■ 文｜中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護集團有限公司 楊書仁

從1984年引進英國的PMS系統(tǒng)開始，我國公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)研究和應(yīng)用歷時40載，雖然多數(shù)省份或地區(qū)均建立了公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)，但仍存在一系列實際問題，例如：養(yǎng)護科學(xué)決策應(yīng)用重量輕效，尚未形成科學(xué)決策的完整考核體系；養(yǎng)護科學(xué)決策缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標準、規(guī)范，各類決策系統(tǒng)的適用性缺少衡量標準及效果驗證；養(yǎng)護資金計劃安排存在”頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的現(xiàn)象，投入有限、養(yǎng)護效果差強人意；養(yǎng)護決策主觀性強，與檢測數(shù)據(jù)脫節(jié)，養(yǎng)護科學(xué)決策體系尚未完全建立，科學(xué)決策應(yīng)用覆蓋面較低；上下級單位間網(wǎng)絡(luò)信息溝通不暢，信息報送消耗大，效率不高，養(yǎng)護計劃依據(jù)不充分；貫徹全壽命周期理念動力不足，主動性不夠、能力有限；各類養(yǎng)護管理系統(tǒng)種類繁雜、功能單一、信息割裂、實際應(yīng)用率低等，這些問題已經(jīng)成為我國公路養(yǎng)護科學(xué)決策發(fā)展的主要困擾。為此，建立一套高效的公路養(yǎng)護管理決策體系，提高養(yǎng)護管理的效率和智能化、信息化水平，成為公路養(yǎng)護科學(xué)決策發(fā)展的重點工作。

國道242線貴州錦屏縣半坡公路文化驛站路段 曹時紅 攝

/ 養(yǎng)護管理決策的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀/

國外道路養(yǎng)護管理決策

國外道路養(yǎng)護管理決策體系是由道路養(yǎng)護管理系統(tǒng)逐步發(fā)展而來，主要經(jīng)歷三個階段。

20世紀60年代末至70年代初 1966年，美國全國公路研究計劃（NCHRP）首次提出了路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)的概念。在干線道路網(wǎng)基本形成之后，西方發(fā)達國家將道路發(fā)展的重點由大規(guī)模建設(shè)轉(zhuǎn)為養(yǎng)護與管理。隨著大量路面損壞的出現(xiàn)，面對有限的養(yǎng)護資金，養(yǎng)護管理人員遇到了道路網(wǎng)養(yǎng)護項目科學(xué)篩選、養(yǎng)護費用優(yōu)化分配和養(yǎng)護項目全壽命分析設(shè)計等一系列前所未有的復(fù)雜問題。如何準確了解道路網(wǎng)使用性能、如何實施路面技術(shù)狀況客觀評價、如何科學(xué)地預(yù)測道路網(wǎng)的養(yǎng)護需求、用怎樣的方法把有限的養(yǎng)護資金分配到最需要養(yǎng)護的路段上等問題，直接影響著資金使用效率及養(yǎng)護效果。

在關(guān)注路面損壞檢測技術(shù)和檢測設(shè)備的同時，西方發(fā)達國家研究了路面使用性能評價方法、評價技術(shù)和評價標準。在此基礎(chǔ)上，通過路面長期使用性能觀測，探索了路面損壞影響因素和路面損壞規(guī)律，建立了路面長期性能預(yù)測模型。根據(jù)系統(tǒng)工程的理論，開發(fā)了路面養(yǎng)護分析決策模型、養(yǎng)護資金優(yōu)化分配模型。利用工程經(jīng)濟原理，研究開發(fā)了道路養(yǎng)護投資效益分析技術(shù)與方法?；陴B(yǎng)護分析理論、方法與技術(shù)，北美國家在20世紀先后提出路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)PMS（Pavement Management System）概念，并通過計算機技術(shù)實現(xiàn)了道路網(wǎng)評價、性能預(yù)測、需求分析、養(yǎng)護項目排序和優(yōu)化決策，開發(fā)形成了最早用于網(wǎng)級路面養(yǎng)護輔助決策的系統(tǒng)。

20世紀70年代后期至80年代中期 美國和加拿大約有35個州（省）建成了路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)。

