摘 要
高速公路养护管理系统由数据库、路面使用性能评价模型、路面使用性能预测模型、养护维修对策模型等内容组成。路面管理系统(PMS)是一种科学的管理方式和辅助决策工具,能够有效改变传统的经验决策模式,发挥路面资源的最佳效益,保证路面管理决策的系统化、科学化和现代化。作为PMS的一个子系统,路面养护管理系统(PMMS)决策的关键是有效利用养护资金,使路面处于最佳服务水平或产生最大经济效益。随着我国高速公路建设的发展和高速公路网的逐渐形成,高速公路的养护管理问题显得越发突出和重要。由于目前我国尚缺乏统一的高速公路养护技术标准和规范,而且各地的高速公路养护管理模式都有所不同,因此本文的研究对高速公路自身和区域社会经济的可持续发展都具有重要的理论意义,对高速公路主管部门和具体养护部门的管理决策工作有积极的现实意义。 本文针对我国高速公路路面养护管理的现状,以省级范围的高速公路网级路面养护管理决策问题为研究对象,在路面使用性能评价和预测的基础上,构建了高速公路网级路面养护管理系统决策优化研究的主要框架,建立了路面养护资金分配优化模型,讨论了模型的求解算法。
关键词：PMS，路面管理系统，使用性能评价，使用性能，预估对策分析
Abstract
Pavement Management System (PMS) is a kind of scientific management mode and a tool for assistant decision. It is distinct from the traditional decision mode that depends on human experience. So PMS is of benefit to the systematism scientificity and modernization of the pavement management decision, and good for making best use of the pavement resource. Pavement Maintenance Management System (PMMS) is one of the subsystems of PMS．The pavement performance prediction including both the existing road condition and road age is presented , the prediction of pavement performance will be more quick and accurate. The maintenance decision and economic analysis method of high grade highway are discussed .The improved excellent-inferior coefficient method is presented which utilizes fully the expert's knowledge, the error is reduced and the maintenance decision obtained is more reasonable .The computer aided maintenance decision system of Expressway Pavement Management is developed. The databases of the expressway information are established, then the system evaluates the pavement performance automatically and recommends the maintenance scheme by expert knowledge. The establishment and the execution of the maintenance management system improve the mode of application management and maintenance management of high grade highway in Jiangsu Province and establish the development base of future network system management of high grade highway.
Key words：PMS, pavement management system, performance evaluation, performance prediction, analysis of countermeasure
目 录
1.引 言 ................................................................................................................................. 1
2．高速公路路面养护管理系统的概论 ............................................................................. 1
2.1路面养护管理系统的历史和发展 ........................................................................ 1
2.2高速公路管理系统在国内的开发和应用情况 .................................................... 2
2.3应用前景及效益分析 ............................................................................................ 2
3．高速公路路面养护管理系统的基本理论知识 ............................................................. 3
3.1路面管理系统的定义 ............................................................................................ 3
3.2路面管理系统的组成和结构 ................................................................................ 3
3.3简单介绍广东省高速公路路面养护管理系统的组成 ........................................ 4
3.3.1数据管理系统 ............................................................................................ 4
3.3.2 模型管理系统 ........................................................................................... 5
3.3.3前方图像管理系统 .................................................................................... 5
3.3.4 高速公路地理信息系统 ........................................................................... 6
3.3.5 路面养护决策系统 ................................................................................... 6
3.3.6 日常养护管理系统 ................................................................................... 6
4．路面状况调查 ................................................................................................................. 7
4.1平整度调查 ............................................................................................................ 7
4.2路面损坏状况调查 ................................................................................................ 7
4.3结构承载力能力调查 ............................................................................................ 9
4.4抗滑性能调查 ........................................................................................................ 9
4.5车辙调查 .............................................................................................................. 10
5.数据库管理系统 ............................................................................................................. 10
5.1数据库的作用 ...................................................................................................... 10
5.2数据库分类 .......................................................................................................... 11
6．高速公路路面养护决策与管理需求 ........................................................................... 12
6.1路面使用状况评价 .............................................................................................. 12
6.2路面养护需求分析(指定养护标准) .................................................................. 13
6.3路面养护需求分析（指定道路服务水平） ...................................................... 14
6.4养护预算分配 ...................................................................................................... 14
6.5投资水平与道路状况分析 .................................................................................. 14
6.6道路养护计划编制（一年） .............................................................................. 14
6.7道路养护规划编制（多年） .............................................................................. 14
7．沥青路面养护管理系统 ............................................................................................... 14
7.1沥青路面损坏与评价 .......................................................................................... 14
7.2.路面使用性能预测 ............................................................................................. 14
7.3.维修养护对策 ..................................................................................................... 14
7.4抗滑处理 .............................................................................................................. 15
7.5改建对策 .............................................................................................................. 15
7.6专项养护 .............................................................................................................. 15
8．水泥混凝土路面管理系统 ........................................................................................... 15
9．总结 ............................................................................................................................... 17
参考文献 ............................................................................................................................. 18
致 谢 ............................................................................................................................... 19
1.引 言
随着我省高速公路建设事业的迅猛发展，高速公路养护管理日益重要。如何利用现代科技的手段管理好、养护好高速公路，使之能发挥出更大的效益，更好的为经济建设服务，已是摆在我省高速公路管理决策者面前的重要课题。国民经济的高速发展，道路交通量日益增大，车辆大型化且严重超载，使公路路面面临严峻考验。许多高等级公路沥青路面建成后通车不久，便发生较为严重的早期破损现象。路面的破损对车辆行驶速度、燃油消耗、行车舒适、交通安全、环境保护以及路面承载力等造成较大的影响，因此路面的维修养护就成为保证其服务质量和延长使用寿命的重要手段。对路面进行预防性、经常性、及时性、周期性的养护维修，使其保持平整完好、横坡适度、排水畅通，并具有足够的强度和抗滑性能，从而达到高等级公路路面养护的质量标准，以适应交通运输快速发展的需要为实现高速公路的经常性、及时性和超前性养护，规范养护管理工作，高速公路养护管理中心需要利用先进的、科学的管理工具，做到及时、准确地掌握道路目前状况，快速查询道路原始技术档案及养护维修资料，并能及时上报、决策，快速做出反应，逐步形成一支高素质的专业化养护管理队伍，以实现高速公路养护管理规范化、标准化、科学化。为此，建立由计算机管理的各项公路结构设施功能的评价与决策系统，采用较先进的计算机多媒体技术，定期采集数据，输入数据库，便于方便快捷的查询和统计分析，生成规范的上报报表及时上报，并能使用专家系统，提供最佳养护维修方案，编制养护计划报告书已势在必行。 2高速公路路面养护管理系统的概论
2.1路面养护管理系统的历史和发展
路面养护管理系统是近20年在公路界出现的一个新的领域。它运用现代管理科学的理论，系统分析的方法和计算机运算手段，为管理部门提供科学的分析工具和方法，使有限的资源实现最佳配置，提供足够服务水平的路面。经过20余年的发展，路面养护管理系统已从一个概念变为在许多国家运转的系统，成为路面养护中一个受欢迎的现代化辅助决策工具。
路面养护管理系统的研究起源于美国和加拿大，1971年首次出现了路面养护管理系统PMS的术语。70年代后期，美国和加拿大德育多州和省相继建立和实施网级路面养护管理系统，到80年代中期，大约有35个州和省已建成或基本建成路面养
护管理系统。其中，较为有代表的有美国加利福尼亚州1978年建成的公财政规划用的网级路面养护管理系统，亚利桑那州1980年建成的军事机场和城市道路管理系统PAVER,加拿大阿尔伯达省1983年建立的路面信息和优先排序系统PIPPS，以及1987年建成的城市路面养护管理系统级英国运输和道路研究会的公路养护评价系统CHART.目前，路面养护管理系统的理论和方法已近成熟。我国路面养护管理系统的研究始于1984年，1985年首先在辽宁营口地区移植了英国的沥青路年养护管理系统。尔后，北京，广东，河北，山东，河南，云南和江西等省市的公路部门相继建立了省市级或地区级沥青路面养护管理系统。经过“攻关工作，我国路面养护管理系统的理论水平已接近或达到发达国家水平。但在使用上，尚有大量工作有待进行，这包括提高认识，改善数据采集手段，投资上予以倾斜等。
2.2高速公路管理系统在国内的开发和应用情况
在经历了大规模的高速公路建设之后，随之而来的是任务繁重的公路养护和管理。由于高速公路在建设方式，管理体制，公路质量，车流速度，交通流量和交通组成等各方面都不同于一般公路，公路养护和管理的传统概念将适应时代的要求而的到发展，手段和内容要求更新。因此，在大规模的公路管理和养护时代到来之际，建立“高速公路养护管理系统”（pavement mangagement system for expressway）,加速公路管理现代化建设具有重要的实现意义.
