路面管理系統

隨着我國經濟建設的不斷髮展，我國公路建設事業日新月異，尤其是高速公路建設取得了巨大的成就。東部沿海經濟發達地區，公路網的建設已經基本完成，路面養護和管理的問題已經突顯出來。

事實上，對路面管理系統的概念並沒有一個公認的嚴格定義，但比較一致的看法認為應當是一個“與道路規劃、設計、施工、養護、評價和研究各種活動相關的、協調的、綜合統一的集合”。路面管理系統的目的是使管理部門通過這樣一個平台能有效地使用資源（資金、勞力、機械設備、材料、能源等），以最低的資源消耗，提供並維持在預定使用期限內具有足夠服務水平的路面。由於社會發展的需要和系統實施所帶來的效益，路面管理系統得到了迅速發展。

路面管理的概念起源於20世紀60年代的加拿大。最初的路面管理系統屬於項目級的系統，本質上就是一個設計系統，目標在於消除公路路面、線形以及道路容量等路網技術缺陷，提供優化的設計方案，比較有代表性的系統有加拿大安大略省的OPAC系統。之後，美國、德國等一些發達國家的公路網建設已經基本完成，公路管理部門的注意力開始從擴展公路網和新建公路轉向於通過養護和改建來改善和維護現有的路網。網級的路面管理系統得到了蓬勃發展，從系統體系和管理內容可以分成檔案管理系統、專家系統、智能型決策支持系統這幾個階段。

路面管理系統從功能上劃分一般由以下四個部分組成：

⑴數據採集系統。通常情況下，需要採集的數據包括：平整度、路面損壞程度、結構承載力和抗滑能力四個方面，它們是道路養護和改建計劃編制的依據。

⑵數據庫管理系統。數據庫管理系統由路網參照系統、數據文件和數據管理3部分組成。

⑶網級管理系統。網級路面管理系統的範圍，包括一個地區(省、市)的公路網或一大批工程項目。它的主要任務是為管理部門在進行關鍵性的行政決策時提供對策。其內容主要包括路況分析、路網規劃、計劃安排、預算編制以及資源分配。

⑷項目級管理系統。項目級路面管理系統僅針對一個工程項目，它的主要任務是為管理部門對某一工程進行技術決策時提供對策，以選擇費用—效果最佳的方案。各個路面管理系統大體上具有類似的組成結構，它們的差別主要在於使用性能參數的指標和測定方法的選用、各項決策標準、分析的方法和輸出的報表。路面管理系統的建立和實施，不是短時間內就能完成的，需要耗費大量的人力和物力，應該是一個逐步補充和完善的過程。

路面管理系統的功能或者説作用主要體現在以下幾個方面：

⑴利用路面使用性能評價模型，通過對路網使用性能評價，分析現有路網內路面狀況及今後路面狀況變化，瞭解路網的基本狀況。

⑵利用速度預測模型，針對路網中不同的道路和交通條件，分析預測各路段的道路通行能力及車流速度，進行路網內需養護、新建、改建項目的規劃。

⑶規定路網各級道路的養護標準，估計路網的養護需求，並對新建、改建項目進行優先排序。

⑷分析年度內路網達到不同預定服務水平時所需的最小投資額；

⑸利用優化決策模型對各行政區域或不同等級道路或養護、新建、改建項目的資金進行優化分配，分析不同投資水平對路網使用性能的影響，確定最佳和合理的投資水平；

⑹敏感性及風險性分析。

⑺在新建或改建可選方案間行分析比較，確定技術可行及經濟效益最好的新建、改建方案。總之，路面管理系統的作用給管理部門提供一個平台，使其對道路的管理科學化、規範化、高效化，提高道路總體服務水平，節約整個社會的交通運輸成本。

