羅京

（甘肅省蘭州公路事業(yè)發(fā)展中心永登公路段，甘肅 蘭州 730300）

0 引言

隨著信息技術(shù)的應(yīng)用，各行各業(yè)均進(jìn)入了智慧化發(fā)展階段，交通行業(yè)也不例外。自2017年提出《智慧交通讓出行更便捷行動(dòng)方案》以來，逐漸形成了“互聯(lián)網(wǎng)+”交通模式，旨在借助信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧公路管理，在此基礎(chǔ)上，已陸續(xù)發(fā)布各類文件用于指導(dǎo)智慧公路建設(shè)工作[1]。養(yǎng)護(hù)作為公路管理的重要部分，在智慧公路建設(shè)期間，可依托于“互聯(lián)網(wǎng)+”體系優(yōu)化智慧公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

本文以某公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目為實(shí)例，分析“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。案例公路路段地處一線城市繁華區(qū)域，為緩解當(dāng)?shù)亟煌〒矶聠栴}作出了極大貢獻(xiàn)，屬于當(dāng)?shù)刂匾煌ㄒ?，但隨著公路使用年限的延長，其路面交通性能有所降低。因此，為提升路面功能、延長公路壽命，提高公路建設(shè)質(zhì)量，該項(xiàng)目緊跟“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧公路建設(shè)形勢而積極應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建智能化養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。

1 構(gòu)建養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)

在信息化時(shí)代，按照“互聯(lián)網(wǎng)+”模式構(gòu)建智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)是形勢所趨。案例公路項(xiàng)目在制定養(yǎng)護(hù)方案期間，充分應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)，搭建智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)功能框架如圖1所示。

圖1 智慧公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)功能框架

1.1 公路日常養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)

（1）養(yǎng)護(hù)計(jì)劃管理。借助智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)能夠編制季度、月度、年度養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，可由系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析自動(dòng)生成，亦可由養(yǎng)護(hù)人員自主編制。此外，養(yǎng)護(hù)計(jì)劃可自動(dòng)存儲(chǔ)，且上級(jí)部門具有調(diào)閱權(quán)限。

（2）日常養(yǎng)護(hù)管理。主要涉及公路養(yǎng)護(hù)相關(guān)工作，如路面小修、綠化保潔養(yǎng)護(hù)等，日常養(yǎng)護(hù)流程見圖2所示。

圖2 日常養(yǎng)護(hù)流程圖

（3）養(yǎng)護(hù)應(yīng)急管理。主要用于各類公路發(fā)生應(yīng)急事件時(shí)，保障公路應(yīng)急養(yǎng)護(hù)水平，包括啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急指揮調(diào)度、應(yīng)急養(yǎng)護(hù)處理、應(yīng)急養(yǎng)護(hù)統(tǒng)計(jì)四項(xiàng)功能。

（4）路況評定管理。該智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)與公路兩側(cè)攝像頭、傳感器連接，主要用于采集公路路況信息，并評價(jià)路面狀況。

（5）橋梁、隧道養(yǎng)護(hù)管理。針對橋、隧路段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理，用于統(tǒng)計(jì)橋、隧檢查數(shù)據(jù)，且技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際需求查詢歷史病害、養(yǎng)護(hù)記錄等數(shù)據(jù)信息。

（6）養(yǎng)護(hù)評價(jià)管理。完成公路養(yǎng)護(hù)檢查或養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目后，用于評價(jià)公路養(yǎng)護(hù)情況，于公路養(yǎng)護(hù)檢查后自動(dòng)生成考核評分，于養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目實(shí)施結(jié)束后評定養(yǎng)護(hù)效果，并生成養(yǎng)護(hù)報(bào)告。

（7）專家?guī)旃芾?。對以往養(yǎng)護(hù)案例信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，形成養(yǎng)護(hù)專家?guī)?，為智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)生成養(yǎng)護(hù)計(jì)劃提供依據(jù)，并可幫助養(yǎng)護(hù)管理人員下達(dá)決策。完成養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目后，相關(guān)養(yǎng)護(hù)方案自動(dòng)納入專家?guī)靸?nèi)。