截至20世紀80年代末期，不斷完善的PMS系統(tǒng)已被公路管理部門采納作為政府決策確定養(yǎng)護對策的必備程序，一旦決策結(jié)果形成后，如果需要更改，則需要拿出充足的證據(jù)證明新方案的科學(xué)有效性，在此期間產(chǎn)生了許多以PMS為經(jīng)營主體的科技公司，協(xié)助政府或工程企業(yè)完成路面養(yǎng)護管理和決策工作。

20世紀90年代至今 20世紀90年代個人電腦技術(shù)的發(fā)展及普及，使計算機輔助規(guī)范化管理成為一種趨勢，對路面養(yǎng)護全過程管理的需求越來越旺盛，一些延伸的與日常養(yǎng)護管理工作相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)也成為路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)的重要組成部分。

20世紀90年代初，全美國50個州都已建成和實施了路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)，并受“冰茶法案”影響開始推廣適用于中小城鎮(zhèn)的路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)。

發(fā)展至今，道路養(yǎng)護管理系統(tǒng)已在美國、加拿大、澳大利亞、日本等發(fā)達國家和地區(qū)廣泛應(yīng)用。部分非洲、南美洲和東南亞的發(fā)展中國家也在世界銀行、國際道路協(xié)會等機構(gòu)的幫助下，開始建立和實施符合本國國情的道路養(yǎng)護管理系統(tǒng)。如今，國外有影響力的路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)，包括世界銀行組織開發(fā)的HDM、英國開發(fā)的UKPMS及美國開發(fā)的道路路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)ROADCARE等。英國還通過立法將UKPMS分析結(jié)果作為國家路網(wǎng)監(jiān)控和申請道路養(yǎng)護預(yù)算的基本依據(jù)。

表1 國外主要路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)特點

貴州省天黃高速 曹時紅 攝

綜上所述，部分發(fā)達國家的道路養(yǎng)護決策體系主要有三方面特點。

首先，美歐發(fā)達國家道路養(yǎng)護管理決策系統(tǒng)建設(shè)起步早、發(fā)展成熟，早已形成了“路網(wǎng)評價、性能預(yù)測、需求分析、養(yǎng)護項目排序和優(yōu)化決策”的完整框架結(jié)構(gòu)。通過軟件與自動化檢測設(shè)備的無縫對接，以及數(shù)據(jù)圖像信息采集技術(shù)、處理技術(shù)、激光錄像技術(shù)、地理信息技術(shù)的應(yīng)用，智能化道路分析系統(tǒng)能夠準確定量評估道路的結(jié)構(gòu)破損和功能破損程度，基本實現(xiàn)了自動化、高速化、精確化。

其次，以世界銀行制定的道路設(shè)計和養(yǎng)護信息系統(tǒng)(HDM-IV)為代表，道路養(yǎng)護管理系統(tǒng)的各種模型功能齊全（主要包括信息管理、系統(tǒng)分析、資金分配和管理、計劃安排與報告），各種預(yù)測技術(shù)（馬爾可夫模型、殘存曲線模型、灰色理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）、決策技術(shù)（決策樹、排序法、線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、遺傳算法、專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法）等較為成熟。

最后，美國大多數(shù)地區(qū)將道路養(yǎng)護管理決策系統(tǒng)出具的決策方案作為下一年度制定預(yù)算的最主要依據(jù)，把養(yǎng)護方案受人為因素影的響降到最低。英國通過立法將UKPMS分析結(jié)果作為國家路網(wǎng)監(jiān)控和申請道路養(yǎng)護預(yù)算的基本依據(jù)。這些都為道路養(yǎng)護管理決策系統(tǒng)的應(yīng)用及完善提供了良好的基礎(chǔ)。

國內(nèi)公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)

國內(nèi)公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段。

起步階段 我國公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)的研究始于1984年。原交通部于1984年引進英國的PMS系統(tǒng)，并在遼寧營口進行試點，這是我國公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)研究和應(yīng)用的開始。1988年，原交通部在云南引進了世界銀行的HDMIII道路養(yǎng)護標準模型，成為我國在公路養(yǎng)護領(lǐng)域開展經(jīng)濟分析研究的先例，研究成果為干線公路路面評價養(yǎng)護系統(tǒng)（Chinese Pavement Management System，簡稱CPMS）提供了方法和經(jīng)驗。