目前，已经或正准备应用系统的省市（区）有广东，湖南，河北，黑龙江，辽宁，新疆，福建和山东等。由于不同的省市对高速公路路面管理系统有不同的要求，因此系统组成差别很大。例如湖南开发的是网络系统，广东增加了日常养护专家系统。
2.3应用前景及效益分析
高速公路的特点及高速公路建设的规范化程度，决定了未来高速公路在管理和养护中，对管理数据化，检测标准化，养护规范化和决策科学化的要求。高速公路管理系统的应用将在很大程度上促进高速公路管理的科学进步，加快公路管理现代化建设的步伐。系统的应用体现在社会和经济方面的好处（效益），主要包括：
1、由于决策科学，提高了公路管理部门的资金使用率。
2、充分利用有限的养护资金，提高路网的使用质量，降低车辆损耗和油耗，提高车辆行驶速度和行驶舒适性（即所谓的社会效益）。国内外研究证明，这部分费用的节省，将远远高于公路养护投资的直接效益。
3、提高了公路部门职工的科学管理水平，促进了公路行业的现代化建设。
3高速公路路面养护管理系统的基本理论知识
3.1路面管理系统的定义
路面管理系统是指最有效的利用现有的各种资金，使得公路网中的路面处于最佳的服务水平或产生的经济效益最大。路面养护管理系统既于路面设计和施工有区别，也与传统的公路管理不同。他是终合运用 路面专业知识，用系统工程科学广利地方法 ，借助计算机手段来处理与路面养护活动有关的问题。
3.2路面管理系统的组成和结构
按不同的管理层次，路面养护管理系统可以分为网级路面养护管理系统和项目级路面养护管理系统。网级路面养护管理系统，包括一个区域的公路网或一大批工程项目，是高速公路网的宏观分析系统。其作用是制定养护方针，确定分配方案，分析费用需求，确定项目优先顺序，为管理部门在进行关键性行政决策时提供依据。网级路面管理系统的服务对象为省级高速公路管理部门，系统的组成要素见图3-1.
项目及路面养护管理系统是通过对一个或一组项目进行路面评价，优先顺序，悬着处治方法和分析费用寿命期，制定具体的路面养护计划，为管理部门对某一个工程项目进行及时决策时提供对策，宜选用费用效果最佳的方案。项目及路面管理系统的服务对象为省级高速公路管理部门及其下辖的高速公路管理单位。
网级路面管理系统的目标是要对一大批工程项目或整个公路网作出决策，主要内容有安排路面养护计划资金的分配，路面养护的规划等;项目级路面管理系统是跟据网级路面管理系统的决策为个别工程项目提出的费用和使用性能目标以及养护计划和改建计划，对该项目作出比较专门的技术管理决策，主要内容又在限制条件下，应先用那些方法可使效益最佳或费用最低。
就一般情况而言，科学的路面养护管理系统，可以为管理决策者解决如下的问题：
1、路网中现有路面的使用性能及服务水平如何；
2、在一定养护资金限制下，优先安排哪些路段进行养护可产生较大的经济效益；
3、不同的投资水平下路网的状况如何；
4、在现有的路面状况下，本年度和中长期养护计划的安排。
这些问题的解决可以为公路养护部门提供最优决策的参考依据。
路面养护管理系统的结构特点是利用路面调查数据，对路面进行定量评价、预测、效益分析、优先排序、优化决策、输出对策。每一步都以前一步分析结果为基础，增
加新的分析而组成，各步相互独立，层层相加，因此，可以采用模块结构分段建立和实施。每一个模块相当于一个可区分的发展阶段，有独立的分析结构输出，可独立的交付使用。一次建立和应用各个模块，可是系统不断扩大其功能，达到不同的发展阶段，知道形成一个完整的路面管理系统。路面养护管理系统的结构如表3-4所示 路面养护管理系统模块结构 表3-4
根据广东省高速公路路况的实际情况，路面管理系统如下部分构成:
1、数据管理系统；
2、模型管理系统；
3、前方图像管理系统；
4、地理信息管理系统；
5、养护决策管理系统；
6、日常养护管理系统。
3.3.1数据管理系统
高速公路数据管理系统主要对如下数据内容进行管理：
1、道路建设概况；
2、高速公路去见基本信息，如桩号、长度、宽度；
3、平面曲线组成，如弯道起点、半径大小、曲线长度等；
4、竖曲线组成；
5、路面破损；
6、道路平整度；
7、路面结构强度（沥青路面）；
8、交通量及组成；
9、道路环境数据；
10、路面结构和强度；
11、路面养护方案，如材料、厚度、价格等。
3.3.2 模型管理系统
在路面管理系统中，有大量的模型及参数需要经常性的被修改或标定，以便适应不同条件和状况。模型和参数的个性变更通过模型参数管理系统完成。参数数据库包括如下主要数据：
1、车辆特征；
2、交通量换算系数；
3、路面性能评价模型
（1）路面破碎率换算系数；
（2）PCI评价模型；
（3）PSSI评价模型；
（4）PQI评价模型；
（5）RDI评价模型。
4、路面使用性能预测模型
（1）PCI预测模型；
（2）PSSI预测模型；
（3）PQI预测模型；
（4）RDI预测模型。
5、评价标准；
6、材料单价；
7、标定方程；
8、决策模型。
3.3.3前方图像管理系统
用于管理高速公路的前方图像。这些图像包括不可数字化的沿线植树、建筑及路
面总体状况等。
3.3.4 高速公路地理信息系统
建立地理信息系统与高速公路数据库的关系，将数据和决策结果通过数字地图（如1：250000）的友好界面进行分析、统计、汇总、显示。这些数据可包括从动态到静态的所有数据，例如交通量分布、路面破损分析、养护计划、路面结构等。
3.3.5 路面养护决策系统
为了保持高速公路良好的服务性能，充分发挥高速公路快速和舒适的特点，公路部门要经常地投入养护资金，同时充分的利用给定的养护资金，从技术和经济上对公路养护的各个可行方案进行多方位的比较分析，寻求最佳的养护方案。如前所述，高速公路养护决策和管理的主要形式为：
1、路面使用状况评价；
2、路网养护需求分析（限制条件：养护标准）；
3、路网养护需求分析（限制条件：养护水平）；
4、养护预算优化分配；
5、投资水平与道路状况分析；
6、道路养护计划编制（一年）；
7、道路养护规划编制（多年）。
养护决策系统的功能就是通过对上述养护形式的分析，为养护管理部门提供决策的数据和依据。
3.3.6 日常养护管理系统
日常养护管理系统是养护公司日常路面养护维修工作的辅助管理和决策工具。它包括有以下几个子系统：
1、养护人员管理系统，包括有人员的自然状况，合同，劳动保险，各阶段的养护成果考核记录等;
2、按里程统计的路产和交通设施的数量、缺损和维修更换的记录；
3、排水及防护设施的位置，数量，损坏和维修的记录；
4、按月、季、年的养护用工、材料和设备使用的消耗记录和成本预测模型；
