李小青華中科技大學(xué)博士后/教授/博士生導(dǎo)師

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Lixiaoqing108@163.com路面維修養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)1、總論2、路面使用狀況數(shù)據(jù)調(diào)查

3、路面使用性能評價(jià)4、路面使用性能預(yù)測

5、經(jīng)濟(jì)效益分析6、路面養(yǎng)護(hù)決策7、路面管理系統(tǒng)的建立和實(shí)施1總論

隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，道路已成為世界上絕大多數(shù)國家的經(jīng)濟(jì)命脈，道路運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一種不可缺少的重要運(yùn)輸手段。而路面又是道路的最重要組成部分和最主要的工程結(jié)構(gòu)物，其投資在整個(gè)道路建設(shè)費(fèi)用中所占比例，通常可達(dá)10%－30%，是一筆極為可觀的資產(chǎn)。路面狀況的好壞將直接影響整個(gè)道路系統(tǒng)在汽車運(yùn)輸中的社會經(jīng)濟(jì)效益和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。路面使用過程中，在交通荷載和自然環(huán)境因素的反復(fù)綜合作用下，其使用性能將逐漸衰退，最終達(dá)到不能滿足使用要求的狀態(tài)，路面使用性能衰退到一定程度后。

行駛速度旅行時(shí)間行駛安全道路運(yùn)輸費(fèi)用受到影響1.1路面管理與路面管理系統(tǒng)在路面修筑施工完畢后的使用期內(nèi)，仍需投入大量資金：維護(hù)、保養(yǎng)、改建路面使路面滿足使用要求路面管理是路網(wǎng)日常管理工作最重要的管理內(nèi)容

最需要采取措施能取得最佳效果使現(xiàn)有的路網(wǎng)保持合理的服務(wù)水平。資金分配與管理

路面管理工作的基本內(nèi)容包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、路況監(jiān)測和評價(jià)及研究等方面。其相互關(guān)系如圖1-1所示。

1.1.1路面管理路面管理工作分屬于不同的管理層次。道路管理部門的日常工作，是不斷地做出與路面有關(guān)的各項(xiàng)管理決定，并加以實(shí)施。它們包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工養(yǎng)護(hù)和監(jiān)測評價(jià)等工作內(nèi)容。規(guī)劃：評價(jià)路網(wǎng)、立項(xiàng)、優(yōu)先排序、制訂計(jì)劃、編制預(yù)算；設(shè)計(jì)：收集數(shù)據(jù)、提出方案、進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、經(jīng)濟(jì)評價(jià)、提出方案；施工：招標(biāo)文件、施工要點(diǎn)、施工計(jì)劃、施工質(zhì)量；養(yǎng)護(hù)：提出養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)，編制養(yǎng)護(hù)計(jì)劃；監(jiān)測和評價(jià)：確定控制或評價(jià)路段，定期監(jiān)測路況變化。道路管理部門日常工作：得到投資使用資金對路面使用性能進(jìn)行監(jiān)測和評價(jià)確定投資的項(xiàng)目優(yōu)先排序

路面管理是協(xié)調(diào)和控制同路面有關(guān)各項(xiàng)活動的一系列過程，其目的是使路面管理部門通過這一過程能有效地使用資源(資金、勞力、機(jī)具設(shè)備、材料、能源等)，并以最低的資源消耗，提供并維持在預(yù)定使用期內(nèi)具有足夠服務(wù)水平的路面。1.1.2路面管理系統(tǒng)路面管理系統(tǒng)，PavementManagementSystem，簡稱PMS，是通過系統(tǒng)分析的方法，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會和政治等各方面因素，協(xié)調(diào)各項(xiàng)路面管理活動，促使路面管理過程系統(tǒng)化。不同的國家，甚至同一國家內(nèi)不同的研究人員，對路面管理系統(tǒng)有不同的定義?！?/p>

美國AASHT0路面管理系統(tǒng)指南將PMS定義為：用于決策者在公路養(yǎng)護(hù)評價(jià)中尋找有效投資分配方案的工具；★

澳大利亞道路研究所則認(rèn)為：PMS是用于優(yōu)化利用路面養(yǎng)護(hù)可用資源，包含信息采集、信息分析和方案決策的管理方法，并把PMS分為網(wǎng)級系統(tǒng)和項(xiàng)目級系統(tǒng)兩個(gè)不同的層次。路面管理系統(tǒng)不僅包含路面專業(yè)領(lǐng)域知識，而且滲透著管理人員的價(jià)值觀念，是利用系統(tǒng)分析的方法將它們進(jìn)行綜合的運(yùn)用。路面管理系統(tǒng)即是在路面管理過程中采用系統(tǒng)分析的方法分析和協(xié)調(diào)、管理各個(gè)過程，以達(dá)到資金與資源最佳使用的目的。1.2

路面管理系統(tǒng)的組成和作用路面管理系統(tǒng)的運(yùn)行一般都是通過調(diào)查盡可能多地獲得有關(guān)路面狀況及其他數(shù)據(jù)，進(jìn)行路面狀況的評價(jià)，根據(jù)評價(jià)結(jié)果按一定的原則確定養(yǎng)護(hù)對策，制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。通常還通過路況預(yù)測來達(dá)到對策優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)資金和資源最佳利用的管理目的。路面管理系統(tǒng)可劃分為

網(wǎng)級管理系統(tǒng)項(xiàng)目級管理系統(tǒng)分別適應(yīng)不同管理層次的需要，具有不同的功能和結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目級路面維護(hù)管理系統(tǒng)針對某一具體路面養(yǎng)護(hù)維修策略；網(wǎng)級管理則著眼于整個(gè)路網(wǎng)。不同層次的管理系統(tǒng)在內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上各有側(cè)重，但都包括了如下過程：路面狀況數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀分析未來預(yù)測對策選擇系統(tǒng)實(shí)施需應(yīng)用多門學(xué)科的知識，即以路面工程為基礎(chǔ)、以系統(tǒng)工程為指導(dǎo)并吸收管理學(xué)科的研究成果、應(yīng)用計(jì)算機(jī)學(xué)科的新方法，綜合形成用于路面管理決策的輔助決策系統(tǒng)。1.2.1網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)

網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)的范圍，包括一個(gè)地區(qū)（省或市）的公路網(wǎng)或一大批工程項(xiàng)目。其主要任務(wù)是為管理部門在進(jìn)行關(guān)鍵性的行政決策時(shí)提供對策。（1）路況分析，對路網(wǎng)內(nèi)路面現(xiàn)狀進(jìn)行分析評價(jià)并對路面狀況的變化進(jìn)行預(yù)估分析。（2）路網(wǎng)規(guī)劃，根據(jù)路況分析的結(jié)果，確定路網(wǎng)內(nèi)需要養(yǎng)護(hù)、改建和新建的項(xiàng)目。（3）優(yōu)化排序，根據(jù)預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)、約束條件決定項(xiàng)目應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、改建和新建的時(shí)間，及優(yōu)先排序，制定維修計(jì)劃。（4）經(jīng)濟(jì)分析，分析確定使路網(wǎng)達(dá)到不同的預(yù)定服務(wù)水平時(shí)，各年度所需的投資額。（5）計(jì)劃實(shí)施，根據(jù)上述分析結(jié)果，進(jìn)行各行政區(qū)域或不同等級道路或養(yǎng)護(hù)、改建和新建之間的資源分配，并積累實(shí)施計(jì)劃后的反饋信息。基本輸入要素網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)在管理方面和工程方面均需要輸入一定的基本要素，方能具有以上各項(xiàng)功能。管理方面：（1）使用性能標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)路網(wǎng)內(nèi)各項(xiàng)目規(guī)定的使用性能（行駛質(zhì)量、損壞程度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗滑能力）最低要求，預(yù)定路網(wǎng)使用性能應(yīng)達(dá)到的總體水平等。（2）政策約束條件項(xiàng)目優(yōu)先排序的特定原則，事先規(guī)定的地區(qū)投資分配比例或養(yǎng)護(hù)、改建和新建項(xiàng)目投資分配比例等。（3）預(yù)算約束條件各年度可用于路面工程的資金等。工程方面：（1）路面狀況路況監(jiān)測系統(tǒng)定期采集路面使用性能數(shù)據(jù)，并依據(jù)這些數(shù)據(jù)對路面現(xiàn)有水平的評價(jià)；（2）養(yǎng)護(hù)改建對策為不同類型和不同路況的路面，按當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)、條件和政策，制訂出若干典型的養(yǎng)護(hù)和改建對策，供選擇對策方案時(shí)參考；（3）使用性能模型建立各類路面使用性能隨時(shí)間或交通荷載作用而變化的關(guān)系，據(jù)以分析比較各種對策方案的效果，以期得到最佳對策；（4）費(fèi)用模型建設(shè)費(fèi)用、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、用戶費(fèi)用。建筑費(fèi)用

指新建或改建時(shí)的一次投資。養(yǎng)護(hù)費(fèi)用

路面使用期間的日常維護(hù)費(fèi)。用戶費(fèi)用

使用道路者所擔(dān)負(fù)的運(yùn)行費(fèi)、行程時(shí)間費(fèi)和延誤費(fèi)等。它反映了公路部門提供的投資和服務(wù)水平所產(chǎn)生的直接社會效益。管理方面和工程方面的輸入要素為系統(tǒng)分析提供了基礎(chǔ)。建立管理系統(tǒng)的主要目的之一是提供最佳的路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)和改建對策。這些對策能使整個(gè)路網(wǎng)在預(yù)算受約束的條件下維持最高的路況（服務(wù)）水平，或者使整個(gè)路網(wǎng)在滿足最低使用性能標(biāo)準(zhǔn)的條件下所需的投資最少。

分析結(jié)果輸出

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采用不同的優(yōu)先規(guī)劃或優(yōu)化方法，從最簡單的排序方法到利用數(shù)學(xué)規(guī)劃模型考慮時(shí)序影響的全面優(yōu)化方法。優(yōu)化分析的結(jié)果可為路網(wǎng)提供養(yǎng)護(hù)和改建項(xiàng)目的優(yōu)先排序表。據(jù)此可以編制年度計(jì)劃、中長期規(guī)劃和財(cái)務(wù)計(jì)劃，即：（1）年度改建、養(yǎng)護(hù)計(jì)劃和改建養(yǎng)護(hù)綜合計(jì)劃；（2）中長期改建、養(yǎng)護(hù)規(guī)劃或改建養(yǎng)護(hù)綜合規(guī)劃；（3）財(cái)務(wù)計(jì)劃或規(guī)劃。

數(shù)據(jù)庫

路面管理系統(tǒng)必須建立在大量信息的基礎(chǔ)上，以數(shù)據(jù)作為支承。才能使系統(tǒng)提出的對策具有客觀性和針對性。因而，系統(tǒng)須包含一個(gè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫常包含四類信息：（1）設(shè)計(jì)施工數(shù)據(jù)

