今日泉州网9月17日讯(作者-玉永业)
《浅谈路面管理系统的发展状况及趋势》
—「 引言」—
路面管理系统是通过应用系统分析的方法,综合考虑技术、经济、社会和政治等方面因素,协调各项路面管理活动,促使路面管理过程系统化。路面管理系统的建立和实施,可以帮助管理部门改善所做出的决策的效果,扩大决策的范围,为决策的效果提供反馈信息,以积累管理经验,并保证部门内各级单位决策的协调一致性。文中回顾了国际国内路面管理系统的发展状况,并对其发展前景进行了详细的阐述。
—「正文」—
国内发展状况
我国路面管理系统的研究起始于20世纪80年代,期间陆续引进了英国的BSM路面管理系统、芬兰的FPMS路面管理系统和世界银行HDM-Ⅲ公路投资效益模型等。
“七五”期间,许多科研所、院校及公路管理部门联合(或单独)开发了一系列的路面管理系统。交通部公路科学研究所的潘玉利博士提出了我国公路路面管理系统的基本框架,路面管理系统包括:路面数据库管理、路面性能评价、路面性能预测和路面养护决策4部分。并在参考国外路面管理系统模型的基础上,建立了一些符合我国实际的模型。对我国路面公路系统的发展、推广和应用做出较大贡献的应属CPMS(China Pavement Management System),是一个复杂的路面决策支持系统,包含道路信息数据管理、路网评价、路况性能分析、养护资金需求分析及资金优化分配等较多功能,其各种模型的建立多数基于回归分析技术。
另外,北京、山东、河北、河南及江西等省市的公路管理部门相继建立了省市级或地区级的沥青路面管理系统。近年来,由于地理信息系统的广泛应用,研究者逐渐发现GIS应用到PMS中的巨大潜力和广阔前景。国内的路面管理系统在近20年来得到了很大的发展,而且在融入GIS应用技术方面也做了有益的探索,但其进一步应用还需要深入的研究。
二国外发展状况
路面管理技术的研究始于20世纪70年代初期的北美,美国在经历了大规模的公路建设后,面临着大量的路面管理、养护工作。为了准确地评价公路网的破损状况,把有限的养护资金分配到最需要养护的路段上,道路研究人员开发了路面破损数据检测设备,建立了数据库,制定了评价方法、标准和优先养护模型。
这种以计算机为工具的路面管理技术就称为路面管理系统。比较有代表性的有:
①1978年建成并付诸实施的美国加利福尼亚州路面管理系统,该系统主要用于对该州的刚性路面和柔性路面进行路况监测,提供路面损坏信息和确定路面养护及改建对策等。此种排序方法对于网级系统来说考虑过于简单,未能考虑项目之间的影响。总的来说,该系统功能还不够完善。
②加拿大阿尔伯达省的路面信息和需求系统包括了省公路系统和各城市系统,是比较综合、完善的系统。其开发采用分阶段建立和实施的方法,如路面信息和需求系统(PINS,1983年)、改建信息和优序系统(RIPPS,1984年)及城市路面管理系统(MPMS,1987年)。城市路面管理系统(MPMS)功能更加完善,包括数据库管理、养护计划、路网改建计划、项目级设计和分析共4个子系统,该系统较大的特点是其提出效果的概念,并将其作为优化排序的主要指标,把路面使用性能的改善当作使用者获得收益进行考虑。
三发展趋势
❖从路面管理拓展到设施管理
路面管理系统起步早,发展也比较成熟。到90年代中后期开始,一些部门都开始着手将路面管理与桥梁管理结合在一起。美国纽约州的公路管理部门在1987年就开始着手对路面和桥梁一起进行管理。通用的参考系统、数据库和风格统一的用户界面是系统集成需要重点考虑的因素,也是研究的重点。在国内,上海于90年代中后期也出于对各类不断增长的基础设施的集成和有效管理的需求,开始着手开展城市基础设施管理信息化研究。
❖专家系统体系的改进
随着新技术的不断发展,公路管理部门也同样需要采用新技术对路面管理系统进行升级。80年代开始,各个国家都建立了一批基于专家知识库的路面管理系统(KBES),在路面日常养护、大中修对策及改造对策的选择方面得到了具体的应用。目前的研究集中于某一方面的专家知识改进和完善方面,在土木工程研究领域较为活跃的人工神经元网络和遗传算法的研究就反映了这一趋势,在路面管理的应用应针对的是优化路网和桥梁的资金分配方案。
❖网级与项目级管理相结合
路面管理系统通常分为网级管理系统和项目级管理系统两个层次,在路面管理的发展阶段中分别成为当时的研究重点。在近年来的研究中,出现了网级分析中经济分析模型与项目级设计的结合趋势。英国的伯明翰大学帮助塞浦路斯、马来西亚和中国的营口建立的路面管理系统都是采用了世界银行提出的HDM-Ⅲ模型,这个模型实际上是一个网级的养护投资分析工具。国内一些研究者也开始考虑致力于将道路使用寿命周期内的经济分析和设计综合起来研究。
❖标准化与新技术平台
计算机软件工业的发展大大地促进了路面管理系统的发展。近年来,地理信息系统(GIS)技术应用于交通运输领域,形成了GIS的专门分支GIS-T。基于GIS的管理系统的基础工作是空间数据库的建立,即对管理对象进行数字化,完成基础地形图和属性连接。这项工作耗时耗资巨大,而且需要周期性进行维护和更新。因此而带来的空间数据标准的建立和数据共享以及相关的研究,成为路面管理者和开发者关心的问题。
❖数据采集技术
路面管理系统的基础是道路动态使用现状数据的采集,研制新的数据采集设备以及相关软件技术的研究一直是国际和国内道路工程界比较前沿的方向。其中,比较具有代表意义的有利用模式识别技术进行路面损坏状况自动或半自动检测和交通数据的采集。有采用无破损检测技术进行路面结构探测和道路结构承载力检测(代表有落锤式弯沉仪FWD)以及相应的模量反算研究,同时,还有路面平整度检测仪器(代表有澳大利亚AR-RB五激光平整度仪)。对于各种检测设备在某个地方使用适应性要经过研究进行标定后才能使用。这类仪器的数据与路面管理系统的数据通信研究始终是路面管理研究者需要解决的问题。
❖体制与机构变革
我国正处于大规模的建设阶段,但是出现了由社会融资建设的部分高速公路,而且在一些经济比较发达的城市,比如上海等地管理机构与体制处于变革时期。尽管社会经济与政策理论研究并不是道路研究工作者的注意力所在,但是道路管理乃至公共设施管理部门总是所有研究理论和成果的实施者,保持对机构变革和权力转移的关注应当是道路管理研究人员关注的趋势之一。
—「 结语」—
路面管理系统是为适应公路养护管理要求而发展起来的现代管理技术,它改变了传统落后的公路管理模式,使公路管理决策更加客观化、科学化和信息化。路面管理系统经历了近40年的发展,变得日趋成熟和完善,但是,随着计算机网络技术、多媒体技术、自动识别与检测技术、GIS等新技术的不断涌现和使用,路面管理系统面临着新的发展机遇,同时也面临着许多新的挑战。计算机技术和人工智能技术的发展,首先给路面管理带来了新的发展契机,使得路面管理过程中的路面状况评价更加合理,路面性能的预测更加准确、可靠,大规模复杂路网的管理策略优化成为可能,路面管理系统的功能也得到了不断的完善和扩充。总之,新技术的应用、理论的改善、管理体制的变革将是路面管理未来的发展趋势。