表2 我國公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)加速發(fā)展階段成果

加速發(fā)展階段 “七五”到“九五”期間，是我國公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)的加速發(fā)展階段。

深入發(fā)展階段 近年來，我國公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)開始由傳統(tǒng)統(tǒng)計分析向智能化、可視化、科學(xué)化的方向發(fā)展。在交通運輸部系統(tǒng)管理軟件之外，許多科研機構(gòu)、高校與各省份養(yǎng)護部門也開發(fā)了不同類型的公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)，主要融合了現(xiàn)代通訊技術(shù)、自動采集技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)、可視化展示技術(shù)的業(yè)務(wù)，部分軟件還提供了決策及服務(wù)平臺。

/ 國內(nèi)公路養(yǎng)護決策體系存在的問題/

2016年6月，交通運輸部正式印發(fā)了《“十三五”公路養(yǎng)護管理發(fā)展綱要》，明確指出“推進養(yǎng)護轉(zhuǎn)型，推行養(yǎng)護決策科學(xué)化。推動自動化快速檢測技術(shù)應(yīng)用，探索建立以公路病害為導(dǎo)向的回溯機制，分析性能衰減規(guī)律和病害成因，逐步完善行業(yè)監(jiān)管制度和技術(shù)措施。推進養(yǎng)護決策支撐信息系統(tǒng)建設(shè)，推廣普及科學(xué)決策技術(shù)，科學(xué)制定養(yǎng)護投資計劃，合理選用養(yǎng)護技術(shù)方案”的要求，國內(nèi)已有或正在開發(fā)的公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)達20余種，多數(shù)省份或地區(qū)的公路管理部門均建立了本地區(qū)的公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)。但是，在公路養(yǎng)護管理實踐中真正做到科學(xué)決策的系統(tǒng)較少，主要存在兩方面問題。

表3 我國典型省份公路養(yǎng)護管理平臺及功能

管理層面

行業(yè)主管部門推行預(yù)防性養(yǎng)護，倡導(dǎo)科學(xué)化養(yǎng)護決策，這些養(yǎng)護理念正在逐步深入人心。自2021年起，養(yǎng)護科學(xué)決策列入了“國家公路網(wǎng)技術(shù)狀況監(jiān)測”，是其中一項重要檢查內(nèi)容。但由于缺乏統(tǒng)一、規(guī)范、可量化的養(yǎng)護科學(xué)決策效果評價體系，評價更多停留在是否具有科學(xué)決策機制和相關(guān)應(yīng)用上，無法科學(xué)、準確地評價養(yǎng)護科學(xué)決策的實際效果，一些地方更是存在入庫項目與決策結(jié)果脫離的情況。

交通資產(chǎn)管理單位的養(yǎng)護科學(xué)決策成果應(yīng)用動力不足，主動性不足。全壽命周期成本理念與現(xiàn)行機制之間未能形成有效互動，考核體系未能與基于全壽命周期成本的相關(guān)業(yè)績結(jié)合，設(shè)計、施工、管養(yǎng)相互割裂，未能形成有效的聯(lián)動，被動養(yǎng)護多，主動養(yǎng)護不足，養(yǎng)護計劃主觀性依然較強。

雖然管理人員建設(shè)系統(tǒng)的熱情高，但缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標準。這導(dǎo)致管理人員期待系統(tǒng)功能全面，并能滿足大量需求，卻不能及時充分地理解決策模型。一旦系統(tǒng)正式部署，在尚未建立使用效果監(jiān)督考核機制的情況下，管理人員將無法跟蹤調(diào)查、對比分析系統(tǒng)的使用效果。這就意味著系統(tǒng)的功能和有關(guān)理論無法得到持續(xù)的優(yōu)化與完善。

