京滬高速公路路面養護需求分析方法探索與實踐

摘要:本文結合京滬高速養護工程，對高速公路路面養護需求分析方法進行了探索與實踐:在科學的路況檢測與評價的基礎上，通過路面使用性能預測，養護標準設定、利用決策樹模型判定篩選養護路段的養護類型，優化合並養護路段，最後針對預測年度養護路段的養護質量進行評價。

關鍵詞:養護需求;性能預測;養護標準;

養護質量養護需求分析是公路養護決策的關鍵技術之一，也是養護方案諮詢的重要內容。目前，養護需求分析研究大多集中在路網級決策中，針對單條路的養護需求分析研究很少並且缺少科學合理的方法。本文依託京滬高速公路養護工程，探索與實踐一種養護需求分析方法，該方法對科學養護決策，保障路面長期使用性能具有重要的意義。

項目概況

京滬高速河北段(以下簡稱“京滬高速”)始建於1998年，2000年12月正式通車。本文挑選某一路段作為研究對象，路段全長30.251公里，為雙向四車道高速公路。

2015年檢測單位對京滬高速全線行車道上下行方向進行了檢測，檢測指標有路面損壞狀況、平整度、車轍、抗滑性能、路面結構強度。依據《公路技術狀況評定標準》(JTG—2007)對檢測結果進行評價分析。

由評價結果可以看出，全線技術狀況指標評價均為優等，並且各指標優良路率均達到90%以上，京滬高速營運至今路況維持在較好水平。

路面養護需求分析

路面性能預測

路面長期使用性能是養護需求分析的關鍵影響因素。隨著使用時間或累計軸載作用次數的增加，路面將產生不同程度的損壞，其使用性能也將不斷惡化。當損壞發展到一定程度時，就需要採取某種養護措施以恢復或提高其使用性能。對管理部門或決策者而言，為了在時間和空間上合理分配有限的養護資金和可用資源，使公路維持良好的技術狀況和服務水平，不僅需要掌握其當前的技術狀況，還必須預先估計新建路面或者路面採用各種養護措施後，其使用性能可能發生的變化規律。

另外，由於數據檢測時間與養護工程實施存在時間差，勢必造成路況數據的進一步衰減。因此，在設定養護決策標準時，應充分考慮路況衰減的因素，利用長期性能預測模型確定合理的養護標準。

本文采用經典的GM(1，1)模型對未來年度的使用性能進行預測，出於模型精度和實際需求的考慮，預測年限設定為2年。通過京滬高速2012年至2015年的路況連續觀測數據庫，建立京滬高速的性能衰減模型並對模型參數進行標定。GM(1，1)模型的基本建模過程參考相關文獻。

通過分析可知，預測模型的關鍵是對發展係數a和灰色作用量b標定，經過標定後最終確定衰變模型如下:

設定養護標準

養護決策標準是對路面技術狀況作出的一種技術限定，是控制路線中長期養護規模以及路面整體使用性能的一項核心參數。養護標準設置的高低，會直接影響到路面的養護需求，同時也會間接地影響到用戶費用。

利用養護標準可以篩選養護路段，通過對篩選路段養護工程的實施提高路面養護質量和服務水平:預測年度的PQI、PCI和ＲQI均指標達到“十三五養護規劃”92分以上的養護目標的要求。京滬高速養護標準的確定綜合考慮了其養護目標、路況水平、養護投資、交通狀況、修建年代等因素;另外考慮檢測與養護之間存在時間差造成的路況衰減和養護工程安排情況。利用該流程圖最終確定路段的養護標準。

判斷養護類型

根據養護標準可以篩選出需要養護的路段，而各養護路段的養護類型(日常養護、預防性養護、中修、大修)需要採用科學的方法進行劃分。目前養護類型主要是根據路況指標確定，可採用決策樹和決策矩陣法，本文采用決策樹法進行各養護路段的判定，決策樹如表5。

確定養護路段

在利用養護標準對京滬高速2017年的路況預測值進行篩選並判斷養護類型後，考慮到按照養護標準嚴格篩選的結果在空間上很難保證其連續性。因此，本文針對養護需求原始分析結果進行了優化合並，以便於養護工程的施工，然後結合各路段的養護歷史確定最終的養護路段，經分析具有養護需求的路段里程為:日常養護46.204km，預防性養護14.298km。

評價養護質量

針對確定的養護路段，分析擬定的養護路段實施相應的養護工程後，項目路段能達到的養護質量和服務水平。在確定項目路段的養護質量時，主要基於如下兩項基本原則:

(1)對於擬養護路段，當其實施養護工程後，養護質量應該滿足設計和工程驗收的標準;(2)對於僅需採取日常養護措施的路段，其路面使用性能按照路面長期性能預測模型反映的規律正常衰變。路段按照擬定的養護路段實施養護工程後。

2017年路況水平(預測值)是指若養護路段不採取任何大中修和預防性養護措施，僅進行日常養護的情況下，路況的衰減結果。由養護質量分析結果可知，在實施養護工程後，路段的路況水平得到了恢復且PQI、PCI和ＲQI均達到了92分以上的目標。

結論

本文結合具體的養護工程，探索與實踐一種養護需求分析方法。首先對京滬高速進行科學的路況檢測與各項技術狀況指標評價，為之後科學進行養護決策奠定了基礎。根據京滬高速檢測數據的特點，運用GM(1，1)模型預測路面使用性能。按照確定原則和時間差綜合確定養護標準，利用決策樹模型確定已篩選養護路段的養護類型，優化合並養護路段，最後對預測年度養護路段的養護質量進行了評價。