維檢測(cè)技術(shù)研發(fā)及其在路面技術(shù)狀況檢測(cè)中的應(yīng)用

目前我國(guó)普遍采用的多功能路況檢測(cè)系統(tǒng)主要通過(guò)采集二維圖像，經(jīng)人工或機(jī)器識(shí)別病害，實(shí)踐中因采集的路面圖像不包括深度信息而無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)出擁包、車轍、沉陷等三維類病害的破損信息。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，利用高速三維掃描設(shè)備獲取高精度的三維數(shù)字模型，進(jìn)而計(jì)算路面破損數(shù)據(jù)的三維檢測(cè)技術(shù)已成為路面檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的重要方向。以美國(guó)Pathway 公司為代表的設(shè)備廠商研發(fā)的路面狀況數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用高分辨率3D 攝像頭，同時(shí)實(shí)時(shí)采集路面的3D 高程圖像和高分辨率彩色圖像，用于創(chuàng)建橫向和縱向輪廓，包含高度信息的輪廓數(shù)據(jù)可進(jìn)一步用于計(jì)算車轍、紋理，配合內(nèi)置的經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的視覺(jué)識(shí)別算法，同步實(shí)現(xiàn)病害的識(shí)別和計(jì)算，相關(guān)設(shè)備在美國(guó)公路網(wǎng)檢測(cè)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。我國(guó)在三維檢測(cè)技術(shù)方面也開(kāi)展了研究，部分國(guó)內(nèi)廠商研發(fā)了類似產(chǎn)品，但尚未大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際檢測(cè)工作中。因此，建議進(jìn)一步加強(qiáng)激光高速掃描、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理、各類病害特征提取等技術(shù)難題的攻關(guān)，推動(dòng)三維檢測(cè)技術(shù)在路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)中的大規(guī)模工程化應(yīng)用，增強(qiáng)對(duì)變形類病害的自動(dòng)化檢測(cè)識(shí)別能力，開(kāi)展全斷面綜合破損率的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

（2）優(yōu)化磨耗指標(biāo)計(jì)算模型，充分發(fā)揮評(píng)價(jià)結(jié)果的指導(dǎo)作用

路面抗滑指標(biāo)與其他指標(biāo)相比所采用的檢測(cè)設(shè)備原理不同，檢測(cè)成本也相對(duì)較高。我國(guó)路況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，路面抗滑性能評(píng)價(jià)所采用的檢測(cè)設(shè)備和計(jì)算方法均與英國(guó)SCRIM 一致。兩國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的不同之處在于，我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將抗滑指標(biāo)納入了路面綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，而英國(guó)SCRIM 將其作為一項(xiàng)單獨(dú)的檢測(cè)指標(biāo)。為了解決因抗滑指標(biāo)數(shù)據(jù)采集困難和成本較高導(dǎo)致路網(wǎng)級(jí)路況綜合評(píng)定效率不高的問(wèn)題，我國(guó)在2018對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂時(shí)提出了路面磨耗指標(biāo)替代抗滑指標(biāo)參與路況綜合評(píng)定的思路，其初衷是檢測(cè)路面宏觀紋理情況，將其作為一種輔助指標(biāo)判定路面的抗滑性能。然而在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，一方面，普遍存在車道中心線構(gòu)造深度值小于左右側(cè)輪跡帶構(gòu)造深度值的現(xiàn)象，導(dǎo)致磨耗指數(shù)的計(jì)算公式失去了實(shí)際意義；另一方面，能夠按照公式正常計(jì)算得到的磨耗指數(shù)結(jié)果與其他指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果差距較大，也給后續(xù)養(yǎng)護(hù)管理工作造成了一定的困惑。路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)的主要作用之一是為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)措施選擇提供指導(dǎo)，因此，需要進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中磨耗指標(biāo)的計(jì)算模型和公式，明確指標(biāo)的物理意義以及同抗滑性能的區(qū)別與聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)與其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和對(duì)實(shí)際養(yǎng)護(hù)管理工作的指導(dǎo)作用。

（3）完善不同路面類型技術(shù)狀況等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）計(jì)算得到的公路優(yōu)良路率是多項(xiàng)公路發(fā)展規(guī)劃中采用的約束性指標(biāo)和公路管理工作的考核依據(jù)。例如，2021 年4 月財(cái)政部和交通運(yùn)輸部聯(lián)合印發(fā)的“‘十四五’時(shí)期車輛購(gòu)置稅收入補(bǔ)助地方資金‘以獎(jiǎng)代補(bǔ)’支持普通省道和農(nóng)村公路實(shí)施方案”，明確提出將普通省道和農(nóng)村公路的優(yōu)良路率作為養(yǎng)護(hù)任務(wù)完成情況考核指標(biāo)；四川省政府將普通國(guó)省道路面技術(shù)狀況指數(shù)PQI 納入民生工程考核事項(xiàng)，并建立了以公共財(cái)政投入為主、事權(quán)和支出責(zé)任相適應(yīng)的體制機(jī)制，因此路段技術(shù)狀況等級(jí)的確定對(duì)公路管理政策的制定和相關(guān)規(guī)劃完成情況的評(píng)估具有重要意義。不同地區(qū)的路網(wǎng)組成和路面結(jié)構(gòu)往往具有較大差異，同時(shí)受氣候、天氣等因素的影響，養(yǎng)護(hù)管理工作也呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，各分項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)應(yīng)根據(jù)不同路面的特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化完善計(jì)算模型，采取不同的等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同路面各項(xiàng)性能作出客觀、科學(xué)的判斷，確定其技術(shù)狀況等級(jí)。2018年我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)針對(duì)水泥路面平整度指標(biāo)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的修改也正是這一思想的體現(xiàn)。因此建議進(jìn)一步研究論證其他指標(biāo)，不斷完善各項(xiàng)指標(biāo)的等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

公路路面技術(shù)狀況直接反映公路的使用性能，全面準(zhǔn)確的技術(shù)狀況檢測(cè)評(píng)定對(duì)后續(xù)選擇公路養(yǎng)護(hù)措施，保障行車安全和舒適性具有重要意義。本文以路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為切入點(diǎn)，通過(guò)分析我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在評(píng)價(jià)指標(biāo)選取、指標(biāo)權(quán)重確定和綜合評(píng)價(jià)模型建立等方面的差異，結(jié)合實(shí)際養(yǎng)護(hù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，探討了我國(guó)公路路面技術(shù)狀況檢測(cè)評(píng)價(jià)工作存在的不足，特別是對(duì)我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中新增的路面磨耗指標(biāo)的計(jì)算模型及其在養(yǎng)護(hù)決策中的應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)分析。研究認(rèn)為，我國(guó)在路面技術(shù)狀況檢測(cè)評(píng)價(jià)方面應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)三維檢測(cè)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，優(yōu)化磨耗指標(biāo)計(jì)算模型，完善等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。由于本研究主要對(duì)比分析的是路面技術(shù)狀況檢測(cè)評(píng)價(jià)方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且選取的對(duì)象相對(duì)有限，所得結(jié)論具有一定的局限性。下一步可擴(kuò)大研究對(duì)象范圍，從檢測(cè)裝備、軟件系統(tǒng)、制度保障等多方面著手，就促進(jìn)我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)管理工作的高質(zhì)量發(fā)展提出更加系統(tǒng)的建議。