此外，養(yǎng)護科學(xué)決策缺乏行業(yè)標準指導(dǎo)。雖然，2021年5月發(fā)布的《公路養(yǎng)護決策技術(shù)規(guī)程》（T/CECS G：M10-01-2020）針對決策過程及方法作出了相關(guān)規(guī)定，但未能給出技術(shù)狀況預(yù)測模型的具體形成方法，養(yǎng)護科學(xué)決策的瓶頸問題未能得到解決。

技術(shù)層面

我國公路養(yǎng)護管理決策系統(tǒng)起步較晚，理論基礎(chǔ)薄弱，且缺乏規(guī)范、完整、有效的歷史數(shù)據(jù)歸集。缺乏對路面狀況的動態(tài)管理，使路面使用性能評價和長期性能研究與養(yǎng)護管理決策之間的聯(lián)系不緊密，養(yǎng)護決策具有較強的主觀性，以經(jīng)驗決策的現(xiàn)象普遍存在。

國內(nèi)研究人員對決策模型及資金分析優(yōu)化問題的基本研究工作不充分，研究課題急于求成。養(yǎng)護科學(xué)決策最核心的是要搞清楚不同條件下設(shè)施的技術(shù)狀況衰變規(guī)律，而這需要長期的跟蹤研究和數(shù)據(jù)積累。國外此類研究項目的周期較長，有的甚至長達20年之久，而國內(nèi)的各類課題研究周期一般為3年至5年，研究的樣本數(shù)量也難以覆蓋不同的自然條件和工程差異，現(xiàn)有路面使用性能預(yù)測模型大多是基于少量局部區(qū)域路面數(shù)據(jù)統(tǒng)計形成的代數(shù)模型，這其中雖然也有應(yīng)用模糊理論、灰色理論的預(yù)測模型，但應(yīng)用較少。鑒于以上原因，按照現(xiàn)有性能預(yù)測方法難以準確把握不同地域、不同條件路面技術(shù)狀況衰變的長期規(guī)律。

目前，已開發(fā)的公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)種類繁雜，各套系統(tǒng)相互獨立，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準，不同系統(tǒng)相互割裂，交互共享困難，造成大量的人力、物力浪費，不能滿足公路養(yǎng)護管理部門資源共享的需求。同時，數(shù)據(jù)獲取、更新機制和技術(shù)等方面的許多問題還沒有解決，必要的數(shù)據(jù)標準規(guī)范尚未建立。

現(xiàn)階段，我國公路養(yǎng)護管理系統(tǒng)的開發(fā)單位主要有3類，公路行業(yè)高校及科研院所、軟件公司、公路管理部門。然而從國外的成熟經(jīng)驗來看，由大型咨詢公司開發(fā)的軟件在行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，其主要原因是大型咨詢公司在技術(shù)力量、市場定位等方面均占有絕對優(yōu)勢。我國自然地理環(huán)境復(fù)雜多變，路用材料地區(qū)特點明顯，由于未能組織覆蓋全域和不同條件的廣泛研究，使得現(xiàn)有成果碎片化問題突出，難以形成全國性試用的行業(yè)標準。與此同時，基于不同需求開發(fā)的各類管理系統(tǒng)由于出發(fā)點和視角的差異，也很難覆蓋管理層和使用者的不同需求，這也成為推廣應(yīng)用的主要不利因素。

此外，我國公路養(yǎng)護決策分析對社會總成本關(guān)注不夠，研究道路使用性能時對使用者的成本影響研究不足，社會總成本在養(yǎng)護決策系統(tǒng)中的實際應(yīng)用情況更少。在綠色發(fā)展理念成為主要關(guān)注點的當下，節(jié)能、環(huán)保、綠色、高效正逐步成為高質(zhì)量發(fā)展的主旋律，這方面的實用性成果應(yīng)引起足夠重視。