道路等級、幾何參數(shù)、路面結(jié)構(gòu)和厚度、所用材料及其性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果、路基土性質(zhì)及試驗(yàn)結(jié)果等；（2）養(yǎng)護(hù)改建數(shù)據(jù)曾采取過的養(yǎng)護(hù)和改建措施的類型，日期、費(fèi)用等。（3）使用性能數(shù)據(jù)行駛質(zhì)量、損壞狀況、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗滑能力等數(shù)據(jù)的定期測定結(jié)果；（4）其它環(huán)境（降水、溫度等）、交通（日交通量，標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)）和單價(jià)等。輸入要素最佳對策

結(jié)果輸出方案實(shí)施路況監(jiān)測數(shù)據(jù)庫

圖1-2網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)1.2.2項(xiàng)目級路面管理系統(tǒng)項(xiàng)目級路面管理系統(tǒng)僅針對一個(gè)具體的工程項(xiàng)目。其主要任務(wù)是為管理部門對某一工程進(jìn)行技術(shù)決策時(shí)提供對策，以選擇費(fèi)用—效果最佳方案。不同層次管理系統(tǒng)間的關(guān)系

網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)的輸出得到的某一計(jì)劃項(xiàng)目的目標(biāo)，是項(xiàng)目級方案的約束條件，包括三方面目標(biāo)。（1）措施目標(biāo)采取哪一類養(yǎng)護(hù)改建或新建措施（2）費(fèi)用目標(biāo)可得到的最高投資額（3）使用性能目標(biāo)規(guī)定期限內(nèi)應(yīng)具有的使用性能項(xiàng)目級路面管理系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)級系統(tǒng)所給定的約束條件，將計(jì)劃項(xiàng)目有關(guān)的設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)和改建話動組織協(xié)調(diào)進(jìn)行分析和考慮；得出分析期內(nèi)的費(fèi)用—效益最佳方案。實(shí)現(xiàn)這一功能的直接方式就是建立項(xiàng)目級路面管理系統(tǒng)?；据斎胍?/p>

項(xiàng)目級系統(tǒng)的基本輸入要素包括：網(wǎng)級系統(tǒng)輸出的約束條件路面狀況數(shù)據(jù)

從網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)的輸出，可以得到某一計(jì)劃項(xiàng)目的目標(biāo)（措施、費(fèi)用及使用性能）。該目標(biāo)便是項(xiàng)目級方案的約束條件。通過對路面狀況數(shù)據(jù)的采集和分析，可以建立路面結(jié)構(gòu)分析模型、使用性能預(yù)估模型和經(jīng)濟(jì)分析及評價(jià)模型。路面管理系統(tǒng)的基本輸入要素：（1）道路使用性能狀況日常檢查和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

采集、存貯、處理、檢索路面管理系統(tǒng)所需的各種數(shù)據(jù)。包括各項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、施工數(shù)據(jù)、養(yǎng)護(hù)改建歷史數(shù)據(jù)、使用性能狀況數(shù)據(jù)、費(fèi)用數(shù)據(jù)、交通環(huán)境數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度直接影響到路面管理系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。它是路面管理系統(tǒng)的核心。（2）使用性能評價(jià)模型

依據(jù)采集來的數(shù)據(jù)，選擇能反映道路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能特點(diǎn)、服務(wù)特點(diǎn)、管理特點(diǎn)的指標(biāo)，按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定，其結(jié)果是進(jìn)行道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)對策分析、需求分析以及項(xiàng)目優(yōu)化排序的重要依據(jù)。（3）養(yǎng)護(hù)對策模型

綜合考慮技術(shù)、材料、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等因素，選擇技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的對策方案。（4）工程設(shè)施使用性能預(yù)估模型從資源合理分配的角度出發(fā)，結(jié)合上述的各個(gè)模型考慮各項(xiàng)道路工程設(shè)施在壽命周期內(nèi)的費(fèi)用與效益情況，利用多目標(biāo)決策和數(shù)學(xué)規(guī)劃原理，將有限的道路養(yǎng)護(hù)維修資金進(jìn)行合理分配，盡可能提供最好服務(wù)水平的道路設(shè)施。它是進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃和排序的重要依據(jù)之一。1.2.4路面管理活動的通用結(jié)構(gòu)

路面管理活動的通用結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)、決策標(biāo)準(zhǔn)、分析、選擇和實(shí)施5個(gè)方面，不同層次的路面管理系統(tǒng)的通用結(jié)構(gòu)基本一致，但每個(gè)項(xiàng)目的具體內(nèi)容有所不一。表1-1路面管理活動的通用結(jié)構(gòu)管理活動網(wǎng)級系統(tǒng)（行政技術(shù)決策）項(xiàng)目級系統(tǒng)（技術(shù)管理決策）數(shù)據(jù)路段劃分?jǐn)?shù)據(jù)采集(使用性能及其它)數(shù)據(jù)處理1.詳細(xì)數(shù)據(jù)采集2.子路段劃分3.數(shù)據(jù)處理

決策標(biāo)準(zhǔn)1.使用性能標(biāo)準(zhǔn)2.方案選擇標(biāo)準(zhǔn)：費(fèi)用-效果最佳1.使用性能標(biāo)準(zhǔn)2.最大項(xiàng)目費(fèi)用3.總費(fèi)用最低分析1.目前需要、將來需要、性能預(yù)估2.養(yǎng)護(hù)改建方案、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)3.優(yōu)序分析、預(yù)算方案評價(jià)1.項(xiàng)目方案2.試驗(yàn)和技術(shù)分析3.壽命周期費(fèi)用分析選擇1.改建項(xiàng)目的優(yōu)序計(jì)劃2養(yǎng)護(hù)計(jì)劃1項(xiàng)目最佳方案（新建或改建）2養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施1日程計(jì)劃、合同2計(jì)劃實(shí)施的監(jiān)督3預(yù)算和財(cái)務(wù)計(jì)劃變更1施工：施工記錄、合同監(jiān)督2養(yǎng)護(hù)：養(yǎng)護(hù)管理和記錄

1.2.5路面管理系統(tǒng)的作用和效益（1）可以利用由監(jiān)測系統(tǒng)采集到的客觀資料說明路面的現(xiàn)有狀況，以便及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧?；?）可迅速，及時(shí)的查詢有關(guān)管理信息、數(shù)據(jù)、資料等，利用客觀的數(shù)據(jù)來分析解決日常管理工作中所遇到的問題，提高決策的科學(xué)性和效率；（3）可以利用具有一定可靠度的路面使用性能預(yù)估模型、預(yù)測各種養(yǎng)護(hù)改建對策的后效以及路網(wǎng)內(nèi)路況今后的發(fā)展變化情況；（5）可以利用客觀的數(shù)據(jù)作為申請投資的依據(jù)，并分析不同投資水平對路網(wǎng)狀況和服務(wù)水平的影響；（6）為合理有效地分配投資及其它資源提供費(fèi)用-效果最佳方案；（7）可合理評價(jià)各種設(shè)計(jì)方案，選擇費(fèi)用-效果最佳方案；（8）利用監(jiān)測系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)可考察和評價(jià)設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)工作，為改善和更新設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)方法及規(guī)范的修訂提供依據(jù)。（9）路面管理系統(tǒng)的實(shí)施將帶來管理方式和觀念上的更新。1.3路面管理系統(tǒng)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀

路面管理系統(tǒng)的研究起源于加拿大，其最初的焦點(diǎn)是試圖解決路面設(shè)計(jì)中的一些問題。

1966年，美國全國公路合作研究計(jì)劃（NCHRP）提出了改善路面設(shè)計(jì)方法的研究課題，在路面設(shè)計(jì)中引入了系統(tǒng)分析的方法，并首先提出了路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)的概念。七十年代初期，許多研究者致力于建立和改善路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)，將系統(tǒng)分析過程和運(yùn)籌學(xué)引入路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)（如柔性路面設(shè)計(jì)系統(tǒng)FPS和路面系統(tǒng)分析方法SAMP等），并在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的逐步完善過程中將其擴(kuò)展成為項(xiàng)目級路面管理系統(tǒng)。

網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)的建立與實(shí)施，得益于發(fā)達(dá)國家公路管理部門工作重點(diǎn)的轉(zhuǎn)變。

70年代，公路管理部門的工作從擴(kuò)展公路網(wǎng)及新建公路到養(yǎng)護(hù)、維修、改建、改善現(xiàn)有公路網(wǎng)的轉(zhuǎn)變。公路養(yǎng)護(hù)和改建得到重視，投資比例得到增加，公路管理部門工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)楹侠矸峙浜褪褂灭B(yǎng)護(hù)和改建資金，使路網(wǎng)具有盡可能好的使用性能和服務(wù)水平。由此便實(shí)現(xiàn)了由項(xiàng)目級路面管理系統(tǒng)到網(wǎng)級管理路面管理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。

從設(shè)計(jì)系統(tǒng)到網(wǎng)級管理系統(tǒng)的發(fā)展運(yùn)用工轉(zhuǎn)作變

新建公路（設(shè)計(jì)系統(tǒng)）項(xiàng)目級路面管理系統(tǒng)系統(tǒng)分析運(yùn)籌學(xué)養(yǎng)護(hù)改建公路資金分配使用網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)理論基礎(chǔ)：現(xiàn)代管理方法高效率工具：計(jì)算機(jī)技術(shù)支持信息：使用性能量測儀器操作可能性：路況和營運(yùn)費(fèi)的關(guān)系以上各方面的進(jìn)展均推動了路面管理系統(tǒng)的發(fā)展。有代表性的路面管理系統(tǒng)美國加利福尼亞州路面管理系統(tǒng)（1978）華盛頓州路面管理系統(tǒng)（1980）亞利桑那州路面管理系統(tǒng)（1980）美國陸軍工兵團(tuán)的PAVER系統(tǒng)（1983）阿爾伯達(dá)路面信息需求系統(tǒng)(PINS，1983)改建信息和優(yōu)序系統(tǒng)（RIPPS，1984）城市路面管理系統(tǒng)（MPMS，1987）路面管理系統(tǒng)的興起和迅速發(fā)展，其主要推動力是社會的需要和系統(tǒng)實(shí)施所帶來的效益。公路路面是投資額很大的資產(chǎn)，理應(yīng)對它進(jìn)行科學(xué)的管理。為了保持和改善現(xiàn)有路網(wǎng)的路面狀況和服務(wù)水平，各國政府每年都要花費(fèi)很多的資金，且各國都面臨資金嚴(yán)重不足的問題。怎樣使用好有限的資金，提供盡可能高服務(wù)水平的路面，是各級管理部門需優(yōu)先解決的任務(wù)；而路況的好壞將直接影響到用戶的支出和全社會能源的節(jié)約。因此，路面管理系統(tǒng)這項(xiàng)研究專題引起了各國道路管理部門和研究人員的極大興趣，成為路面工程領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。我國路面管理系統(tǒng)的研究始于80年代初期，主要是在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上加以研究分析，使之符合我國的實(shí)際情況，并應(yīng)用于我國的道路系統(tǒng)。1986年首先在遼寧營口地區(qū)移植了英國的BSM瀝青路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，隨后又引進(jìn)了芬蘭EPMS路面管理系統(tǒng)及世界銀行HDM-Ш公路投資效益分析模型。