5、正常作业记录和恶劣天气（除雪）的养护工作记录。
4路面状况调查
路面调查是养护工作中一项常规内容，也是路面管理系统中数据采集的重要组成部分。通过路况调查进行动态数据采集，输入路面管理系统中，自动生成路面评价指标及各种表格。
路况调查分为：平整度调查、路面破损状况调查、结构承载力调查（沥青路面）、康华能力和车辙调查（沥青路面）。具体操作请参照《公路养护技术规范》（JTJ073-03），这里制作简单描述。
4.1平整度调查
路面平整度可定义为路面表面诱使行车车辆出现振动的高程变化。由于路面不平整而因其车辆振动，将对形势舒适性、路面损坏率、交通安全性、车辆磨损、燃油消耗等产生直接影响。特别是在高速公路上，平整度是度量路面使用性能的一项重要指标，这在世界各国已成为共识。造成路面不平整的原因是多种多样的，但主要有两种：一是施工过程中造成的不平整；另一个是路面使用过程中由于材料感温性及结构承载能力不住造成的过度变形所引起的。必须重视施工过程的平整度控制，否则只靠优质材料或加强结构是徒劳的。
路面平整度调查采用连续式多轮平整度仪进行调查，一般情况下，每年两次，第一次宜在春天，即在路面维修开始之前，调查路面的平整度现状，以便决定维修的安排。第二次宜在入冬前检测，数据作为养护结果记录在案。
4.2路面损坏状况调查
路面在使用过程中常发生各种各样的损害，损害不但影响路面的结构使用性能和结构承载力，也会影响路面使用性能。因此，根据损害发生的原因及程度，有针对性的采取维修改建措施，使路面养护管理系统的重要内容。
路面损坏的原因和表现形式是多种多样的，不同的调查者可能会对同一处同种损坏判别为不同的损坏类型，或富于不同的名称，这给路面养护管理系统中相应数据文件的生成及养护对策的确定造成极大困难。因此，必须根据损坏的形态、特征和原因，对各种损坏进行统一分类。目前对于沥青混凝土路面的损坏分类分别示表4-1和表4-2。路面损坏状况调查，目前仍采用人工调查的方式，由于调查的工作量大，一般一年进行一次，常安排在春季进行。调查的方法采用人工素描的发方式，将裂缝、破损、缺陷的形状描于一定比例的图上，并注明数量，再以每公里为单位进行统计和评
价。
沥青混凝土路面损坏类型 表4-1
水泥混凝土路面损坏类型 表4-2
路面结构既是一个功能体，又是一个结构体。路面结构具有足够承载能力是它作为结构体的前提，路面实现预定功能的基础。因此，结构实际承载能力不但是路面结构设计的主要内容，也是确定路面养护管理对策的主要依据。
目前，路面结构承载能力调查可分为无损检测和破损检测两类。破损检测是从结构层内钻取试件，在室内进行物理力学性质实验，确定各项技术参数，通过适宜的路面力学分析确定结构承载力，这是一种辅助方法。无损检测主要是测定路面的最大弯沉和最大弯沉盆，已确定结构承载力，这是路面养护管理系统中常用的方法。
4.4抗滑性能调查
抗滑性能是影响行车安全的主要路面因素。抗滑性能可分为路面抗滑能力和出现水面漂滑的可能性两方面。路面抗滑能力是指轮胎手制动时沿路表面滑移所产生的力，主要手路面表面特性的影响。可通过选择集料，调整级配，增加构造深度来增加抗滑能力。一般的，当路面积滞的水达5mm以上，而行车速度又较高时可出现漂滑现象。由于高速公路行车速度较高，一般路表面透水不良，所以，雨天极易发生漂滑现象。改善路表排水能力是解决问题的根本出路。目前，国内采用的透水表层见有排水与抗旱功能，是值得重视的发展方向。抗滑性能调整常采用提式摩擦仪通过摩擦系数的检测来得到。而抗漂滑的指标则通过路表面构造深度的检测来完成。摩擦系数的指标和构造深度都可以在秋季进行。
4.5车辙调查
车辙是沥青混凝土路面在重载渠化交通下发生的一种损坏形式。由于重载渠化交通是高速公路的交通特征，所以高速公路车辙文体比一般公路更为突出。在发达国家车辙是高速公路的主要损坏形式，因此在路面养护管理系统中，车辙座位影响路面使用性能的重要指标之一。车辙的检查，可以使用道路横断面仪来检测，并绘出横断面的图形，也可以采取水准仪式支持的方式来检测。检查的时间可以安排在秋季进行，以便安排第二年的维修。
5.数据库管理系统
5.1数据库的作用
路面管理系统是借助计算机技术进行路面养护评价、预测、分析和决策的计算机辅助决策系统，数据库是这一系统的基础。系统所需的各种路况数据以不同的方式采集后输入计算机，通过数据库加以处理和管理，为系统的网级及项目级决策提供所需的数据。图5-1以数据库为中心，描述了数据库与系统其它主要部分之间的相互关系 。
数据采集设备
数据转换其他应用系统基本路况路况评价路况预测优化决策资金分析......
模型参数管理网级管理项目级管理
出图
图5-1 数据库管理系统
从图5-1看出，数据库在路面管理系统中主要担负着如下的作用：
通过数据库转换接口与数据库采集设备相连接，将采集设备中的数据直接收入并存储于数据库中。
1、通过数据库管理模块接受并存储手工输入数据。
2、通过数据库通信接口，接受来自其他应用系统传送数据。 3、存储并管理系统的模型参数数据。
4、为网级和项目及系统提供数据。 5、通过结果输出模块和路网基本数据。
5.2数据库分类
路面管理系统中的数据库，依据其在系统中的作用主要分为三类：原始数据库、中间结果库和分析结果库。
原始数据库用于记录、存储系统的基本编码以及路况数据和资料；中间结果库用于存储系统在运行过程中产生的中间结果。这类库是系统内部应用的，在系统中为数不多，也没有用户界面；分析结果库用于存储系统所产生的分析和决策结果。
在CPMS中，原始数据库依据其存储数据的性质分为两类：静态数据库和动态数据库。
1、静态数据库 静态数据库是指所存储的数据保持相对稳定，一次采集和输入后，除特殊情况外基本保持不变，构成系统的基本数据编码。静态数据库主要包括：a.路线编码；b.政区编码c.养管单位编码；d.区间编码；e.路段编码。
2、动态数据库 动态数据库存储的数据是动态变化的，他必须根据路况的变化而定期的更新数据。严格地说，路况数据库每时每刻都在发生变化。考虑到这些数据的采集具有一定的周期性，因此在两次数据采集之间，尽管是记得路况可能已经产生了变化，但路面管理系统假设这期间路况状况是不变的。动态数据库主要包括：a.交通量数据；b.路面平整度数据；c.路面病害数据；d.路面弯沉数据；e.路面抗滑数据；f.处治历史数据等。
3、CPMS数据库关系 在CPMS数据库中，各数据库之间由于数据的相互调用，存在着一定的数据关系。这种关系决定了CPMS数据库在建立的过程中应有一定的先后次序。图5-2以CPMS Vn2.2为例给出了数据库的关系。
路线编码 政区编码 养管编码