（8）養(yǎng)護(hù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。用于全方位整理公路養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，輔助管理部門制定決策。此外，智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)還可對接其他公路系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，有助于共享案例經(jīng)驗(yàn)。

（9）養(yǎng)護(hù)決策分析。智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)能夠根據(jù)公路項(xiàng)目具體狀況自動(dòng)生成養(yǎng)護(hù)方案，以便養(yǎng)護(hù)人員參考。此外，養(yǎng)護(hù)人員還可基于智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)篩選養(yǎng)護(hù)技術(shù)，借助費(fèi)用效益算法評估養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，以此提升養(yǎng)護(hù)決策質(zhì)量。

（10）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。用于整理公路養(yǎng)護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)，如工料機(jī)信息、養(yǎng)護(hù)信息、病害類型等。

1.2 公路養(yǎng)護(hù)移動(dòng)終端

（1）移動(dòng)端APP。以APP的形式進(jìn)行公路養(yǎng)護(hù)管理，便于各級(jí)養(yǎng)護(hù)人員溝通協(xié)商，還有助于上級(jí)部門及時(shí)監(jiān)督管理。借助移動(dòng)端APP 能夠?qū)崿F(xiàn)公路路面經(jīng)常性檢查、日常巡查與養(yǎng)護(hù)信息查詢，且養(yǎng)護(hù)人員可直接借助移動(dòng)終端采集公路外業(yè)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)填報(bào)。

（2）公眾服務(wù)號(hào)。主要用于發(fā)布公路公交站點(diǎn)、實(shí)時(shí)交通、實(shí)時(shí)路況、停車誘導(dǎo)、節(jié)假日公告、長途客運(yùn)等信息推文，上述功能服務(wù)于群眾。對于養(yǎng)護(hù)人員而言，養(yǎng)護(hù)人員能夠通過公眾服務(wù)號(hào)后臺(tái)采集外業(yè)數(shù)據(jù)，描述病害位置，上傳病害圖像等，為公路養(yǎng)護(hù)管理工作提供便利。

2 公路現(xiàn)狀調(diào)查

運(yùn)用智慧公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)采集待養(yǎng)護(hù)公路（案例公路）現(xiàn)狀，統(tǒng)計(jì)公路交通量數(shù)據(jù)，將公路路段兩端設(shè)定為A端、B端，其公路斷面流量情況如下：

（1）A至B方向24h內(nèi)的斷面交通流量為64221輛，高峰小時(shí)斷面交通流量為3902輛；

（2）B至A方向的24h、高峰小時(shí)斷面交通流量分別為53670輛、3264輛。

智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)與公路攝像采集系統(tǒng)連接，在調(diào)查公路路面現(xiàn)狀時(shí)，可直接從智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)內(nèi)調(diào)取相應(yīng)圖像，通過分析圖像初步判斷公路路面情況。經(jīng)圖像分析發(fā)現(xiàn)，案例項(xiàng)目公路路段存在瀝青膜剝落、瀝青老化、集料裸露等問題，尚未發(fā)生嚴(yán)重的病害問題，但若未及時(shí)養(yǎng)護(hù)，在雨水及輪胎作用下，裸露在外的集料易被帶起，加劇瀝青膜剝落、瀝青老化程度，并引發(fā)坑洞、麻面等病害。由此可見，通過智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)初步判斷后，系統(tǒng)可確定案例路段的養(yǎng)護(hù)需求[2]。

3 公路狀況評價(jià)

明確公路養(yǎng)護(hù)需求后，進(jìn)一步借助智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、決策分析等功能評價(jià)路面狀態(tài)，為后續(xù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的合理選擇提供依據(jù)。智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部具有路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指數(shù)評價(jià)體系（見圖3所示）與算法公式，能夠根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)智慧化評定公路路面狀態(tài)。