“七五”期間，交通部在引進(jìn)消化的基礎(chǔ)上，通過國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目“干線公路路面評價(jià)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)成套技術(shù)”的研究，建立了我國的干線公路（瀝青）路面評價(jià)養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)即路面管理系統(tǒng)CPMS（ChinaPMS）。此后，CPMS被列為“八五”國家新技術(shù)重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，并在全國省（市）級上全面推廣現(xiàn)代化的PMS。存在的主要問題（1）各級管理部門和管理人員對路面管理系統(tǒng)的認(rèn)識和接受，需要較長的熟悉和適應(yīng)過程（2）理論的引入必須與我國實(shí)際相結(jié)合，某些模型或公式的引用必須轉(zhuǎn)化成與我國道路特點(diǎn)相適應(yīng)的新的模型或公式。（3）路況數(shù)據(jù)采集手段落后、數(shù)據(jù)采集時(shí)間短，數(shù)據(jù)的數(shù)量和精度難以滿足建立可靠而有效路面管理系統(tǒng)的要求。（4）大部分研究僅局限在瀝青路面上。2路面使用狀況

數(shù)據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)信息：系統(tǒng)決策的最基本依據(jù)；路面狀況數(shù)據(jù)：編制道路養(yǎng)護(hù)改建計(jì)劃的依據(jù)；由路面狀況數(shù)據(jù)的調(diào)查分析，判斷路面狀況是否滿足交通條件和使用要求；根據(jù)判斷結(jié)果確定需要采取養(yǎng)護(hù)或改建措施的路段及所需采取的措施。需調(diào)查的路面狀況數(shù)據(jù)路面平整度路面損壞結(jié)構(gòu)承載力抗滑能力交通荷載條件2.1路面使用性能

路面結(jié)構(gòu)在使用過程中，由于車輛及自然因素的反復(fù)作用，其使用性能將逐漸衰變，最終導(dǎo)致路面使用性能不能滿足使用要求的情況（圖2-1）。功能性能結(jié)構(gòu)性能安全性外觀以上各項(xiàng)性能之間既有區(qū)別又有一定聯(lián)系，從不同側(cè)面反映了路面狀況對行車要求的滿足情況。路面使用性能2.1.1

功能性能

路面的基本功能：為車輛提供快速、安全、舒適表面；路面的功能性能：路面為道路使用者所提供的行車舒適程度，它反映了路面的行駛質(zhì)量或服務(wù)水平。

道路的平整度特征車輛的振動特征乘車人對振動的耐受能力對路面狀況而言影響行駛質(zhì)量的主要因素是路面的平整度。路面的平整度隨車輛荷載的反復(fù)作用，周圍環(huán)境溫度和濕度的影響及路而使用時(shí)間的增加而逐漸下降，當(dāng)其下降到某一限值時(shí)，路面的行駛質(zhì)量便不能滿足車輛行駛的要求，需采取改建或重建措施以改善路面平整度狀況，恢復(fù)路面功能。路面行駛質(zhì)量

2.1.2結(jié)構(gòu)性能路面的結(jié)構(gòu)性能，是指路面的物理狀況、及路面結(jié)構(gòu)保持完好的程度、主要指路面結(jié)構(gòu)損壞狀況和結(jié)構(gòu)承載能力。路面損壞狀況

路面結(jié)構(gòu)的損壞狀況，反映了路面結(jié)構(gòu)在行車和自然因素作用下保持完整性或完好性的程度。路面結(jié)構(gòu)損壞狀況的發(fā)生和發(fā)展與路面的養(yǎng)護(hù)、維修及改建工作密切相關(guān)。新建或改建的路面，在使用過程中會隨車輛荷載和環(huán)境等因素的作用及路面使用期增長，出現(xiàn)各種損壞。建成通車后，采取日常養(yǎng)護(hù)措施，延緩路面損壞的出現(xiàn)；路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞后，采取相應(yīng)的維修措施，減緩損壞的發(fā)展速度；路面損壞狀況惡化到一定程度后，采取改建或重建措施，恢復(fù)或提高結(jié)構(gòu)的完好程度。

路面結(jié)構(gòu)的承載能力

路面結(jié)構(gòu)的承載能力

指路面達(dá)到預(yù)定的損壞狀況之前之還能承受的行車荷載作用次數(shù)或者是還能使用的年數(shù)。路面結(jié)構(gòu)的承載能力與損壞有著密切的內(nèi)在聯(lián)系。路面在使用過程中承載能力逐漸下降，損壞逐步發(fā)展。承載能力低的路面結(jié)構(gòu)，損壞的發(fā)展速度較快；當(dāng)承載能力下降至接近極限狀態(tài)時(shí)，路面損壞嚴(yán)重。此時(shí)必須采取改建或重建措施以恢復(fù)或提高路面的承載能力。路面承載能力預(yù)測程序路面承載能力預(yù)測結(jié)果

2.1.3安全性能安全性主要指路面表面的抗滑能力。此外，在車轍深度超過10～13mm的情況下，高速行駛的車輛會因轍內(nèi)積水而出現(xiàn)飄滑，產(chǎn)生交通事故。路面在使用過程中，隨著車輪對路面的不斷磨損、路表面的抗滑能力因集料被磨光而逐漸下降，當(dāng)表面的抗滑能力下降到不安全或不可接受的水平時(shí)，便須采取措施以恢復(fù)其抗滑能力。2.1.4外觀

外觀是指路面外觀給道路使用者的視覺印象，它包括反光、炫目、夜晚能見度、表面結(jié)構(gòu)和顏色均勻性等方面。2.2路面平整度測定平整度：道路表面誘使車輛出現(xiàn)振動的高程變化。對汽車行駛質(zhì)量的影響因素，涉及到包括整個(gè)路面結(jié)構(gòu)體系在內(nèi)的整個(gè)路面狀況，其中最主要的因素是路面平整度。平整度測定方法分為兩大類：（1）斷面類平整度測定（2）反應(yīng)類平整度測定1、斷面類平整度測定直接沿行駛車輛的輪跡量測路表面高程，得到路表實(shí)際縱斷面，經(jīng)數(shù)學(xué)分析后以綜合統(tǒng)計(jì)量作為其平整度指標(biāo)。常用的斷面類平整度測定方法：☆水準(zhǔn)測量☆梁式斷面儀測量☆慣性斷面儀測量☆斷面分析儀測量2、反應(yīng)類平整度測定

測定系統(tǒng)由測定車上所裝置的傳感器和顯示器組成，它們傳感和累積車輛懸掛系統(tǒng)的累積位移，其測定值為懸掛系統(tǒng)的累積位移量。2.3路面損壞與損壞調(diào)查路面結(jié)構(gòu)損壞狀況的特點(diǎn)

損壞類型不同嚴(yán)重程度不一范圍和密度各異

在對路面進(jìn)行損壞狀況調(diào)查的時(shí)候，應(yīng)綜合考慮上述因素。

現(xiàn)行規(guī)范根據(jù)損壞模式和對路面使用性能的影響程度將路面上常見的主要損壞，分為五大類型，表2-1。表2-1路面破損分類

分類瀝青路面水泥混凝土路面砂石路面裂縫類龜裂,不規(guī)則裂,縱裂,橫裂縱,橫,斜向,交叉裂縫,斷角松散類坑槽,啃邊,松散,脫皮,麻面露骨、剝落、坑洞露骨、松散、坑槽變形類沉陷,車轍,波浪,擁包唧泥,錯臺,拱起,沉陷車轍,波浪,沉陷,翻漿接縫類接縫材料破損接縫破碎其它泛油、修補(bǔ)損壞2.3.1路面損壞類型裂縫類——路面結(jié)構(gòu)整體性因裂縫或斷裂破壞。松散類——路面表層出現(xiàn)的局部缺陷。變形類——路面結(jié)構(gòu)保持其整體性，但結(jié)構(gòu)形狀產(chǎn)生了較大的變化。接縫類——水泥混凝土路面接縫及鄰近范圍的局部損壞。其他類——瀝青路面的泛油和瀝青路面及水泥混凝土路面的修補(bǔ)損壞。修補(bǔ)損壞——道路表面因破損修補(bǔ)后的再次損壞，主要原因是原病害沒有得到根治、修補(bǔ)質(zhì)量沒達(dá)到要求或是交通荷載過大。2.3.2路面損壞分級不同類型的路面損壞，都有其發(fā)生和發(fā)展過程。在這一過程中，不同階段的損壞，對于路面使用性能有著不同的影響。為了區(qū)別同一種損壞對路面使用性能的不同影響，按損壞的嚴(yán)重程度可分為輕、中、重三個(gè)等級。如裂縫剛出現(xiàn)時(shí)，對于行車舒適幾乎沒有影響，裂縫間的傳荷能力受影響也不大，但裂縫發(fā)展到后期,就使得行車顛簸，裂縫間的傳荷能力也幾乎喪失。2.3.3破損調(diào)查高速公路和一級公路路面破損數(shù)據(jù)調(diào)查，宜采用先進(jìn)快速的調(diào)查方法。其他等級道路可采用人工調(diào)查的方法。人工調(diào)查通常由二人小組沿線通過目測進(jìn)行。調(diào)查人員鑒別調(diào)查路段上出現(xiàn)的損壞類型并丈量損壞范圍后，記錄于調(diào)查表格。同一調(diào)查路段上如出現(xiàn)多種損壞或多種嚴(yán)重程度，分別測量記錄。2.4路面結(jié)構(gòu)承載能力測定路面結(jié)構(gòu)承載能力調(diào)查測定方法分兩類：破損類：從路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)鉆取試樣，經(jīng)試驗(yàn)確定其各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)，并將各參數(shù)同設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，估算路面結(jié)構(gòu)的承載能力無破損類：通過對路表進(jìn)行無破損彎沉測定，估算路面的結(jié)構(gòu)承載能力。2.4.1路面結(jié)構(gòu)承載能力測定彎沉值：路表面在荷載作用下的豎向位移。可反映路面結(jié)構(gòu)的承載能力。路面的結(jié)構(gòu)能力下降的原因：（1）過量的豎向變形，可用最大彎沉值來表征路面結(jié)構(gòu)的承載能力。（2）某一結(jié)構(gòu)層的斷裂破壞,采用路面在荷載作用下的彎沉盆曲率半徑表征其結(jié)構(gòu)的承載能力。在對路面進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載能力調(diào)查時(shí)，應(yīng)同時(shí)測定路面結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生的彎沉和彎沉盆形狀及曲率半徑。目前常用的彎沉測定儀器