图5-2 CPMS数据库关系
6 高速公路路面养护决策与管理需求
高速公路的养护管理包括多方面内容，其中一个重要组成部分是路基路面的养护管理。路基路面的管理需求来自于路面结构的自然破损、荷载疲劳损坏和偶发事件（洪水、事故）引起的破损。这些破损要求周期性或随时的路面养护和修补。在高速公路养护决策时将主要遇到如下问题：
1、路面使用状况评价
2、路网养护需求分析（限制条件：养护标准） 3、路网养护需求分析（限制条件：养护水平） 4、养护预算优化分配 5、投资水平与道路状况分析 6、道路养护计划编制（一年） 7、道路养护规划编制（多年）
6.1路面使用状况评价
本部分的主要功能是对高数公路路面养护状况进行客观的使用性能评价。评价内容包括（！）路面状况指数（PCI）；（2）行驶舒适性指数（RQI）；（3）路面结构强度指数（PSSI）；（4）车辙深度指数（PDI）、路面抗滑指数（RSI）和综合指数（PQI）。
支持路面状况的数据一般包括如下项目：路段编码，起点桩号，路段长度，路
面宽度，路面结构，修建年度，最后一次处治措施，最后一次处治年度，处治后的复合结构，所属政区，管理单位，养护公司，各种车型及交通量（AADT），小汽车交通量（PCSE），路面破损率，代表弯沉，国际平整度指数，抗滑系数和车辙深度。评价结果按路面性能指标统计，如表6-1所示。
路面性能统计表 表6-1a
表6-1b
路面养护需求分析养护标准的主要功能是在养护标准限制下，根据高速公路网的路面状况，进行路面养护的需求分析，确定未来一定年度内的路面大、中修和日常养护工作里或资金需求。
需求分析所要求的数据库一般包括如下项目：路段编码，起点桩号，路段长度，路面宽度，路面结构，修建年度，最后一次处治措施，最后一次处治年度，处治后的复合结构，所属政区，管理单位，养护公司，各种车型（6）交通量（AADT），小汽车交通量（PCSE），路面破损率，代表弯沉，国际平整度指数，抗滑系数，车辙深度。
需求分析结构主要包括各路段预测状况，第一次养护措施，第一次养护时间（10年内），第一次养护费用；第二次养护措施，第二次养护时间。第二次养护费用；第三次养护时间，第三次养护费用和养护总费用（如表6-3）。
需求分析结果统计（指定路线和养护工区） 表6-2
6.3路面养护需求分析（指定道路服务水平）
道路服务水平的主要功能是在指定的道路服务水平限制下，提供高速公路网的路面状况，进行路面养护的需求分析，确定未来一定年限内，把路面状况维持在要求的服务水平之上所需的最小道路养护预算和养护方案。
6.4养护预算分配
养护预算分配的主要功能是把确定的道路养护预算，以最经济的方式优化分配到指定的高速公路网上，确定高速公路的最佳路面养护方案。通过优化决策让决策者了解，在给定的预算条件下，路网在那些路段、在什么时候、用什么方法进行路面养护管理。
6.5投资水平与道路状况分析
通过道路投资水平和路面养护状况的关系，为决策者提供公路养护投资的选择方案。养护投资水平与道路养护状况分析的作用就是通过养护分析建立投资与路面状况的数学关系，这些关系可用于路面养护的辅助决策。
6.6道路养护计划编制（一年）
根据上述需求分析和优化分析结果，编制高速公路年度路面养护计划（一年）。
6.7道路养护规划编制（多年）
根据上述需求分析和优化分析结果，编制高速公路路面养护规划（5-10年）。
7沥青路面养护管理系统
7.1沥青路面损坏与评价
路面现有使用评价的内容包括：路面破损状况、平整度、强度及抗滑性能。
7.2.路面使用性能预测
根据交通部公路科学研究所的研究结果，认为可采用马尔科夫链预测模型即概率模型来预测沥青路面性能。对用作路况预测曲线有异常现象，如采用此种预测模型需进行修正。
7.3.维修养护对策
1、小修保养对策
路面状况指数（PCI）评为优、良，行驶质量指数（RQI）也评为优、良的路段，以日常养护为主，并对局部路面破损进行小修。
2、中修对策
路面状况指数（PCI）评价为中，或行驶质量指数（RQI）评价为中的路段，应进行中修罩面。
3、大修对策
对于强度不满足要求的路段（高速公路、SSI小于0.8）则应进行大修补强。
7.4抗滑处理
高速公路的路面行驶质量，路面破损状况和强度均满足要求，但抗滑能力不足（SFC
7.5改建对策
引路面不适应现有交通量或载重的需要，应提高现有路面的等级，或加宽等措施提高道路的通行能力。
7.6专项养护
因自然灾害致使路面遭受严重的损坏，可申请专款对路面进行修复。
8水泥混凝土路面管理系统
水泥混凝土路面评价方法与指标，水泥路面使用质量评价参见第二节。 对一定路况的路面，选择适合的修复对策是一件十分困难的事。根据不同的路况等级确定相应的养护和改建措施如下：
1、路况为优或良级状态，即PCI为70-100，采用小修、保养措施； 2、中级路况状态，即PCI为51-70，采用小修或中修措施； 3、路况很差时，PCI为31-50，采用中修或大修措施； 4、路况很差的路段，PCI
总结养护经验，各种损坏类型建议采用或修补措施列于表8-1
各种病害的养护或修补参考措施 表8-1
9总结
高速公路路面养护管理系统实现了远程网络实时管理及管理；提供了丰富的报表样式和打印工具，实现了数据断电保护技术，多路数据接口，系统规划合理、设计先进、功能强大、完整、可靠、操作简便、界面美观，为高速公路路面养护部门提供了科学的管理手段。
从我国高速公路的养护现状出发，指出目前应当建立适用的高速公路路面养护管理系统(MS-EMP)，提出了应区分不同的养护阶段建立相应的养护管理模型。 分析了MS-EMP的数据，结合管理需要划分了路面数据类别；并对数据管理中的重要技术问题——路段的划分方法，基于对系统处理思路的分析，从公路专业角度，建立了路段变长划分的模糊聚类方法，为减小系统数据冗余提供了理论支持。 评述了沥青路面现有的使用性能评价方法，阐明了单项及综合指标的不同作用；分析了高速公路沥青路面评价指标的发展方向；指出应区分不同使用阶段分别采用适用的评价指标；结合我国现阶段高速公路实际运营中所表现出的破损特征，提出了基于养护需求的路面损坏分类；据此立足于现阶段的检测手段及行业环境，建立了分等级的评价指标体系；基于对国内外路面性能综合评价模型的总结和分析，以客观分项指标的设置为前提，将物元识别方法应用于路况等。
参考文献
[1] 高速公路丛书编委会.高速公路运营管理.北京:人民交通出版社,1996.
[2] 潘玉利.路面管理系统原理[M].北京:人民交通出版社.1998.
[3] 高速公路丛书编委会.高速公路维护与管理.北京:人民交通出版社.