圖3 智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)內(nèi)的路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指數(shù)評價(jià)體系結(jié)構(gòu)

公路路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：

PQI——公路路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指數(shù)；

PCI——路面狀況；

PSSI——路面強(qiáng)度；

RQI——行駛質(zhì)量；

SRI——路面抗滑性能；

WPCI、WPSSI、WRQI、WSRI——分別表示PCI、PSSI、RQI、SRI的權(quán)重，其中WPCI為0.35，WPSSI為0.15，WRQI為0.40，WSRI為0.10。

智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)可根據(jù)公路各項(xiàng)指標(biāo)具體情況判斷路面真實(shí)狀態(tài)，案例公路路段經(jīng)系統(tǒng)公式算法測算后，發(fā)現(xiàn)路段SRI抗滑性能、RQI行駛質(zhì)量優(yōu)異，PSSI路面強(qiáng)度高于國家標(biāo)準(zhǔn)，但PCI路面狀況數(shù)值波動(dòng)較大，局部區(qū)域數(shù)值偏小，低于80，而PCI低于80則意味著該路段存在松散開裂、瀝青剝落問題[3]。

4 養(yǎng)護(hù)措施選擇

4.1 養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)判斷

根據(jù)智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)算法運(yùn)算結(jié)果可知，松散開裂、瀝青剝落是案例公路養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)。為更好地做出養(yǎng)護(hù)決策，正式選擇路面養(yǎng)護(hù)措施之前，從PCI路面狀況、PSSI路面強(qiáng)度、RQI行駛質(zhì)量、SRI抗滑性能四個(gè)方面明確養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)[4]。智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)根據(jù)公路實(shí)際狀態(tài)數(shù)據(jù)及當(dāng)?shù)仞B(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程制定養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，具體如下：

（1）PCI路面狀況。要求主干路、快速路的PCI指標(biāo)超過80，次干路與支路的PCI指標(biāo)目標(biāo)范圍分別為75～100、65～100；

（2）PSSI路面強(qiáng)度。案例公路路段路面強(qiáng)度較好，要求該指標(biāo)均超過臨界范圍即可；

（3）RQI行駛質(zhì)量。要求主干路、快速路、次干路完成養(yǎng)護(hù)后，其RQI行駛質(zhì)量指標(biāo)處于3.2～5.0范圍內(nèi)，支路指標(biāo)范圍標(biāo)準(zhǔn)為3.0～5.0；

（4）SRI抗滑性能。主干路、快速路、支路、次干路的SRI抗滑性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)均為35～100。結(jié)合公路狀態(tài)評價(jià)結(jié)果可知，路面松散開裂、瀝青剝落屬于關(guān)鍵性養(yǎng)護(hù)內(nèi)容，故在制定養(yǎng)護(hù)措施時(shí)，需按照PCI路面狀況指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施養(yǎng)護(hù)工作。