貝克曼梁彎沉儀自動彎沉儀穩(wěn)態(tài)彎沉儀脈沖彎沉儀靜態(tài)彎沉測定靜態(tài)彎沉測定最常用的儀器是貝克曼（Benketman）梁和自動彎沉儀。貝克曼梁——最大回彈彎沉值自動彎沉儀——最大總彎沉值動態(tài)彎沉測定

動態(tài)彎沉測定：穩(wěn)態(tài)動彎沉儀

脈沖式彎沉儀穩(wěn)態(tài)彎沉儀：動彎沉儀（Dynaflect）

道路分級儀（RoadRater）

這類儀器利用振動設(shè)備在路面上作用一個(gè)固定頻率的正弦動荷載，通過按一定間距布置在荷載軸線上的加速度傳感器或速度傳感器量測道路表面的動彎沉曲線。2.5

路面抗滑性能測定路面抗滑性能，指車輛輪胎受到制動時(shí)沿路面滑移所產(chǎn)生的抗滑力?？够阅艹１豢醋髀访娴谋砻嫣卣鳎⒍x為：路面與輪胎之間的摩阻系數(shù)不僅與路面性質(zhì)有關(guān)，還與諸如輪胎種類、輪胎的磨損程度、胎壓、車速、車輪是否滾動以及路面潮濕狀態(tài)等許多其他因素有關(guān)。常用的抗滑性能測定方法

制動距離法鎖輪拖車法偏轉(zhuǎn)輪拖車法擺式儀法2.5.1制動距離法

四輪小客車或輕型貨車，在潮濕的路面上以一定的速度行駛時(shí)，若其四個(gè)車輪都被制動，車輛須滑移一段距離才能完全停止，車輛從減速滑移到停止的距離，可用于表征路面的非穩(wěn)態(tài)抗滑性能，以制動距離數(shù)SDN表示：2.5.2鎖輪拖車法由汽車拖拉裝有標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)輪胎的單輪拖車，以規(guī)定的速度在灑水濕潤的路面上行駛。抱鎖測試輪后，測定其牽引力以確定在載重和行駛速度不變時(shí)，拖拉測試輪作用在輪胎和路面間的摩阻力，并以滑移指數(shù)SN表征路面的抗滑性能：2.5.3偏轉(zhuǎn)輪拖車法由汽車拖拉裝有兩只與行駛方向偏轉(zhuǎn)7.5°～20°的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)輪胎的拖車，以規(guī)定的速度在潮濕的路面上行駛。此時(shí)，試驗(yàn)輪胎將受到側(cè)向摩阻力的作用，該側(cè)向摩阻力的大小，可表征由側(cè)向系數(shù)SFC表示的路面抗滑性能。2.5.4

擺式儀法可攜式擺式儀主要用于室內(nèi)測定路面材料的摩阻特征，也可用于野外量測局部范圍路面在潮濕情況下的抗滑性能。擺式儀的主要部件為擺錘，其底面裝有橡膠滑輪，當(dāng)擺錘從一定高度自由下擺時(shí)，擺錘底面與試驗(yàn)路表面接觸，由于摩擦的作用下擺錘將消耗掉一部分能量而只能回?cái)[有限的高度，表面摩阻力越大，回?cái)[高度越小。從儀器上直接讀出回?cái)[高度，即可評定路表面的抗滑能力?；?cái)[高度以擺值BPN表示。2.5.5構(gòu)造深度測定道路表面的構(gòu)造深度，指路面完工后，其表面的幾何粗糙度，又稱為路面的構(gòu)造紋理深度。

粗構(gòu)造細(xì)構(gòu)造細(xì)構(gòu)造——集料表面的粗糙度，它隨車輪的反復(fù)作用被逐漸磨光。路表面細(xì)構(gòu)造在低速行車時(shí)，對路表抗滑性能起著決定性的作用粗構(gòu)造——高速行車時(shí)對路表的抗滑性能起著關(guān)鍵的作用。路表面的粗構(gòu)造有利于路表水的排除，還影響到高速行車時(shí)的輪胎噪聲和夜間的照明效果構(gòu)造深度路表粗構(gòu)造由構(gòu)造深度TD表征，構(gòu)造深度可用于評定路面表面的宏觀粗糙度，及路面表面的排水性能和抗滑性能?？刹捎檬止や伾胺y定，還可用電動鋪砂儀或激光構(gòu)造深度儀測定。手工鋪砂儀和電動鋪砂儀適用于測定水泥混凝土路面和瀝青路面的構(gòu)造深度；激光構(gòu)造深度儀適用于測定瀝青路面干燥表面的構(gòu)造深度。2.6

交通數(shù)據(jù)的采集車輛荷載是使路面產(chǎn)生損壞的重要外界因素。為了分析路面損壞的原因和損壞的速率，建立使用性能預(yù)估模型，估算經(jīng)濟(jì)效益，確定項(xiàng)目的優(yōu)先序列等，需要采集路網(wǎng)內(nèi)各路段的交通數(shù)據(jù)。交通數(shù)據(jù)包括日交通量、軸載組成和年平均增長率三方面。2.7路面狀況調(diào)查數(shù)據(jù)整理由實(shí)驗(yàn)檢測及調(diào)查所得路面使用狀況數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行整理，計(jì)算一個(gè)評定路段內(nèi)測定值的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)，計(jì)算測定值與設(shè)計(jì)值之差，并根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理計(jì)算一個(gè)評定路段內(nèi)測定值的代表值。計(jì)算代表值時(shí)應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定采用相應(yīng)的保證率。3路面使用性能評價(jià)

對路面狀況進(jìn)行評價(jià)分析是路面管理系統(tǒng)的一個(gè)重要過程，它是路面管理系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)，是進(jìn)行路況預(yù)測、優(yōu)化對策、制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的基礎(chǔ)。

對路面狀況的評價(jià)也就是對路面各種路用性能的評價(jià)，它是公路管理部門了解路面實(shí)際情況的重要方法和參數(shù)。路面使用性能評價(jià)是下列分析的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)：

（1）路段和路網(wǎng)實(shí)際使用狀況分析；（2）路面使用狀況發(fā)展趨勢預(yù)測；（3）路面養(yǎng)護(hù)和修復(fù)方式的選擇；（4）路網(wǎng)規(guī)劃和養(yǎng)護(hù)修復(fù)資金分配。從路面管理和維護(hù)的角度看，對路面的評價(jià)有如下要求：客觀性：指評價(jià)應(yīng)能反映路面的真實(shí)狀況；有效性：評價(jià)指標(biāo)能有效地反映路況評價(jià)預(yù)測和對路面進(jìn)行決策等分析過程的要求；可操作性和可行性：相關(guān)評價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)的采集和分析應(yīng)可實(shí)現(xiàn)、且快捷和經(jīng)濟(jì)。路面使用性能評價(jià)的內(nèi)容路面損壞狀況評價(jià)路面承載能力評價(jià)

路面行車舒適性評價(jià)安全性評價(jià)結(jié)構(gòu)狀況評價(jià)功能狀況評價(jià)圖3-1路面使用性能評價(jià)指標(biāo)關(guān)系圖

行駛質(zhì)量不僅與路面的不平整度及車輛的動態(tài)特征有關(guān)，還與乘車人對于顛簸的耐受能力有關(guān)。因此，不同的乘客，乘同一輛車，在同一路段上行駛時(shí)，可能會對該路段的行駛質(zhì)量做出不同的評價(jià)。3.1

路面行駛質(zhì)量評價(jià)

為了克服于行駛質(zhì)量評價(jià)的主觀隨意性，應(yīng)采用主客觀相結(jié)合的評價(jià)方法。評價(jià)時(shí)邀請具有不同代表性的乘客組成評分小組，評分小組成員按各人的主觀意見。對路段進(jìn)行評分，而后匯總，并以平均評分值代表眾人的評價(jià)。與此同時(shí)，對各評價(jià)路段進(jìn)行平整度量測，并通過回歸分析建立主觀評分結(jié)果與客觀量測結(jié)果間的相關(guān)關(guān)系，從而得到行駛質(zhì)量評價(jià)模型，如：利用評價(jià)模型可以對路面行駛質(zhì)量的好壞做出相應(yīng)的評價(jià)，由RQI值的大小，可將路面的行駛質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)等級。

行駛質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

評價(jià)指標(biāo)優(yōu)良中次差RQI

RQI≥8.57.0≤RQI＜8.55.5≤RQI＜7.04.0≤RQI＜5.5RQI＜4.03.1.1瀝青路面損壞狀況評價(jià)綜合破損率綜合破損率DR是瀝青路面破損調(diào)查指標(biāo)，由下式計(jì)算。路面狀況指數(shù)瀝青路面狀況指數(shù)PCI由下式計(jì)算：由PCI值的大小，可將瀝青路面狀況分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)等級。3.1.2水泥混凝土路面狀況評價(jià)水泥混凝土路面狀況指數(shù)PCI由下式計(jì)算。路面狀況指數(shù)PCI宜用計(jì)算機(jī)計(jì)算，由PCI對水泥混凝土路面質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)時(shí)，可分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級。3.2路面結(jié)構(gòu)承載能力評價(jià)路面結(jié)構(gòu)承載能力評價(jià)的目的是確定路面的剩余壽命，即路面在達(dá)到預(yù)定損壞狀況之前還能使用的時(shí)間或還能承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)，并由此判斷路面結(jié)構(gòu)的完好程度及損壞的發(fā)展速度。不同的路面結(jié)構(gòu)在相同的車輛荷載作用下，將產(chǎn)生不同的路表彎沉值，因此，不能單獨(dú)從最大彎沉值的大小來判斷路面結(jié)構(gòu)的剩余壽命?，F(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)的承載能力的判斷，除應(yīng)測定代表彎沉值外，還須了解路面結(jié)構(gòu)的類型、路面的損壞狀況并調(diào)查測定時(shí)路面已經(jīng)承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)。由代表彎沉—標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)關(guān)系曲線，并根據(jù)路段的代表彎沉值及路面已承受的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)可確定現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)的剩余壽命。由動態(tài)彎沉得到的彎沉曲線，可以分別計(jì)算各結(jié)構(gòu)層的彈性模量值。而后利用鉆芯取樣得到的路面結(jié)構(gòu)層厚度數(shù)據(jù)，便可根據(jù)有關(guān)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖表或公式計(jì)算確定路面結(jié)構(gòu)的承載能力。瀝青路面強(qiáng)度可采用強(qiáng)度系數(shù)SSI進(jìn)行評定，其評定標(biāo)準(zhǔn)見下。路面強(qiáng)度系數(shù)由下式計(jì)算：SSI=路面允許彎沉值/路段代表彎沉值

瀝青路面強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)道路等級優(yōu)良中次差高速、一級SSI≥1.21.0≤SSI＜1.20.8≤SSI＜1.00.6≤RQI＜0.8SSI＜0.6二級及以下SSI≥1.00.8≤SSI＜1.00.6≤SSI＜0.80.4≤SSI＜0.6SSI＜0.43.3