[4] 公路沥青路面养护技术规范[s].JTJ073.2一2001:10-21
[5] 钟丽萍.高速公路沥青路面的养护.公路与汽运[J].第5期2003年10月:26-27
[6] 廖晓锋. 高速公路路面管理系统研究和设计 [D].长安大学; 2006年
[7] 喻翔. 高速公路路面养护管理系统决策优化的研究 [D].西南交通大学; 2005年
[8] 张晓华. 高速公路路面管理系统 [D].西南交通大学; 2002年
[9] 史焕杰. 高速公路路面养护决策 [J].公路交通科技; 2001年03期
[10]Ravirala V and Grivas D A. Goal-Programming Methodology for Integrating Pavement and Bridge Programs .Journal of Transportation Engineering, 1995,1214, 121(4) :345-351
致 谢
自考的学习生活即将结束，在此，我感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们自我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够成功的完成，要特别感谢我的指导老师韩老师的关怀和教导。
摘 要
高速公路养护管理系统由数据库、路面使用性能评价模型、路面使用性能预测模型、养护维修对策模型等内容组成。路面管理系统(PMS)是一种科学的管理方式和辅助决策工具,能够有效改变传统的经验决策模式,发挥路面资源的最佳效益,保证路面管理决策的系统化、科学化和现代化。作为PMS的一个子系统,路面养护管理系统(PMMS)决策的关键是有效利用养护资金,使路面处于最佳服务水平或产生最大经济效益。随着我国高速公路建设的发展和高速公路网的逐渐形成,高速公路的养护管理问题显得越发突出和重要。由于目前我国尚缺乏统一的高速公路养护技术标准和规范,而且各地的高速公路养护管理模式都有所不同,因此本文的研究对高速公路自身和区域社会经济的可持续发展都具有重要的理论意义,对高速公路主管部门和具体养护部门的管理决策工作有积极的现实意义。 本文针对我国高速公路路面养护管理的现状,以省级范围的高速公路网级路面养护管理决策问题为研究对象,在路面使用性能评价和预测的基础上,构建了高速公路网级路面养护管理系统决策优化研究的主要框架,建立了路面养护资金分配优化模型,讨论了模型的求解算法。
关键词：PMS，路面管理系统，使用性能评价，使用性能，预估对策分析
Abstract
Pavement Management System (PMS) is a kind of scientific management mode and a tool for assistant decision. It is distinct from the traditional decision mode that depends on human experience. So PMS is of benefit to the systematism scientificity and modernization of the pavement management decision, and good for making best use of the pavement resource. Pavement Maintenance Management System (PMMS) is one of the subsystems of PMS．The pavement performance prediction including both the existing road condition and road age is presented , the prediction of pavement performance will be more quick and accurate. The maintenance decision and economic analysis method of high grade highway are discussed .The improved excellent-inferior coefficient method is presented which utilizes fully the expert's knowledge, the error is reduced and the maintenance decision obtained is more reasonable .The computer aided maintenance decision system of Expressway Pavement Management is developed. The databases of the expressway information are established, then the system evaluates the pavement performance automatically and recommends the maintenance scheme by expert knowledge. The establishment and the execution of the maintenance management system improve the mode of application management and maintenance management of high grade highway in Jiangsu Province and establish the development base of future network system management of high grade highway.
Key words：PMS, pavement management system, performance evaluation, performance prediction, analysis of countermeasure
目 录
1.引 言 ................................................................................................................................. 1
2．高速公路路面养护管理系统的概论 ............................................................................. 1
2.1路面养护管理系统的历史和发展 ........................................................................ 1
2.2高速公路管理系统在国内的开发和应用情况 .................................................... 2
2.3应用前景及效益分析 ............................................................................................ 2
3．高速公路路面养护管理系统的基本理论知识 ............................................................. 3
3.1路面管理系统的定义 ............................................................................................ 3
3.2路面管理系统的组成和结构 ................................................................................ 3
3.3简单介绍广东省高速公路路面养护管理系统的组成 ........................................ 4
3.3.1数据管理系统 ............................................................................................ 4
3.3.2 模型管理系统 ........................................................................................... 5
3.3.3前方图像管理系统 .................................................................................... 5
3.3.4 高速公路地理信息系统 ........................................................................... 6
3.3.5 路面养护决策系统 ................................................................................... 6
3.3.6 日常养护管理系统 ................................................................................... 6
4．路面状况调查 ................................................................................................................. 7
4.1平整度调查 ............................................................................................................ 7
4.2路面损坏状况调查 ................................................................................................ 7
4.3结构承载力能力调查 ............................................................................................ 9
4.4抗滑性能调查 ........................................................................................................ 9
4.5车辙调查 .............................................................................................................. 10
5.数据库管理系统 ............................................................................................................. 10
5.1数据库的作用 ...................................................................................................... 10
5.2数据库分类 .......................................................................................................... 11
6．高速公路路面养护决策与管理需求 ........................................................................... 12
6.1路面使用状况评价 .............................................................................................. 12
6.2路面养护需求分析(指定养护标准) .................................................................. 13
6.3路面养护需求分析（指定道路服务水平） ...................................................... 14
6.4养护预算分配 ...................................................................................................... 14
6.5投资水平与道路状况分析 .................................................................................. 14
6.6道路养护计划编制（一年） .............................................................................. 14
6.7道路养护规划编制（多年） .............................................................................. 14
7．沥青路面养护管理系统 ............................................................................................... 14
7.1沥青路面损坏与评价 .......................................................................................... 14
7.2.路面使用性能预测 ............................................................................................. 14
7.3.维修养护对策 ..................................................................................................... 14
7.4抗滑处理 .............................................................................................................. 15
7.5改建对策 .............................................................................................................. 15
7.6专项养护 .............................................................................................................. 15
8．水泥混凝土路面管理系统 ........................................................................................... 15
9．总结 ............................................................................................................................... 17
参考文献 ............................................................................................................................. 18
致 谢 ............................................................................................................................... 19
1.引 言
随着我省高速公路建设事业的迅猛发展，高速公路养护管理日益重要。如何利用现代科技的手段管理好、养护好高速公路，使之能发挥出更大的效益，更好的为经济建设服务，已是摆在我省高速公路管理决策者面前的重要课题。国民经济的高速发展，道路交通量日益增大，车辆大型化且严重超载，使公路路面面临严峻考验。许多高等级公路沥青路面建成后通车不久，便发生较为严重的早期破损现象。路面的破损对车辆行驶速度、燃油消耗、行车舒适、交通安全、环境保护以及路面承载力等造成较大的影响，因此路面的维修养护就成为保证其服务质量和延长使用寿命的重要手段。对路面进行预防性、经常性、及时性、周期性的养护维修，使其保持平整完好、横坡适度、排水畅通，并具有足够的强度和抗滑性能，从而达到高等级公路路面养护的质量标准，以适应交通运输快速发展的需要为实现高速公路的经常性、及时性和超前性养护，规范养护管理工作，高速公路养护管理中心需要利用先进的、科学的管理工具，做到及时、准确地掌握道路目前状况，快速查询道路原始技术档案及养护维修资料，并能及时上报、决策，快速做出反应，逐步形成一支高素质的专业化养护管理队伍，以实现高速公路养护管理规范化、标准化、科学化。为此，建立由计算机管理的各项公路结构设施功能的评价与决策系统，采用较先进的计算机多媒体技术，定期采集数据，输入数据库，便于方便快捷的查询和统计分析，生成规范的上报报表及时上报，并能使用专家系统，提供最佳养护维修方案，编制养护计划报告书已势在必行。 2高速公路路面养护管理系统的概论
2.1路面养护管理系统的历史和发展
路面养护管理系统是近20年在公路界出现的一个新的领域。它运用现代管理科学的理论，系统分析的方法和计算机运算手段，为管理部门提供科学的分析工具和方法，使有限的资源实现最佳配置，提供足够服务水平的路面。经过20余年的发展，路面养护管理系统已从一个概念变为在许多国家运转的系统，成为路面养护中一个受欢迎的现代化辅助决策工具。
路面养护管理系统的研究起源于美国和加拿大，1971年首次出现了路面养护管理系统PMS的术语。70年代后期，美国和加拿大德育多州和省相继建立和实施网级路面养护管理系统，到80年代中期，大约有35个州和省已建成或基本建成路面养
护管理系统。其中，较为有代表的有美国加利福尼亚州1978年建成的公财政规划用的网级路面养护管理系统，亚利桑那州1980年建成的军事机场和城市道路管理系统PAVER,加拿大阿尔伯达省1983年建立的路面信息和优先排序系统PIPPS，以及1987年建成的城市路面养护管理系统级英国运输和道路研究会的公路养护评价系统CHART.目前，路面养护管理系统的理论和方法已近成熟。我国路面养护管理系统的研究始于1984年，1985年首先在辽宁营口地区移植了英国的沥青路年养护管理系统。尔后，北京，广东，河北，山东，河南，云南和江西等省市的公路部门相继建立了省市级或地区级沥青路面养护管理系统。经过“攻关工作，我国路面养护管理系统的理论水平已接近或达到发达国家水平。但在使用上，尚有大量工作有待进行，这包括提高认识，改善数据采集手段，投资上予以倾斜等。
2.2高速公路管理系统在国内的开发和应用情况
在经历了大规模的高速公路建设之后，随之而来的是任务繁重的公路养护和管理。由于高速公路在建设方式，管理体制，公路质量，车流速度，交通流量和交通组成等各方面都不同于一般公路，公路养护和管理的传统概念将适应时代的要求而的到发展，手段和内容要求更新。因此，在大规模的公路管理和养护时代到来之际，建立“高速公路养护管理系统”（pavement mangagement system for expressway）,加速公路管理现代化建设具有重要的实现意义.