4.2 對策庫選擇

案例公路路面尚未發(fā)生嚴(yán)重病害，故本次養(yǎng)護(hù)屬于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。為保障養(yǎng)護(hù)措施選擇效果，將路面損壞程度、損壞類型、交通量設(shè)置為智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)對策庫形成依據(jù)，從預(yù)防性養(yǎng)護(hù)專家?guī)鞌?shù)據(jù)內(nèi)選擇合理措施組建成為對策庫，該對策庫與該公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目對應(yīng)，待養(yǎng)護(hù)作業(yè)結(jié)束后，可為其他養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目提供借鑒。通過公路交通量數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，該公路年平均日交通量較高。因此，為保障養(yǎng)護(hù)效果，要求養(yǎng)護(hù)措施具有耐久性，即霧封層養(yǎng)護(hù)、復(fù)合封層養(yǎng)護(hù)、碎石封層養(yǎng)護(hù)、稀漿封層養(yǎng)護(hù)并不適用。此外，因該公路交通量大，若白天封閉養(yǎng)護(hù)不利于城市居民通行，故擬采用夜間封閉施工方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，而夜間封閉施工僅可持續(xù)4～5h，因此不可選用養(yǎng)護(hù)處理時(shí)間過長的技術(shù)，從這一角度來看，以改性乳化瀝青為核心的微表處養(yǎng)護(hù)方式不可運(yùn)用[5]。除此之外，案例公路養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)在于預(yù)防因?yàn)r青老化引發(fā)的麻面、泛白、坑洞等病害，尚未形成真正的病害問題，故不適宜選用灌縫、封縫養(yǎng)護(hù)技術(shù)。經(jīng)綜合性分析后，最終決定運(yùn)用含砂霧封層、瀝青還原處治、超薄瀝青混合料加鋪、薄層瀝青混合料加鋪?zhàn)鳛樽罱K養(yǎng)護(hù)措施，并將其納入項(xiàng)目養(yǎng)護(hù)對策庫內(nèi)。

4.3 費(fèi)用效益分析

智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)完成對策庫構(gòu)建后，可基于系統(tǒng)內(nèi)各項(xiàng)材料價(jià)格波動(dòng)形勢分析各類養(yǎng)護(hù)技術(shù)的成本效益，綜合考量單位費(fèi)用、使用壽命因素，借助EAC等效年度費(fèi)用計(jì)算方式進(jìn)行測算，其公式具體可見式（2），通過EAC效益指標(biāo)數(shù)值明確各養(yǎng)護(hù)技術(shù)的費(fèi)用效益。

式中：

EAC——費(fèi)用年度效用指標(biāo)；

N——單位費(fèi)用；

C——使用壽命。

EAC指標(biāo)數(shù)值與費(fèi)用效益呈反比，因此需優(yōu)先選擇EAC指標(biāo)較低的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。運(yùn)用智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)測算EAC指標(biāo)，通過自動(dòng)化、智能化測算降低人工干預(yù)程度，繼而提升指標(biāo)測算精準(zhǔn)度。案例項(xiàng)目借助智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)高效完成測算工作，測算結(jié)果如下：

（1）含砂霧封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)的單位費(fèi)用與使用壽命分別為37元/m2、3年，EAC指標(biāo)為12.3；

（2）瀝青還原處治養(yǎng)護(hù)技術(shù)的單位費(fèi)用為42元/m2，使用壽命為3年，EAC指標(biāo)為14；

（3）超薄瀝青混合料加鋪養(yǎng)護(hù)技術(shù)的單位費(fèi)用與使用壽命分別為132元/m2、4年，EAC指標(biāo)為33；

（4）薄層瀝青混合料加鋪養(yǎng)護(hù)技術(shù)的單位費(fèi)用為187元/m2，使用壽命為6年，EAC指標(biāo)為31.2。經(jīng)智慧公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)測算后，發(fā)現(xiàn)瀝青還原處治養(yǎng)護(hù)技術(shù)與含砂霧封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)的費(fèi)用效益優(yōu)異，最終案例公路選用上述兩種技術(shù)實(shí)施養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

5 結(jié)束語

綜上所述，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下，交通行業(yè)趨向智慧發(fā)展。為提升公路養(yǎng)護(hù)的針對性與科學(xué)性，可構(gòu)建智慧公路養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，用于分析公路狀態(tài)，為養(yǎng)護(hù)技術(shù)的選擇提供依據(jù)。案例公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目則應(yīng)用智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)采集與統(tǒng)計(jì)待養(yǎng)護(hù)公路現(xiàn)狀，對其路面狀態(tài)進(jìn)行綜合性評價(jià)分析，通過對策庫分析與效益分析，將瀝青還原處治與含砂霧封層作為最終養(yǎng)護(hù)技術(shù)，最大限度地保障公路養(yǎng)護(hù)效果。