路面抗滑能力評價(jià)路面抗滑能力是影響行車安全的重要路表特征之一。影響路面抗滑能力的主要因素:

路表構(gòu)造情況路面潮濕情況行車速度各種等級的道路均應(yīng)具有與其相應(yīng)的最低抗滑能力，該最低抗滑能力與道路狀況、抗滑能力的測定方法及行車速度有關(guān)。根據(jù)橫向力系數(shù)SFC及擺值BPN的大小，可分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)等級對路面的抗滑能力進(jìn)行評價(jià)（下表）。路面抗滑能力評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)道路等級優(yōu)良中次差橫向力系數(shù)SFC≥0.5

≥0.4～＜0.5

≥0.3～＜0.4

≥0.2～＜0.3

＜0.2擺值BPN≥42

≥37～＜42

≥32～＜37

≥27～＜32

＜27

道路等級橫向力系數(shù)SFC擺值BPN構(gòu)造深度TD（mm）高速、一級≥0.4

≥45

≥0.55(0.80)

二級及以下≥0.3

37

—

路表最低抗滑能力標(biāo)準(zhǔn)3.4路面使用性能綜合評價(jià)路面使用性能受多種因素的影響，具有多方面的屬性，不同的屬性在路面使用過程中逐漸衰退的過程也不一樣，并不同程度地滿足使用要求，在不同的時(shí)刻對養(yǎng)護(hù)和改建對策有不同的需要。3.4.1

單一綜合評價(jià)指標(biāo)路面使用綜合評價(jià)可采用單一的路面使用性能綜合評價(jià)指標(biāo)，即用一個(gè)指標(biāo)值反映路面所處的狀態(tài)，以便于對不同路段的路況作相對比較。綜合評價(jià)指標(biāo)是通過單項(xiàng)使用性能評價(jià)指標(biāo)加權(quán)后綜合而成的。

瀝青路面使用性能綜合評價(jià)

瀝青路面采用路面質(zhì)量指數(shù)PQI作為綜合評價(jià)指標(biāo)，其值用分項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)計(jì)算得出。

PQI的取值范圍為0～100，其值越大，路況越好。

PQI=PCI′×P1+RQI′×P2+SSI′×P3+SFC′×P4

瀝青路面使用性能由綜合評價(jià)指標(biāo)PQI確定，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見下表。

瀝青路面綜合評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)指標(biāo)優(yōu)良中次差PQI

PQI≥8570≤PQI＜8555≤RQI＜7040≤PQI＜55PQI＜40水泥混凝土路面綜合評價(jià)水泥混凝土路面使用質(zhì)量用路面狀況指數(shù)PCI、平整度δ、抗滑系數(shù)f及綜合評價(jià)指標(biāo)SI來評價(jià)，分為優(yōu)、良、中、差四個(gè)等級。水泥混凝土路面使用質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)指標(biāo)優(yōu)良中差PCI

RPCI≥8570≤PCI＜8550≤PCI＜70PCI＜50δδ≤2.52.5≤δ＜3.53.5≤δ＜4.5δ＞4.5ff≥5548≤f＜5538≤f＜48f＜38SISI≥8.56.9≤SI＜8.54.5≤SI＜6.9SI＜4.53.4.2狀態(tài)向量狀態(tài)向量可描述不同路段的路面使用性能所處的狀態(tài)。由狀態(tài)向量描述路面狀況時(shí)將路面狀況看成是由n項(xiàng)路面使用性能屬性組成的n維向量。將使用性能參數(shù)值的變化范圍劃分為若干個(gè)等級，并通過調(diào)查和測定確定各項(xiàng)路面使用性能參數(shù)所處的級位，該級位即為向量值。由此得到的n維向量即可用于表征路面狀況所處的狀態(tài)。例如：美國亞利桑那州的路面管理系統(tǒng)，選取了路面平整度和裂縫這兩方面使用性能的四項(xiàng)參數(shù)（現(xiàn)有平整度、現(xiàn)有裂縫量、上年度裂縫量變化率和初裂指數(shù)），每一項(xiàng)參數(shù)分別劃分為3～5個(gè)等級。不同等級的各項(xiàng)使用性能參數(shù)的每一種組合即構(gòu)成一種路面狀態(tài)，共計(jì)有120種不同的路面狀態(tài)。北京市公路瀝青路面管理系統(tǒng)則選取了行駛質(zhì)量、損壞狀況和結(jié)構(gòu)承載能力三方面使用性能的四項(xiàng)參數(shù)（行駛質(zhì)量指數(shù)PQI、路面狀況指數(shù)PCI、代表彎沉值和主導(dǎo)損壞類型），各項(xiàng)參數(shù)分別劃分為3～6個(gè)等級，由此組成路面狀況狀態(tài)向量。例如：某二級路的某路段，經(jīng)調(diào)查測定得出

RQI＝6，PCI＝80，l＝75其主導(dǎo)損壞類型：龜裂，由此得出路面狀態(tài)向量：

（6，80，75，龜裂）

又知，該路段的容許彎沉l=60，由式（3-8）計(jì)算得出：

SSI=路面允許彎沉值/路段代表彎沉值

SSI=60/75=0.8對照各使用性能相應(yīng)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可以將上述狀態(tài)向量表述成為向量形式的路面使用性能綜合評價(jià)：(行駛質(zhì)量中等、路面損壞狀良好、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度中等、龜裂)采用向量形式表述路面狀態(tài)，可以對各路段的路面使用性能有較全面的綜合了解，有利于按照不同使用性能參數(shù)的具體情況選擇或確定養(yǎng)護(hù)和改建對策。但這種形式的表述，在路況狀態(tài)數(shù)較多的情況下，將使對策的選擇或確定變得很復(fù)雜。另外用這種形式表述路面狀況時(shí)，難以對各路段的使用性能狀態(tài)作簡單的對比，因而很難據(jù)此對項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)先排序4路面使用性能預(yù)測

路面管理系統(tǒng)需要預(yù)先估計(jì)路面在采用新建、加鋪或其它各種養(yǎng)護(hù)和改建措施后，其使用性能隨時(shí)間或軸載作用次數(shù)變化的規(guī)律，即路面使用性能的各項(xiàng)指標(biāo)在不同的外部條件下，隨時(shí)間變化的規(guī)律。為進(jìn)行這種預(yù)估而建立的關(guān)系式，稱為路面使用性能預(yù)測模型，或使用性能模型。在路面管理系統(tǒng)中，使用性能預(yù)測是分析過程中一個(gè)極其重要的方面，建立各種使用性能預(yù)測模型是路面管理系統(tǒng)最重要的一項(xiàng)組成。4.1

預(yù)測目的和常用預(yù)測方法凡事預(yù)則立，不預(yù)則廢預(yù)測是指對未來的推斷；預(yù)測是決策的依據(jù)。預(yù)測方法通常有兩種：★根據(jù)歷史數(shù)據(jù)推斷將來的數(shù)據(jù)；★根據(jù)相關(guān)因素的預(yù)估或規(guī)劃推斷未來的狀況。路面使用性能預(yù)測目的：通過建立預(yù)測模型，為PMS提供連接路面評價(jià)和優(yōu)化的工具，使PMS能計(jì)算較長時(shí)間內(nèi)的道路最小養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，幫助決策者做出效益最佳的投資決策。AASHO試驗(yàn)路的基本方程就是較早的路面服務(wù)能力預(yù)測方程。隨著路面領(lǐng)域研究深入，人們認(rèn)識到預(yù)測路面性能變化的重要性，并根據(jù)各自的條件建立了各種預(yù)測方程。預(yù)測方程主要有三種，它們都是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的積累采用回歸技術(shù)建立預(yù)估模型，其實(shí)質(zhì)都是采用的回歸分析法。力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法，方程中引入了來自力學(xué)分析的結(jié)構(gòu)類變量。

回歸分析法，方程的自變量為年份、交通量或路面結(jié)構(gòu)等調(diào)查得來的因素。概率模型法，因變量離散化，并考慮不同狀態(tài)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。預(yù)測模型又可分為兩種不同類型：零起點(diǎn)模型，從開放交通之日起進(jìn)行預(yù)測，不接受路面性能實(shí)測結(jié)果的干預(yù)。

變起點(diǎn)模型，以任意時(shí)候路面性能為起點(diǎn)推測將來的路面性能，接受路面實(shí)測結(jié)果的干預(yù)。4.2

路面使用性能預(yù)測模型我國是一個(gè)地域大國，各省市的自然條件、經(jīng)濟(jì)條件甚至文化各方面均存在著較大的差異。要建立一套相對實(shí)用的路面使用性能模型，需要全面綜合考慮各種因素的影響，以建立相應(yīng)的預(yù)測模型。建立路面性能預(yù)測模型須主要考慮如下三方面的因素：預(yù)測指標(biāo)影響因素模型形式建變起點(diǎn)模型：通過調(diào)查得到的路面性能數(shù)據(jù)要比由零起點(diǎn)模型預(yù)測的結(jié)果更符合實(shí)際情況，所以預(yù)測應(yīng)以調(diào)查數(shù)據(jù)為起點(diǎn)，以縮短預(yù)測時(shí)間，減少誤差積累，提高預(yù)測精度。模型具有可調(diào)整性：系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中每年都有大量新的信息納入，這些信息可以作為路面使用狀況的反饋信息，對預(yù)測模型進(jìn)行修正。方程簡明：PMS中路段較多，運(yùn)算量大，要求模型中自變量盡量少。只考慮最主要的影響因素，使預(yù)測方程形式簡潔。方程形式穩(wěn)定：PMS一旦投入使用，一系列操作過程均由計(jì)算機(jī)完成，方程不能對數(shù)據(jù)太敏感，以保證模型經(jīng)過修正變得更好。4.2.1

預(yù)測模型建立原則4.2.2路面性能影響因素建立可靠的性能預(yù)測模型，首先應(yīng)分析影響路面使用性能的因素。對影響因素的分析研究有助于確定預(yù)測模型的適用范圍。影響因素有以下幾個(gè)方面。1、面層類型基層類型、厚度面層類型、厚度路面的材料特性不同的路面類型所表現(xiàn)的路面性能不盡相同。路面性能預(yù)測模型通常以路面結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)建立。2、氣候條件、溫度、濕度溫度影響瀝青混合料的蠕變性能，同時(shí)也是車轍和某些裂縫的影響因素。濕度影響路基的承載力，降低路面強(qiáng)度。氣候?qū)β访嫘阅艿挠绊懣梢园凑諝夂蚍謪^(qū)或氣候指標(biāo)來考慮。美國戰(zhàn)略公路研究項(xiàng)目SHRP（StrategichighwayResearchProgram），將氣候看作分區(qū)的重要依據(jù)之一。在HDM-III中，則根據(jù)濕度和冰凍情況用系數(shù)m來代表氣候條件。干燥非冰凍區(qū)m=0.005~0.015干燥冰凍區(qū)m=0.001~0.035濕潤非冰凍區(qū)m=0.015~0.030濕潤冰凍區(qū)m=0.030~0.150