目前，已经或正准备应用系统的省市（区）有广东，湖南，河北，黑龙江，辽宁，新疆，福建和山东等。由于不同的省市对高速公路路面管理系统有不同的要求，因此系统组成差别很大。例如湖南开发的是网络系统，广东增加了日常养护专家系统。
2.3应用前景及效益分析
高速公路的特点及高速公路建设的规范化程度，决定了未来高速公路在管理和养护中，对管理数据化，检测标准化，养护规范化和决策科学化的要求。高速公路管理系统的应用将在很大程度上促进高速公路管理的科学进步，加快公路管理现代化建设的步伐。系统的应用体现在社会和经济方面的好处（效益），主要包括：
1、由于决策科学，提高了公路管理部门的资金使用率。
2、充分利用有限的养护资金，提高路网的使用质量，降低车辆损耗和油耗，提高车辆行驶速度和行驶舒适性（即所谓的社会效益）。国内外研究证明，这部分费用的节省，将远远高于公路养护投资的直接效益。
3、提高了公路部门职工的科学管理水平，促进了公路行业的现代化建设。
3高速公路路面养护管理系统的基本理论知识
3.1路面管理系统的定义
路面管理系统是指最有效的利用现有的各种资金，使得公路网中的路面处于最佳的服务水平或产生的经济效益最大。路面养护管理系统既于路面设计和施工有区别，也与传统的公路管理不同。他是终合运用 路面专业知识，用系统工程科学广利地方法 ，借助计算机手段来处理与路面养护活动有关的问题。
3.2路面管理系统的组成和结构
按不同的管理层次，路面养护管理系统可以分为网级路面养护管理系统和项目级路面养护管理系统。网级路面养护管理系统，包括一个区域的公路网或一大批工程项目，是高速公路网的宏观分析系统。其作用是制定养护方针，确定分配方案，分析费用需求，确定项目优先顺序，为管理部门在进行关键性行政决策时提供依据。网级路面管理系统的服务对象为省级高速公路管理部门，系统的组成要素见图3-1.
项目及路面养护管理系统是通过对一个或一组项目进行路面评价，优先顺序，悬着处治方法和分析费用寿命期，制定具体的路面养护计划，为管理部门对某一个工程项目进行及时决策时提供对策，宜选用费用效果最佳的方案。项目及路面管理系统的服务对象为省级高速公路管理部门及其下辖的高速公路管理单位。
网级路面管理系统的目标是要对一大批工程项目或整个公路网作出决策，主要内容有安排路面养护计划资金的分配，路面养护的规划等;项目级路面管理系统是跟据网级路面管理系统的决策为个别工程项目提出的费用和使用性能目标以及养护计划和改建计划，对该项目作出比较专门的技术管理决策，主要内容又在限制条件下，应先用那些方法可使效益最佳或费用最低。
就一般情况而言，科学的路面养护管理系统，可以为管理决策者解决如下的问题：
1、路网中现有路面的使用性能及服务水平如何；
2、在一定养护资金限制下，优先安排哪些路段进行养护可产生较大的经济效益；
3、不同的投资水平下路网的状况如何；
4、在现有的路面状况下，本年度和中长期养护计划的安排。
这些问题的解决可以为公路养护部门提供最优决策的参考依据。
路面养护管理系统的结构特点是利用路面调查数据，对路面进行定量评价、预测、效益分析、优先排序、优化决策、输出对策。每一步都以前一步分析结果为基础，增
加新的分析而组成，各步相互独立，层层相加，因此，可以采用模块结构分段建立和实施。每一个模块相当于一个可区分的发展阶段，有独立的分析结构输出，可独立的交付使用。一次建立和应用各个模块，可是系统不断扩大其功能，达到不同的发展阶段，知道形成一个完整的路面管理系统。路面养护管理系统的结构如表3-4所示 路面养护管理系统模块结构 表3-4
根据广东省高速公路路况的实际情况，路面管理系统如下部分构成:
1、数据管理系统；
2、模型管理系统；
3、前方图像管理系统；
4、地理信息管理系统；
5、养护决策管理系统；
6、日常养护管理系统。
3.3.1数据管理系统
高速公路数据管理系统主要对如下数据内容进行管理：
1、道路建设概况；
2、高速公路去见基本信息，如桩号、长度、宽度；
3、平面曲线组成，如弯道起点、半径大小、曲线长度等；
4、竖曲线组成；
5、路面破损；
6、道路平整度；
7、路面结构强度（沥青路面）；
8、交通量及组成；
9、道路环境数据；
10、路面结构和强度；
11、路面养护方案，如材料、厚度、价格等。
3.3.2 模型管理系统
在路面管理系统中，有大量的模型及参数需要经常性的被修改或标定，以便适应不同条件和状况。模型和参数的个性变更通过模型参数管理系统完成。参数数据库包括如下主要数据：
1、车辆特征；
2、交通量换算系数；
3、路面性能评价模型
（1）路面破碎率换算系数；
（2）PCI评价模型；
（3）PSSI评价模型；
（4）PQI评价模型；
（5）RDI评价模型。
4、路面使用性能预测模型
（1）PCI预测模型；
（2）PSSI预测模型；
（3）PQI预测模型；
（4）RDI预测模型。
5、评价标准；
6、材料单价；
7、标定方程；
8、决策模型。
3.3.3前方图像管理系统
用于管理高速公路的前方图像。这些图像包括不可数字化的沿线植树、建筑及路
面总体状况等。
3.3.4 高速公路地理信息系统
建立地理信息系统与高速公路数据库的关系，将数据和决策结果通过数字地图（如1：250000）的友好界面进行分析、统计、汇总、显示。这些数据可包括从动态到静态的所有数据，例如交通量分布、路面破损分析、养护计划、路面结构等。
3.3.5 路面养护决策系统
为了保持高速公路良好的服务性能，充分发挥高速公路快速和舒适的特点，公路部门要经常地投入养护资金，同时充分的利用给定的养护资金，从技术和经济上对公路养护的各个可行方案进行多方位的比较分析，寻求最佳的养护方案。如前所述，高速公路养护决策和管理的主要形式为：
1、路面使用状况评价；
2、路网养护需求分析（限制条件：养护标准）；
3、路网养护需求分析（限制条件：养护水平）；
4、养护预算优化分配；
5、投资水平与道路状况分析；
6、道路养护计划编制（一年）；
7、道路养护规划编制（多年）。
养护决策系统的功能就是通过对上述养护形式的分析，为养护管理部门提供决策的数据和依据。
3.3.6 日常养护管理系统
日常养护管理系统是养护公司日常路面养护维修工作的辅助管理和决策工具。它包括有以下几个子系统：
1、养护人员管理系统，包括有人员的自然状况，合同，劳动保险，各阶段的养护成果考核记录等;
2、按里程统计的路产和交通设施的数量、缺损和维修更换的记录；
3、排水及防护设施的位置，数量，损坏和维修的记录；
4、按月、季、年的养护用工、材料和设备使用的消耗记录和成本预测模型；
5、正常作业记录和恶劣天气（除雪）的养护工作记录。
4路面状况调查
路面调查是养护工作中一项常规内容，也是路面管理系统中数据采集的重要组成部分。通过路况调查进行动态数据采集，输入路面管理系统中，自动生成路面评价指标及各种表格。
路况调查分为：平整度调查、路面破损状况调查、结构承载力调查（沥青路面）、康华能力和车辙调查（沥青路面）。具体操作请参照《公路养护技术规范》（JTJ073-03），这里制作简单描述。