我國路面管理系統的研究起源於1984年。1985年首先在遼寧營口地區移植了英國的瀝青路面養護管理系統。而後，北京、廣東、河北、山東、河南和江西等省市的公路部門相繼建立了省市級或地區級瀝青路面管理系統。在“七五”期間，許多科研院所和公路管理部門聯合(或單獨 )開發了一系列的路面管理系統。交通部公路科學研究所的潘玉利博士提出了我國公路路面管理系統基本框架，路面管理系統大致包括數據庫管理、路面性能評價、路面性能預測和路面養護決策四部分，並在參考國外模型方法的基礎上，建立了符合我國實際的一些模型。同濟大學的劉可博士在其研究的水泥混凝土路面管理系統中提出了水泥路面使用性能的評價體系、養護對策模型和相應費用模型等，並採用馬爾可夫法預測了路面使用性能。對我國路面管理系統的發展與推廣應用做出較大貢獻的當屬CPMS(China Pavement Management System)，該系統是在國家重點公關項目“幹線公路路面評價養護系統成套技術”的研究基礎上建立的我國幹線公路路面評價養護系統，作為交通部重點推廣項目，已在我國多個省市得到應用，如廣東省、天津等。

近幾年來，由於地理信息系統 (Geographic Information System，簡稱GIS)的廣泛引用，研究者逐漸發現GIS應用到PMS中的潛力與廣闊前景。廣東省高速公路數據庫管理系統開發時加入了 GIS子模塊，實現了數據庫管理系統開發時加入了GIS子模塊，實現了簡單數據的圖形及文字之間的相互查詢，由於沒有動態分段功能，故不能實現路段數據的動態顯示功能由孫立軍主持的基於GIS的城市道路管理系統中，在實現基本的道路管理及分析功能的基礎上，在數據管理部分通過GIS功能實現了數據的可視化管理，使得系統軟件交互性、直觀可讀性增強。總的説來，我國路面管理系統在近20年時間裏取得了長足的進步，同時在GIS應用方面也做了些有益的探索，但其進一步應用還有待深入研究。此外，我國目前所擁有的路面管理系統大多應用程度不高，應用範圍狹窄，許多時候只是個數據的查詢系統，路面管理系統的主要功能並沒有得到發揮和利用。因此，我們在路面管理系統的建立和實施方面還需要進一步努力。

路面管理系統發展至今已有幾十年的歷史了，雖取得了很大進展，但還是存在一些問題。綜合來看，問題主要集中在以下幾個方面：⑴數據的採集和處理；⑵相關模型的建立與分析；⑶評價指標極其標準化；⑷路面管理系統本身的優化；⑸專家系統。

目前數據採集及處理是我國路面管理系統建立和實施面臨的一個最大問題，沒有可靠的基礎數據作為依據，再好的模型，再好的分析方法也是無用的。國外就很注意路面各方面數據的收集，而我們一直沒有重視這個問題，導致在建立路面管理系統時，數據庫的建立成了很大的問題。此外，數據採集的手段及方法也存在很大的問題。人工採集數據不僅效率低而且存在很大的主觀性，數據離散性大。因此，開發快速、先進的路面數據採集設備極其重要。使路面數據的採集快速、準確，從而保證路面管理系統數據庫的科學性。這裏面有很多工作可以做，我們可以考慮結合GIS技術，實現數據採集的自動化。路面管理系統中涉及到很多的預測模型，這些模型的建立主要採用的是力學法、經驗力學法和經驗（迴歸）法。對於模型中的許多參數的取值是否合理，以及模型本身的改進及優化等仍是需要研究的問題。對於評價指標的問題，需要結合各地區的實際情況加以確定，不能搞一刀切，畢竟每個地方路面所處的環境條件不一樣，交通量不一樣，路面結構和類型也不一樣，破壞的主要類型自然也不同。對於同一個地區，一旦路面的評價指標確定了，就應該對各個指標進行標準化處理，否則就無法對採集的數據進行分析和處理了。對於路面管理系統本身而言，我認為也有許多需要改進的地方。首先，目前各個地區已建立的路面管理系統彼此之間是孤立的，沒有任何的聯繫。這不利於相互之間的交流，也會導致資源的浪費。因此，路面管理系統應該具有開放性，不同地區的路面管理系統彼此之間可以進行數據的傳輸和交換。此外，路面管理系統還應該擴大覆蓋的範圍，不僅限於路面的養護、管理和改建，對於橋樑、隧道等其他交通設施是否也可以考慮補充到路面管理系統中，使路面管理系統的功能更加強大，服務面更加廣。最後，就是有關專家系統的完善問題了，隨着土木工程新技術的產生和發展，新的設計理論與方法及新的施工技術不斷湧現，我們應該將這些新理念新方法及時補充到我們的專家系統中，從而不斷充實和完善現有的專家系統，只有這樣，我們最終才能做出最合理有效的處治對策 ^[1]  。