熱帶及亞熱帶地區(qū)可忽略由溫度下降引起冰凍的影響。3、路齡因素路齡——目前距路面新建、改建或最后一次大、中修的時(shí)間路面破損狀況與路齡有很大關(guān)系。隨著路齡的增加，路面產(chǎn)生疲勞破壞，材料逐漸老化。大部分經(jīng)驗(yàn)型預(yù)測模型考慮了路齡。例如在挪威的路面管理系統(tǒng)預(yù)測模型中，建立了路況指數(shù)與路齡的關(guān)系。路齡通過環(huán)境及其它與交通量無關(guān)的因素發(fā)生作用，它對平整度有很大影響。4、公路等級在高速公路及其它高等級公路上，服務(wù)能力指數(shù)PSR（PresentService-abilityRating）的惡化要比一般公路嚴(yán)重，主要是由于高等級公路上較大的交通量造成的。5、路面材料材料對瀝青混凝土路面性能影響，主要體現(xiàn)在瀝青和石料種類及它們的性質(zhì)并存在著地區(qū)差異。6、交通量交通量是引起路面疲勞破損的直接原因交通量對于路面狀況惡化起著很重要的作用，在同樣條件下，交通量越大，路況惡化越快。7、養(yǎng)護(hù)水平較好的路面養(yǎng)護(hù)能延長路面的正常使用壽命養(yǎng)護(hù)水平對路面性能有很大影響。研究發(fā)現(xiàn)老路的路面性能預(yù)測曲線斜率較緩甚至趨于零，其原因很可能是日常養(yǎng)護(hù)及其它養(yǎng)護(hù)措施在發(fā)生作用。8、指標(biāo)間的相互影響

有人認(rèn)為平整度（如用QI表示）是結(jié)構(gòu)數(shù)變量SNC的連續(xù)函數(shù)，這說明路面強(qiáng)度與平整度有比較直接的聯(lián)系。由于路面強(qiáng)度、裂縫、坑槽、擁包等破損也破壞了路面的完整性，導(dǎo)致了路面不平整性的加劇，因此平整度也是路面強(qiáng)度及裂縫、坑槽、擁包等的函數(shù)。9、其他因素其它因素對路面性能也有一定的作用，這些因素包括車輛特性，排水和植被情況。4.2.3路面性能預(yù)測模型形式路面性能預(yù)測模型可按影響因素及預(yù)測機(jī)理分為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ土W(xué)模型力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)型模型從表達(dá)方式上進(jìn)行分類，則主要有確定型和概率型兩種路面性能預(yù)測模型經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停‥mpiricalModel），對實(shí)測數(shù)據(jù)采用多元回歸技術(shù)回歸。力學(xué)模型(MechanisticModel)，根據(jù)理論分析及室內(nèi)試驗(yàn)建立方程并確定各項(xiàng)系數(shù)。力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停∕echanistic-EmpiricalModel），首先建立力學(xué)模型，再采用實(shí)測數(shù)據(jù)標(biāo)定模型系數(shù)。確定型預(yù)測模型，與路齡有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)型路面性能預(yù)測模型一般是確定型的。即滿足給定條件模型所給出的預(yù)測結(jié)果是唯一的。確定型模型的常用表達(dá)方式包括直線、負(fù)指數(shù)曲線和S形曲線。概率型預(yù)測模型

確定型模型有易于建模、易于理解和易于應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。但是，路面性能的預(yù)測具有不確定特性，確定型模型則無法解決這一問題，所以目前不少PMS應(yīng)用概率方法開發(fā)了路面性能預(yù)測模型，主要有：馬爾可夫概率轉(zhuǎn)移矩陣貝葉斯概率方法馬爾可夫模型

馬爾可夫模型用于路面決策模型進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化，以得到合理的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。在Wang等的模型中，采用PCI作為路面性能評價(jià)指標(biāo)，以10為間隔，將當(dāng)前路面狀況分為10個(gè)狀態(tài)進(jìn)行離散，形成初始狀態(tài)矩陣P（0）。根據(jù)日常養(yǎng)護(hù)和一般養(yǎng)護(hù)措施的應(yīng)用效果，分別得到從狀態(tài)i到狀態(tài)j的轉(zhuǎn)移概率Pij

及概率轉(zhuǎn)移矩陣P。第二年及以后各年的PCI分布（4-17）、（4-18）。（4-17）（4-18）馬爾可夫預(yù)測模型考慮了路況預(yù)測的不確定性，在數(shù)據(jù)少時(shí)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)建模準(zhǔn)確性相對較高，有的模型可以從使用期的任一年開始預(yù)測。缺點(diǎn)是模型對狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行預(yù)測，不如預(yù)測路況指標(biāo)直觀。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，更多的新技術(shù)已被應(yīng)用到路面性能預(yù)測模型中。如專家系統(tǒng)（Haas，1994）可綜合融匯路面管理專家的經(jīng)驗(yàn)，并建立知識庫，從而使計(jì)算機(jī)能夠模擬人類專家對各種條件下的路況進(jìn)行預(yù)測。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN與一般的統(tǒng)計(jì)方法相比，有很多優(yōu)點(diǎn)。ANN能夠模擬人類的思考與判斷過程，根據(jù)已有的歷史數(shù)據(jù)庫對其中的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)并對復(fù)雜預(yù)測提供實(shí)時(shí)的解答，預(yù)測時(shí)不需要專家的介入或?qū)ｉT的知識。4.3使用性能模型建模方法與技術(shù)許多國家和地區(qū)依據(jù)各自管理系統(tǒng)的要求和條件已經(jīng)提出了多種建模方法，并建立了相應(yīng)的使用性能模型。概括而言，不外乎確定型和概率型二種基本類型，相應(yīng)的建模方法也不盡相同。

4.3.1建模方法

確定型模型的建模方法在現(xiàn)有的路面管理系統(tǒng)中，較多采用確定型模型預(yù)估路面的基本反應(yīng)（應(yīng)力、應(yīng)變或位移等）、結(jié)構(gòu)性能、功能性能和使用壽命（以累計(jì)軸載作用次數(shù)或時(shí)間計(jì)）等。這種模型的建模方法主要有力學(xué)法、力學(xué)-經(jīng)驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)（回歸）法三種。

力學(xué)法

力學(xué)法利用彈性理論模型（彈性層狀體系或彈性地基板）或粘-彈性理論模型，通過結(jié)構(gòu)分析得到路面在荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變或位移反應(yīng)。分析時(shí)，路面各結(jié)構(gòu)層的計(jì)算參數(shù)（模量值），可采用無破損試驗(yàn)或鉆取試樣后室內(nèi)試驗(yàn)確定。目前較理想的方法是采用落錘彎沉儀進(jìn)行多點(diǎn)路表彎沉值測定，由計(jì)算分析確定各結(jié)構(gòu)層的模量。力學(xué)建模法有較為成熟的理論基礎(chǔ)，但計(jì)算復(fù)雜，工作量大，并且只能用來建立路面的基本反應(yīng)（應(yīng)力、應(yīng)變或彎沉等）模型。如要利用力學(xué)分析的結(jié)果預(yù)估路面的結(jié)構(gòu)性能和功能性能，則需采集使用性能觀測數(shù)據(jù)，以建立使用性能同路面基本反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)（回歸）關(guān)系。由此產(chǎn)生了另一種建模方法，力學(xué)－經(jīng)驗(yàn)法。力學(xué)－經(jīng)驗(yàn)法

力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法建模由二部分組成：（1）力學(xué)分析，確定路面各結(jié)構(gòu)層的模量值，計(jì)算在設(shè)計(jì)條件下的臨界應(yīng)力、應(yīng)變或位移值。（2）建立路面反應(yīng)（應(yīng)力或應(yīng)變等）同使用性能參數(shù)衰變速率之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系?，F(xiàn)有的各種路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，大多采用疲勞開裂、車轍或路表彎沉等指標(biāo)作為衡量路面結(jié)構(gòu)損壞的標(biāo)準(zhǔn)。通過室內(nèi)試驗(yàn)和（或）野外觀測建立路面反應(yīng)（應(yīng)力、應(yīng)變或位移等）同達(dá)到損壞時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)軸載的作用次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)方程。瀝青混凝土面層的疲勞方程美國瀝青協(xié)會的瀝青路面設(shè)計(jì)方法中，根據(jù)室內(nèi)小梁疲勞試驗(yàn)結(jié)果，并按AASHO試驗(yàn)路觀測資料進(jìn)行調(diào)整后得到輪跡帶開裂量為10%以下時(shí)瀝青混凝土面層的疲勞方程：

水泥混凝土路面疲勞方程

對AASHO試驗(yàn)路資料和德克薩斯州路況調(diào)查資料進(jìn)行分析后，得到的水泥混凝土路面疲勞方程（裂縫指數(shù)為50ft/1000ft2，1ft=0.305m）：利用上述疲勞方程即可按路面反應(yīng)的實(shí)際級位預(yù)估路面的使用壽命，或者預(yù)估路面使用性能的衰變速率。然而，所能預(yù)估的僅為疲勞開裂這一種結(jié)構(gòu)性能變量。大多數(shù)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法考慮的是各種結(jié)構(gòu)損壞，并由此而建立的是路面的應(yīng)力、應(yīng)變或位移反應(yīng)同結(jié)構(gòu)性能變量間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。但這種經(jīng)驗(yàn)關(guān)系只能預(yù)估結(jié)構(gòu)性使用性能，無法預(yù)估功能性使用性能。經(jīng)驗(yàn)（回歸）法

在預(yù)估精度容許的情況下，為了避開力學(xué)－經(jīng)驗(yàn)法中復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分析，可以利用多元回歸分析技術(shù)建立回歸方程，以預(yù)估使用性能變量隨某些影響變量（如路齡、交通、路面結(jié)構(gòu)等）的變化。所考慮的影響變量數(shù)多時(shí)，可采用逐步回歸分析技術(shù)篩選出有統(tǒng)計(jì)意義的變量。概率型模型的建模方法