4.1平整度调查
路面平整度可定义为路面表面诱使行车车辆出现振动的高程变化。由于路面不平整而因其车辆振动，将对形势舒适性、路面损坏率、交通安全性、车辆磨损、燃油消耗等产生直接影响。特别是在高速公路上，平整度是度量路面使用性能的一项重要指标，这在世界各国已成为共识。造成路面不平整的原因是多种多样的，但主要有两种：一是施工过程中造成的不平整；另一个是路面使用过程中由于材料感温性及结构承载能力不住造成的过度变形所引起的。必须重视施工过程的平整度控制，否则只靠优质材料或加强结构是徒劳的。
路面平整度调查采用连续式多轮平整度仪进行调查，一般情况下，每年两次，第一次宜在春天，即在路面维修开始之前，调查路面的平整度现状，以便决定维修的安排。第二次宜在入冬前检测，数据作为养护结果记录在案。
4.2路面损坏状况调查
路面在使用过程中常发生各种各样的损害，损害不但影响路面的结构使用性能和结构承载力，也会影响路面使用性能。因此，根据损害发生的原因及程度，有针对性的采取维修改建措施，使路面养护管理系统的重要内容。
路面损坏的原因和表现形式是多种多样的，不同的调查者可能会对同一处同种损坏判别为不同的损坏类型，或富于不同的名称，这给路面养护管理系统中相应数据文件的生成及养护对策的确定造成极大困难。因此，必须根据损坏的形态、特征和原因，对各种损坏进行统一分类。目前对于沥青混凝土路面的损坏分类分别示表4-1和表4-2。路面损坏状况调查，目前仍采用人工调查的方式，由于调查的工作量大，一般一年进行一次，常安排在春季进行。调查的方法采用人工素描的发方式，将裂缝、破损、缺陷的形状描于一定比例的图上，并注明数量，再以每公里为单位进行统计和评
价。
沥青混凝土路面损坏类型 表4-1
水泥混凝土路面损坏类型 表4-2
路面结构既是一个功能体，又是一个结构体。路面结构具有足够承载能力是它作为结构体的前提，路面实现预定功能的基础。因此，结构实际承载能力不但是路面结构设计的主要内容，也是确定路面养护管理对策的主要依据。
目前，路面结构承载能力调查可分为无损检测和破损检测两类。破损检测是从结构层内钻取试件，在室内进行物理力学性质实验，确定各项技术参数，通过适宜的路面力学分析确定结构承载力，这是一种辅助方法。无损检测主要是测定路面的最大弯沉和最大弯沉盆，已确定结构承载力，这是路面养护管理系统中常用的方法。
4.4抗滑性能调查
抗滑性能是影响行车安全的主要路面因素。抗滑性能可分为路面抗滑能力和出现水面漂滑的可能性两方面。路面抗滑能力是指轮胎手制动时沿路表面滑移所产生的力，主要手路面表面特性的影响。可通过选择集料，调整级配，增加构造深度来增加抗滑能力。一般的，当路面积滞的水达5mm以上，而行车速度又较高时可出现漂滑现象。由于高速公路行车速度较高，一般路表面透水不良，所以，雨天极易发生漂滑现象。改善路表排水能力是解决问题的根本出路。目前，国内采用的透水表层见有排水与抗旱功能，是值得重视的发展方向。抗滑性能调整常采用提式摩擦仪通过摩擦系数的检测来得到。而抗漂滑的指标则通过路表面构造深度的检测来完成。摩擦系数的指标和构造深度都可以在秋季进行。
4.5车辙调查
车辙是沥青混凝土路面在重载渠化交通下发生的一种损坏形式。由于重载渠化交通是高速公路的交通特征，所以高速公路车辙文体比一般公路更为突出。在发达国家车辙是高速公路的主要损坏形式，因此在路面养护管理系统中，车辙座位影响路面使用性能的重要指标之一。车辙的检查，可以使用道路横断面仪来检测，并绘出横断面的图形，也可以采取水准仪式支持的方式来检测。检查的时间可以安排在秋季进行，以便安排第二年的维修。
5.数据库管理系统
5.1数据库的作用
路面管理系统是借助计算机技术进行路面养护评价、预测、分析和决策的计算机辅助决策系统，数据库是这一系统的基础。系统所需的各种路况数据以不同的方式采集后输入计算机，通过数据库加以处理和管理，为系统的网级及项目级决策提供所需的数据。图5-1以数据库为中心，描述了数据库与系统其它主要部分之间的相互关系 。
数据采集设备
数据转换其他应用系统基本路况路况评价路况预测优化决策资金分析......
模型参数管理网级管理项目级管理
出图
图5-1 数据库管理系统
从图5-1看出，数据库在路面管理系统中主要担负着如下的作用：
通过数据库转换接口与数据库采集设备相连接，将采集设备中的数据直接收入并存储于数据库中。
1、通过数据库管理模块接受并存储手工输入数据。
2、通过数据库通信接口，接受来自其他应用系统传送数据。 3、存储并管理系统的模型参数数据。
4、为网级和项目及系统提供数据。 5、通过结果输出模块和路网基本数据。
5.2数据库分类
路面管理系统中的数据库，依据其在系统中的作用主要分为三类：原始数据库、中间结果库和分析结果库。
原始数据库用于记录、存储系统的基本编码以及路况数据和资料；中间结果库用于存储系统在运行过程中产生的中间结果。这类库是系统内部应用的，在系统中为数不多，也没有用户界面；分析结果库用于存储系统所产生的分析和决策结果。
在CPMS中，原始数据库依据其存储数据的性质分为两类：静态数据库和动态数据库。
1、静态数据库 静态数据库是指所存储的数据保持相对稳定，一次采集和输入后，除特殊情况外基本保持不变，构成系统的基本数据编码。静态数据库主要包括：a.路线编码；b.政区编码c.养管单位编码；d.区间编码；e.路段编码。
2、动态数据库 动态数据库存储的数据是动态变化的，他必须根据路况的变化而定期的更新数据。严格地说，路况数据库每时每刻都在发生变化。考虑到这些数据的采集具有一定的周期性，因此在两次数据采集之间，尽管是记得路况可能已经产生了变化，但路面管理系统假设这期间路况状况是不变的。动态数据库主要包括：a.交通量数据；b.路面平整度数据；c.路面病害数据；d.路面弯沉数据；e.路面抗滑数据；f.处治历史数据等。
3、CPMS数据库关系 在CPMS数据库中，各数据库之间由于数据的相互调用，存在着一定的数据关系。这种关系决定了CPMS数据库在建立的过程中应有一定的先后次序。图5-2以CPMS Vn2.2为例给出了数据库的关系。
路线编码 政区编码 养管编码
图5-2 CPMS数据库关系
6 高速公路路面养护决策与管理需求
高速公路的养护管理包括多方面内容，其中一个重要组成部分是路基路面的养护管理。路基路面的管理需求来自于路面结构的自然破损、荷载疲劳损坏和偶发事件（洪水、事故）引起的破损。这些破损要求周期性或随时的路面养护和修补。在高速公路养护决策时将主要遇到如下问题：
1、路面使用状况评价
2、路网养护需求分析（限制条件：养护标准） 3、路网养护需求分析（限制条件：养护水平） 4、养护预算优化分配 5、投资水平与道路状况分析 6、道路养护计划编制（一年） 7、道路养护规划编制（多年）
6.1路面使用状况评价
本部分的主要功能是对高数公路路面养护状况进行客观的使用性能评价。评价内容包括（！）路面状况指数（PCI）；（2）行驶舒适性指数（RQI）；（3）路面结构强度指数（PSSI）；（4）车辙深度指数（PDI）、路面抗滑指数（RSI）和综合指数（PQI）。