/ 解決當前問題的建議/

針對國內(nèi)公路養(yǎng)護科學(xué)決策的現(xiàn)狀和存在的問題，需要廣泛思考解決途徑。

管理層面的建議

堅持以列入“國家公路網(wǎng)技術(shù)狀況監(jiān)測”的養(yǎng)護科學(xué)決策為導(dǎo)向，建立統(tǒng)一、可量化的評價體系，加強對養(yǎng)護科學(xué)決策實施效果的檢查，逐步建立起在保證公路基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)狀況滿足規(guī)范及行業(yè)管理要求的前提下，全壽命周期成本最優(yōu)、社會效益最佳的年度考核機制，廣泛制定科學(xué)有效的公路中長期養(yǎng)護規(guī)劃及養(yǎng)護資金管理方案。通過逐年落實，分步修正，做到科學(xué)決策效果在實際應(yīng)用中可驗證。以養(yǎng)護規(guī)劃的科學(xué)合理性、養(yǎng)護計劃的實際符合性、模型修正的時效性為檢查要點，加以量化，從而讓行業(yè)監(jiān)管在養(yǎng)護科學(xué)決策中起到價值導(dǎo)向作用。

制定全行業(yè)統(tǒng)一的系統(tǒng)建設(shè)及數(shù)據(jù)標準，打通養(yǎng)護底層數(shù)據(jù)的壁壘，強化產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的同時，通過底層數(shù)據(jù)無害化處理，實現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)共享，發(fā)揮數(shù)據(jù)的最大價值，并通過其實現(xiàn)不同地域、不同條件、不同結(jié)構(gòu)組成、不同材料條件下的預(yù)測與決策模型建設(shè)，廣泛應(yīng)用于不同場景，最大限度地實現(xiàn)數(shù)據(jù)價值，完成從產(chǎn)業(yè)數(shù)字化到數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)變。

具備上述條件后，行業(yè)主管部門應(yīng)主導(dǎo)、組織編寫具有廣泛參與度和廣泛適用性的公路養(yǎng)護決策相關(guān)技術(shù)標準及行業(yè)規(guī)章，使養(yǎng)護科學(xué)決策有據(jù)可循，有法可依。

技術(shù)層面的建議

設(shè)立全國廣泛參與的研究項目，在大數(shù)據(jù)積累和共享的基礎(chǔ)上開展公路路面、橋梁、隧道等技術(shù)狀況和使用性能衰變規(guī)律的長期研究，建立基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)源且適用于不同條件的預(yù)測、決策模型族群，為相關(guān)規(guī)范的編制積累素材和基礎(chǔ)。

建立基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準和系統(tǒng)架構(gòu)，且既適應(yīng)行業(yè)管理又滿足基層養(yǎng)管需要的養(yǎng)護管理綜合服務(wù)數(shù)據(jù)平臺及應(yīng)用系統(tǒng)；構(gòu)建基于《規(guī)范》的系統(tǒng)建設(shè)機制，采用集中開發(fā)的大數(shù)據(jù)分析模型，在數(shù)據(jù)積累、匯聚的同時，努力實現(xiàn)養(yǎng)護智慧化；采用分層建設(shè)、數(shù)據(jù)共享、橫向可交流、豎向能貫通的統(tǒng)一原則，開發(fā)全網(wǎng)通用的數(shù)字化公路養(yǎng)護管理平臺。

利用行業(yè)大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，開展基于不同公路使用性能下的社會成本綜合分析。在分析過程中，可綜合道路技術(shù)狀況、服務(wù)指數(shù)、時間成本、燃油消耗、車輛磨損等數(shù)據(jù)，找出其相互作用的規(guī)律，建立交通因素影響下的社會成本模型，在設(shè)施維護成本與社會成本之間找出最佳結(jié)合點，形成綠色、節(jié)能、環(huán)保、高效的公路養(yǎng)護經(jīng)濟模型，從而反向指導(dǎo)養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范中公路技術(shù)狀況指標的修訂，使其更加經(jīng)濟合理，最大限度節(jié)約社會資源。

綜上所述，目前國內(nèi)養(yǎng)護科學(xué)化決策依然處在起步階段，其推廣應(yīng)用需要良好的政策環(huán)境、科學(xué)的考核機制、扎實的理論基礎(chǔ)、實用的技術(shù)研究成果、深入人心的理念和落實科學(xué)決策的決心。建立完整可行、經(jīng)濟合理的公路養(yǎng)護決策體系并非一夕之功，需要通過長期不懈的努力逐步實現(xiàn)。