由于影響路面使用性能變化的因素，如荷載、環(huán)境、材料性能和養(yǎng)護(hù)水平等都具有不同程度的變異性，使用性能變化的速率是不確定的，它可能比預(yù)期的快，也有可能比預(yù)期的慢。顯然，確定型模型無法反映使用性能變化速率的這種不確定性，因而并不能保證得到可靠預(yù)估。概率型模型的建模方法，能夠表達(dá)使用性能不確定性變化的概率，據(jù)此而建立的模型可供路面管理系統(tǒng)尤其是網(wǎng)級管理系統(tǒng)使用。殘存曲線模型馬爾可夫模型半馬爾可夫模型以上三種概率型模型中，應(yīng)用最多且最為完善的是馬爾可夫模型，其主原因之一是馬爾可夫過程為這種模型提供了合理的結(jié)構(gòu)。概率型模型5經(jīng)濟(jì)效益分析無論是網(wǎng)級還是項(xiàng)目級的路面管理系統(tǒng)，都需要應(yīng)用工程經(jīng)濟(jì)原理，分析每一個(gè)項(xiàng)目或每一項(xiàng)對策方案所需的各項(xiàng)費(fèi)用，并將它和其它項(xiàng)目或?qū)Σ叻桨杆璧馁M(fèi)用作比較。網(wǎng)級系統(tǒng)：分析和比較所有可能的項(xiàng)目，確定各個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性，做出有關(guān)項(xiàng)目選擇和計(jì)劃安排方面的管理決策。項(xiàng)目級系統(tǒng)：針對已論證確定經(jīng)濟(jì)可行的項(xiàng)目，分析比較能滿足項(xiàng)目總要求的各個(gè)對策方案，以得到經(jīng)濟(jì)效果最佳的方案。項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析的目的

選擇費(fèi)用－效益最佳的方案，使決策能以可靠的經(jīng)濟(jì)分析作為基礎(chǔ)，各項(xiàng)資源得到最有效的利用。并根據(jù)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的原理，在進(jìn)行路面經(jīng)濟(jì)分析時(shí)需要建立各種不同的可選方案，計(jì)算實(shí)施這些方案所需要的費(fèi)用及帶來的效益。

初期建設(shè)費(fèi)是施工準(zhǔn)備、土石工程、路面鋪裝、橋梁和排水結(jié)構(gòu)物及管理費(fèi)用的總和。施工準(zhǔn)備費(fèi)用包括清場和鏟除表土所需要的開支。土工工程費(fèi)受地形和道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)影響，主要包括開挖、運(yùn)土和壓實(shí)等費(fèi)用。路面鋪裝費(fèi)與路面材料質(zhì)量、層數(shù)、層厚、路面寬度有關(guān)。橋梁和排水結(jié)構(gòu)物在道路施工中所占比例常常很大，費(fèi)用的大小取決于橋梁多少及規(guī)模。管理費(fèi)用通常指上述項(xiàng)目以外的其它所有費(fèi)用，如工棚、通勤及承包利潤等。5.1費(fèi)用與效益分析

后期大中修養(yǎng)護(hù)費(fèi)取決于養(yǎng)護(hù)工程量大小。養(yǎng)護(hù)工程量取決于交通量、道路養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等因素。

通常大修項(xiàng)目是以加強(qiáng)路面強(qiáng)度（補(bǔ)強(qiáng)）為目的的養(yǎng)護(hù)。新鋪路面一般包括面層和具有足夠強(qiáng)度的基層，費(fèi)用大小取決于交通量、道路等級及材料價(jià)格。

中修養(yǎng)護(hù)是以恢復(fù)路面表面狀況為目的的措施，不涉及強(qiáng)度問題。中修養(yǎng)護(hù)的厚度取決于道路等級、交通量大小及路面破損程度。

日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)包括為路面補(bǔ)坑洞，除擁包、除草、油漆路標(biāo)，修復(fù)水毀路段所列開支。有時(shí)人工工資特別是臨時(shí)工人的工資也由日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用中開支。道路使用者費(fèi)車輛運(yùn)營費(fèi)用道路使用者費(fèi)用（用戶費(fèi)用）行駛時(shí)間費(fèi)用事故費(fèi)用在道路壽命周期費(fèi)用中，道路使用者費(fèi)用有時(shí)可占有90％的比例。最近的研究中，有學(xué)者把汽車排氣和交通噪聲也列入使用者費(fèi)用研究。車輛運(yùn)營費(fèi)（OVC）：道路使用費(fèi)用中的最大組成部分）車輛在道路上行駛過程中各項(xiàng)資源消耗所支出的費(fèi)用。一般包括如下項(xiàng)目：油耗費(fèi)用輪胎費(fèi)用配建費(fèi)用維修費(fèi)用車組人員費(fèi)用潤滑油費(fèi)用車輛折舊費(fèi)用管理費(fèi)用圖5-1不同國家的運(yùn)營費(fèi)組成不同國家有不同的VOC組成，圖5-1是對肯尼亞、加勒比、巴西和印度VOC模型的分析結(jié)果。從圖中可以看出，在肯尼亞、加勒比的VOC中，配件和油耗分別占有約為60%和15%的比例。在印度的VOC中，油耗占有最大的比例（45%），配件為15%。油耗和配件在巴西的VOC中都占有較高的比例，分別是32%和42%。由此看出，盡管VOC由多個(gè)項(xiàng)目組成，但油耗和配件兩項(xiàng)所占都超過60%。表5-1是我國交通部的統(tǒng)計(jì)資料，油耗、維修和管理費(fèi)用在VOC中占有最大的比重。在VOC中只有油耗可以被精確地預(yù)測。經(jīng)濟(jì)分析中多通過油耗來估計(jì)VOC值。年度人工油耗輪胎折舊管理19741985199019935.877.0910.4412.4729.4224.8826.6732.369.395.327.124.9125.3620.8127.0021.1725.0035.0519.4718.55表5-1

我國車輛運(yùn)營費(fèi)用組成行程時(shí)間費(fèi)：路程上的行駛時(shí)間乘以單位時(shí)間的價(jià)值。它是車速、運(yùn)行距離和單位時(shí)間價(jià)值的函數(shù)。車速是道路幾何因素、道路平整度、路面寬度和交通量的函數(shù)。由于車速能被精確地估計(jì)出來，因此給定單位時(shí)間價(jià)值就可以得出行駛時(shí)間費(fèi)用。事故費(fèi)：因交通事故而支出的費(fèi)用，以事故率乘以每個(gè)事故的平均費(fèi)用計(jì)算。間接費(fèi)：除了道路及道路使用者費(fèi)用外，經(jīng)濟(jì)分析時(shí)還有其它非直接的費(fèi)用應(yīng)該考慮。包括環(huán)境破壞和振動等因素施加于道路周邊居民的影響效果。對這部分費(fèi)用，由于缺少成熟的計(jì)算方法，在路面管理系統(tǒng)中常被忽略不計(jì)。道路條件的改善會產(chǎn)生直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益。在直接經(jīng)濟(jì)效益中，最常見的是VOC減少、行程時(shí)間節(jié)約、事故率降低及舒適度提高。間接效益是最近被關(guān)注的主要問題之一。由于缺少成熟的理論和方法計(jì)算間接效益，路面管理系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析中一般不考慮這部分效益?，F(xiàn)代研究成果提供了足夠的技術(shù)來預(yù)測道路工程的直接經(jīng)濟(jì)效益。5.1.2

效益5.2

經(jīng)濟(jì)分析方法與指標(biāo)工程經(jīng)濟(jì)分析方法多種多樣，交通部在《公路建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)辦法》中采用了三種方法。路面管理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)分析方法可以采用以下6類方法。年度等額費(fèi)用法；凈現(xiàn)值法；收益率法；效益費(fèi)用比法；費(fèi)用效果法；壽命周期法。分析期，進(jìn)行方案比較的時(shí)間段。分析期應(yīng)足夠長，以便把預(yù)期未來可能發(fā)生影響分析結(jié)果的主要費(fèi)用都考慮在內(nèi)。新建路面項(xiàng)目，建議分析期采用25～40年。水泥混凝土路面，40年。路面改建項(xiàng)目，15～25年。通常將施工期的最后一年確定為分析期的零年（0年），隨后各年相繼為1年、2年等。分析期內(nèi)的改建措施如采用分階段施工，施工期達(dá)4～5年時(shí)，宜按不同階段分為幾個(gè)改建項(xiàng)目。分析期內(nèi)發(fā)生在不同時(shí)間的費(fèi)用和效益，要轉(zhuǎn)換為現(xiàn)在的費(fèi)用和效益，以便于在共同的基礎(chǔ)上進(jìn)行比較。轉(zhuǎn)換通過現(xiàn)值系數(shù)進(jìn)行，它是貼現(xiàn)率和時(shí)間段的函數(shù)。可選用多種分析方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，比較各種方法的分析結(jié)果。由于分析者對于不同的分析方法有著自的偏好，目前尚無可接受的統(tǒng)一選擇方法，選擇時(shí)多考慮下面幾點(diǎn)：（1）初期修建費(fèi)與后期支出費(fèi)用相比的重要性：許多公路部門往往最關(guān)心的是初期投資，盡管經(jīng)濟(jì)分析表明，初期投資低的方案會造成今后出現(xiàn)過量的支出，決策人仍可能考慮選用初期修建費(fèi)低的方案，特別是當(dāng)他們難以預(yù)計(jì)今后的。（2）哪種分析方法最容易被決策人理解和接受：如果某公路部門多年來習(xí)慣于使用效益－費(fèi)用比法，對應(yīng)用這種方法分析的結(jié)果有較好的領(lǐng)會和掌握，那么盡管這不是最好的方法，要想換成其它更好的方法不僅困難，而且要花費(fèi)較長的熟悉時(shí)間。（3）經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果用于網(wǎng)級還是項(xiàng)目級決策

對于網(wǎng)級系統(tǒng)來說，管理部門可以用收益率法對整個(gè)路網(wǎng)的投資效益進(jìn)行分析；而對于項(xiàng)目級系統(tǒng)，決策人員則可采用凈現(xiàn)值法選擇項(xiàng)目方案。（4）經(jīng)濟(jì)分析中是否包括效益

任何分析如果不考慮各方案或項(xiàng)目在效益上的差別，那么這種分析基本上是不完善的。然而，對于路面來說，效益有時(shí)很難準(zhǔn)確估算，這時(shí)往往假設(shè)各方案或項(xiàng)目具有相同的效益，而采用凈現(xiàn)值法或年費(fèi)用法分析。6路面養(yǎng)護(hù)決策

路面管理系統(tǒng)是集系統(tǒng)工程、工程經(jīng)濟(jì)、預(yù)測理論、公路養(yǎng)護(hù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)。一般情況下，路面管理系統(tǒng)應(yīng)對以下問題做出評估：★不同養(yǎng)護(hù)政策將得到怎樣不同的養(yǎng)護(hù)結(jié)果；★要保證某種路況水平需要投入多少資金；★在一定的預(yù)算條件下，應(yīng)在何時(shí)采取何種養(yǎng)護(hù)措施。6.1