支持路面状况的数据一般包括如下项目：路段编码，起点桩号，路段长度，路
面宽度，路面结构，修建年度，最后一次处治措施，最后一次处治年度，处治后的复合结构，所属政区，管理单位，养护公司，各种车型及交通量（AADT），小汽车交通量（PCSE），路面破损率，代表弯沉，国际平整度指数，抗滑系数和车辙深度。评价结果按路面性能指标统计，如表6-1所示。
路面性能统计表 表6-1a
表6-1b
路面养护需求分析养护标准的主要功能是在养护标准限制下，根据高速公路网的路面状况，进行路面养护的需求分析，确定未来一定年度内的路面大、中修和日常养护工作里或资金需求。
需求分析所要求的数据库一般包括如下项目：路段编码，起点桩号，路段长度，路面宽度，路面结构，修建年度，最后一次处治措施，最后一次处治年度，处治后的复合结构，所属政区，管理单位，养护公司，各种车型（6）交通量（AADT），小汽车交通量（PCSE），路面破损率，代表弯沉，国际平整度指数，抗滑系数，车辙深度。
需求分析结构主要包括各路段预测状况，第一次养护措施，第一次养护时间（10年内），第一次养护费用；第二次养护措施，第二次养护时间。第二次养护费用；第三次养护时间，第三次养护费用和养护总费用（如表6-3）。
需求分析结果统计（指定路线和养护工区） 表6-2
6.3路面养护需求分析（指定道路服务水平）
道路服务水平的主要功能是在指定的道路服务水平限制下，提供高速公路网的路面状况，进行路面养护的需求分析，确定未来一定年限内，把路面状况维持在要求的服务水平之上所需的最小道路养护预算和养护方案。
6.4养护预算分配
养护预算分配的主要功能是把确定的道路养护预算，以最经济的方式优化分配到指定的高速公路网上，确定高速公路的最佳路面养护方案。通过优化决策让决策者了解，在给定的预算条件下，路网在那些路段、在什么时候、用什么方法进行路面养护管理。
6.5投资水平与道路状况分析
通过道路投资水平和路面养护状况的关系，为决策者提供公路养护投资的选择方案。养护投资水平与道路养护状况分析的作用就是通过养护分析建立投资与路面状况的数学关系，这些关系可用于路面养护的辅助决策。
6.6道路养护计划编制（一年）
根据上述需求分析和优化分析结果，编制高速公路年度路面养护计划（一年）。
6.7道路养护规划编制（多年）
根据上述需求分析和优化分析结果，编制高速公路路面养护规划（5-10年）。
7沥青路面养护管理系统
7.1沥青路面损坏与评价
路面现有使用评价的内容包括：路面破损状况、平整度、强度及抗滑性能。
7.2.路面使用性能预测
根据交通部公路科学研究所的研究结果，认为可采用马尔科夫链预测模型即概率模型来预测沥青路面性能。对用作路况预测曲线有异常现象，如采用此种预测模型需进行修正。
7.3.维修养护对策
1、小修保养对策
路面状况指数（PCI）评为优、良，行驶质量指数（RQI）也评为优、良的路段，以日常养护为主，并对局部路面破损进行小修。
2、中修对策
路面状况指数（PCI）评价为中，或行驶质量指数（RQI）评价为中的路段，应进行中修罩面。
3、大修对策
对于强度不满足要求的路段（高速公路、SSI小于0.8）则应进行大修补强。
7.4抗滑处理
高速公路的路面行驶质量，路面破损状况和强度均满足要求，但抗滑能力不足（SFC
7.5改建对策
引路面不适应现有交通量或载重的需要，应提高现有路面的等级，或加宽等措施提高道路的通行能力。
7.6专项养护
因自然灾害致使路面遭受严重的损坏，可申请专款对路面进行修复。
8水泥混凝土路面管理系统
水泥混凝土路面评价方法与指标，水泥路面使用质量评价参见第二节。 对一定路况的路面，选择适合的修复对策是一件十分困难的事。根据不同的路况等级确定相应的养护和改建措施如下：
1、路况为优或良级状态，即PCI为70-100，采用小修、保养措施； 2、中级路况状态，即PCI为51-70，采用小修或中修措施； 3、路况很差时，PCI为31-50，采用中修或大修措施； 4、路况很差的路段，PCI
总结养护经验，各种损坏类型建议采用或修补措施列于表8-1
各种病害的养护或修补参考措施 表8-1
9总结
高速公路路面养护管理系统实现了远程网络实时管理及管理；提供了丰富的报表样式和打印工具，实现了数据断电保护技术，多路数据接口，系统规划合理、设计先进、功能强大、完整、可靠、操作简便、界面美观，为高速公路路面养护部门提供了科学的管理手段。
从我国高速公路的养护现状出发，指出目前应当建立适用的高速公路路面养护管理系统(MS-EMP)，提出了应区分不同的养护阶段建立相应的养护管理模型。 分析了MS-EMP的数据，结合管理需要划分了路面数据类别；并对数据管理中的重要技术问题——路段的划分方法，基于对系统处理思路的分析，从公路专业角度，建立了路段变长划分的模糊聚类方法，为减小系统数据冗余提供了理论支持。 评述了沥青路面现有的使用性能评价方法，阐明了单项及综合指标的不同作用；分析了高速公路沥青路面评价指标的发展方向；指出应区分不同使用阶段分别采用适用的评价指标；结合我国现阶段高速公路实际运营中所表现出的破损特征，提出了基于养护需求的路面损坏分类；据此立足于现阶段的检测手段及行业环境，建立了分等级的评价指标体系；基于对国内外路面性能综合评价模型的总结和分析，以客观分项指标的设置为前提，将物元识别方法应用于路况等。
参考文献
[1] 高速公路丛书编委会.高速公路运营管理.北京:人民交通出版社,1996.
[2] 潘玉利.路面管理系统原理[M].北京:人民交通出版社.1998.
[3] 高速公路丛书编委会.高速公路维护与管理.北京:人民交通出版社.
[4] 公路沥青路面养护技术规范[s].JTJ073.2一2001:10-21
[5] 钟丽萍.高速公路沥青路面的养护.公路与汽运[J].第5期2003年10月:26-27
[6] 廖晓锋. 高速公路路面管理系统研究和设计 [D].长安大学; 2006年
[7] 喻翔. 高速公路路面养护管理系统决策优化的研究 [D].西南交通大学; 2005年
[8] 张晓华. 高速公路路面管理系统 [D].西南交通大学; 2002年
[9] 史焕杰. 高速公路路面养护决策 [J].公路交通科技; 2001年03期
[10]Ravirala V and Grivas D A. Goal-Programming Methodology for Integrating Pavement and Bridge Programs .Journal of Transportation Engineering, 1995,1214, 121(4) :345-351
致 谢
自考的学习生活即将结束，在此，我感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们自我成长过程中给予了我很大的帮助。本文能够成功的完成，要特别感谢我的指导老师韩老师的关怀和教导。