路面養(yǎng)護(hù)決策過程決策，根據(jù)系統(tǒng)所提供的各種信息，對上述問題進(jìn)行分析、選擇方案、合理分配有限養(yǎng)護(hù)資金，確定最佳養(yǎng)護(hù)對策和實(shí)施時(shí)間的過程。決策是一種系統(tǒng)方法或過程，它通過對系統(tǒng)當(dāng)前所處狀態(tài)的評估和未來發(fā)展的分析，判斷、選擇恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)對策，以最大限度地滿足系統(tǒng)的要求。路面管理系統(tǒng)需要決策的是路面養(yǎng)護(hù)、大中修和改建的策略、計(jì)劃和資金分配。路面養(yǎng)護(hù)決策以路面使用性能為主要依據(jù)，一個(gè)良好的性能預(yù)測模型是合理決策的基礎(chǔ)。路面養(yǎng)護(hù)決策又與路面使用性能預(yù)測模型密切相關(guān)。只有在路面使用性能達(dá)到某一預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，才能考慮與之相適應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施；而所采取的養(yǎng)護(hù)措施一經(jīng)實(shí)施，路面的使用性能及其變化又將直接影響到下一次養(yǎng)護(hù)決策。不同層次的路面管理系統(tǒng)對決策有不同的要求。網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)，在給定的限制條件下，進(jìn)行資金分配方案的分析，選擇最為經(jīng)濟(jì)有效的方案，合理地分配和使用有限的資金資源，并最大限度地滿足系統(tǒng)的要求。項(xiàng)目級路面管理系統(tǒng)，當(dāng)前年度計(jì)劃內(nèi)，利用網(wǎng)級系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果，對養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目做進(jìn)一步詳細(xì)分析，最終選定年度內(nèi)的工程項(xiàng)目，確定達(dá)到網(wǎng)級目標(biāo)為最終目的的年度計(jì)劃安排。決策是路面管理系統(tǒng)的核心組成部分，決策模型的合理與否是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，涉及到系統(tǒng)工程、道路工程和經(jīng)濟(jì)分析等多種學(xué)科。決策時(shí)需考慮的因素:道路建筑材料、設(shè)計(jì)水平、施工技術(shù)道路等級、交通構(gòu)成不同路面的性能評價(jià)及性能預(yù)測養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和資金預(yù)算水平、地區(qū)養(yǎng)護(hù)政策決策過程:

需求分析養(yǎng)護(hù)對策選擇工程項(xiàng)目比較需求項(xiàng)目調(diào)整確定有養(yǎng)護(hù)需求的項(xiàng)目是養(yǎng)護(hù)決策過程第一步。判斷一個(gè)路段是否需要養(yǎng)護(hù)主要取決于路表面病害的大小及嚴(yán)重程度。為增加決策的客觀性，保證決策結(jié)果的合理性，在初步確定需處治的路段后，應(yīng)對這些路段進(jìn)行路面強(qiáng)度等檢測。根據(jù)檢測的結(jié)果，依據(jù)一定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，通過綜合分析為各個(gè)路段選擇最佳的處治措施。這種決策方法在一定程度上保證了優(yōu)化決策的一致性和一貫性，其更全面地考慮了路面性能，增強(qiáng)了決策的可靠性。6.2養(yǎng)護(hù)需求項(xiàng)目選擇這種以經(jīng)驗(yàn)判斷為主要依據(jù)的方法適合于確定最近一、二年的需求項(xiàng)目，并有較高的可靠性。但這種方法沒有對所有的路段進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和客觀分析，項(xiàng)目確定主要依靠實(shí)地工程師的經(jīng)驗(yàn)而不可避免地會因工程師之間實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的不同造成判斷結(jié)果的差異。如果實(shí)地工程師的經(jīng)驗(yàn)豐富，判斷正確，其結(jié)果就較合理，否則難以保證決策的準(zhǔn)確性和合理性。該方法客觀、可靠，具有較高的可比性。其決策結(jié)果不會隨工程師經(jīng)驗(yàn)的差異而出現(xiàn)較大的變化。但其對數(shù)據(jù)的可靠性有更高要求，同時(shí)還需要建立合理的性能預(yù)測模型。預(yù)測模型中沒有考慮實(shí)地環(huán)境等難以量化的因素，在確定最低可接受水平時(shí)，初步確定需求項(xiàng)目后，仍需通過實(shí)地調(diào)查和檢測后，最后確定需求項(xiàng)目。這樣可較好地解決數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。決策樹是以樹結(jié)構(gòu)的形式，以道路等級、路況等各種影響決策的因素為依據(jù)，不斷對路網(wǎng)進(jìn)行分枝、細(xì)化，并綜合考慮各種組合條件，在各個(gè)分枝的枝末，給出各種組合條件限制下的項(xiàng)目可能處治對策。6.2.1

決策樹6.2.2

工程經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法初步確定養(yǎng)護(hù)需求項(xiàng)目即需要進(jìn)行處治路段后，就應(yīng)為各個(gè)需求路段選擇合適的處治措施。目前世界上許多國家的公路管理機(jī)構(gòu)都采用工程經(jīng)濟(jì)評價(jià)的方法來進(jìn)行項(xiàng)目比選。目前常用的工程經(jīng)濟(jì)評價(jià)的方法主要有：年度等額費(fèi)用法現(xiàn)值法（包括費(fèi)用現(xiàn)值、效益現(xiàn)值以及兩者之差，又稱凈現(xiàn)值）投資回收率法效益費(fèi)用比法費(fèi)用-效果分析法路面管理系統(tǒng)中，凈現(xiàn)值、費(fèi)用效益分析和費(fèi)用-效果分析等方法應(yīng)用較多。

排序目前是世界各國的路面管理系統(tǒng)普遍采用的一個(gè)重要方法。

排序過程：初步確定養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目和時(shí)間后，考慮資金等約束條件，并根據(jù)路況、資金等數(shù)據(jù)計(jì)算出一定排序指標(biāo)（如路況指標(biāo)、凈現(xiàn)值或效益費(fèi)用比等）作為項(xiàng)目比較的依據(jù)。然后，依排序指標(biāo)對所有需求項(xiàng)目進(jìn)行排列。一年或多年的項(xiàng)目選擇決策應(yīng)根據(jù)整個(gè)排列次序進(jìn)行。

6.3

排序方法根據(jù)需求分析方法不同排序方法可分為以下幾類:確定目標(biāo)排序模型，采用多種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對項(xiàng)目進(jìn)行綜合排序后，對項(xiàng)目的處治對策進(jìn)行選擇，再對各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行排序。可變目標(biāo)排序模型，采用多種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如初始費(fèi)用、凈現(xiàn)值(NPV)和效益費(fèi)用比等對項(xiàng)目進(jìn)行綜合排序，再對各個(gè)路段的不同處治對策和不同時(shí)間組合進(jìn)行排序選擇多目標(biāo)排序，可克服單一目標(biāo)的局限性優(yōu)先排序，將路況數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成有一定數(shù)值范圍的指數(shù)，按照路面類型、交通量、道路等級和其它相關(guān)特性進(jìn)行分類，并按該指數(shù)對所有的路段進(jìn)行排序不同的地區(qū)根據(jù)各自的具體情況和需要，可能采用不同的排序標(biāo)準(zhǔn)。若將抗滑系數(shù)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和幾何線型等指標(biāo)引入，則構(gòu)成了更復(fù)雜的排序標(biāo)準(zhǔn)。世界各國目前應(yīng)用得較為普遍的排序指標(biāo)主要有：路面行駛質(zhì)量或路面平整度；路面病害；交通量：年均日交通量(AADT)或等效軸載數(shù)量；經(jīng)濟(jì)因素：包括凈現(xiàn)值(NPV)、效益-費(fèi)用比、費(fèi)用-效果比道路等級；事故率：特別是在考慮與安全相關(guān)的處治措施時(shí)；抗滑系數(shù)：在考慮與安全相關(guān)的處治措施時(shí)，抗滑系數(shù)是主要因素；幾何線形：某些公路機(jī)構(gòu)在選擇處治措施時(shí)考慮可能引起安全問題的幾何線形缺陷，并在養(yǎng)護(hù)中給予修正。典型的幾何線形缺陷有：窄構(gòu)造物的個(gè)數(shù)、路肩寬度、標(biāo)準(zhǔn)以下的停車視距數(shù)量、車道寬度和標(biāo)準(zhǔn)以下的曲線數(shù)；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；工程經(jīng)驗(yàn)判斷；路齡：多通過測量路面性能保持在可接受水平以上的時(shí)間引入路齡的影響；地理位置：對處于重要位置的路段如工業(yè)區(qū)等給予較高的優(yōu)先權(quán)。以上排序指數(shù)應(yīng)用得最多的組合是：根據(jù)病害排序根據(jù)病害和交通量排序根據(jù)初始費(fèi)用排序根據(jù)凈現(xiàn)值(NPV)排序根據(jù)效益費(fèi)用比或其它工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)排序以上5種排序方法中，前兩種直接采用路面使用性能指標(biāo)進(jìn)行排序，在項(xiàng)目內(nèi)選擇養(yǎng)護(hù)措施時(shí)，可采取任何選擇標(biāo)準(zhǔn)。后三種方法選擇某種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行排序，則必須保證路段養(yǎng)護(hù)措施的選擇標(biāo)準(zhǔn)與其保持一致。6.4

優(yōu)化決策模型及方法優(yōu)化決策主要目的：確定整個(gè)規(guī)劃期內(nèi)的最優(yōu)養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。路面管理系統(tǒng)中的最優(yōu)：

系統(tǒng)定義目標(biāo)的效益最大化或費(fèi)用最小化。路面管理系統(tǒng)的優(yōu)化決策過程可以是無約束的，也可以是在給定資金約束和期望路況約束下進(jìn)行。為尋求最優(yōu)計(jì)劃，優(yōu)化決策模型需要路面性能預(yù)測和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等模型的支持。目標(biāo)函數(shù)：目標(biāo)最大化或最小化的函數(shù)馬爾可夫決策過程馬爾可夫（Markov）決策過程的主要依據(jù)：假設(shè)路面性能只與當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，與路面如何到達(dá)該狀態(tài)無關(guān)。它承認(rèn)路面性能發(fā)展的不確定性，認(rèn)為路面以一定的概率向某一方向發(fā)展變化。馬樂可夫決策過程的主要由以下部分組成：狀態(tài)定義狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣養(yǎng)護(hù)改建對策處治費(fèi)用矩陣概率轉(zhuǎn)移矩陣描述了一年內(nèi)，從某一狀態(tài)向任意狀態(tài)發(fā)展的概率。初始狀態(tài)分布則表示了路網(wǎng)的初始狀態(tài)。馬爾可夫決策過程系統(tǒng)決策的對象是路面的各個(gè)狀態(tài)，系統(tǒng)所要進(jìn)行的決策就是如何處治各個(gè)狀態(tài)的路面，使其最大限度地滿足系統(tǒng)對目標(biāo)的要求。7路面管理系統(tǒng)

的建立和實(shí)施路面管理系統(tǒng)以路面管理為目的，運(yùn)用計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代管理科學(xué)等先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)管理的目標(biāo)。系統(tǒng)的核心在于研究如何在有限的資源（資金、勞動力、材料、能源等）下以最低的消耗，提供并維持路面在預(yù)定的使用期內(nèi)具