一种沥青路面改造方案决策系统及方法技术方案

本发明专利技术一种沥青路面改造方案决策系统及方法，属于路面养护技术领域，本系统基于B/S架构，采用路面结构强度PSSI、路面行驶质量RQI、路面破损PCI、路面车辙RDI四个指标作为控制指标，采用车辙深度RD、摩擦系数SFC、裂缝率CR、功能性破损率FDR作为单值触发指标，该系统采用了负指数、修正S模型和结构行为模型，用户可以根据需要指定模型参数，达到不同的预测效果，并把养护历史与性能指标预测结合起来进行分析，将公路历年检测数据分车道统一存储，本发明专利技术对路面性能评价的最小长度单元为200m，提高了原路面状态评价的分辨率，为进一步进行精细化养护设计提供了基础，且完成了路线、区间、路段基本信息的显示功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于路面养护
，具体涉及一种沥青路面改造方案决策系统及方 法。
技术介绍
公路从勘察、设计、建设到使用，时间历程较长，是一项系统工程；作为建设的延续 和发展，改造方案对公路功能的发挥起到重要的保障作用；特别是进入运营阶段后，及时对 路网进行有效的养护，保证路面完好率和良好的服务功能，并控制养护成本至关重要；目前 我国有大量的公路达到或已接近寿命期，公路养护维修将进入高峰期，改造养护工作必将 逐步取代基本建设成为沥青路面监测工作的重点。 养护工作就是经常保持公路及其沿线设施的完好状态，延长其处于良好服务性能 下的使用寿命，目前，公路养护工作除路面灌缝外，主要以被动的改正性为主，大多采用铣 刨加铺的方式，养护成本较高；我国现行的公路沥青路面养护技术规范（JTG H10-2009) 通常按工程性质、技术复杂程度和规模大小，分为小修保养、中修工程、大修工程和改建工 程等四类；该种分类方法反映的是重修理、轻预防的观念，更为合理的分类方法是根据病 害类型、路面破坏程度以及所需采用养护维修措施的性质和功能分类，可分为预防性养护、 改正性养护和应急性养护三类，这样的分类不仅在概念上十分清晰，而且有着很强的目的 性和针对性。 预防性养护（Pavement Preventive Maintenance，以下简称PPM)作为一个完整的 概念则出现在20世纪的80年代，它是许多国家在公路网重建过程中总结以往经验教训的 基础上提出的；路面预防性养护是在周期性路面大中修养护之前，在路面技术状况处于良 好状态情况下，通过选择适当的时机，用适当的、较低成本的养护措施，处治沥青路面裂缝、 轻微车辙、轻微松散（老化）等表面损坏和改善路面抗滑性能，以延缓路面损坏速度、延长 路面使用周期、降低全寿命周期费用为目的养护方法，它给传统养护方式带来一场变革，具 有主动性、事前性的特点；预防性养护是路面维修和路网养护策略中最有影响的部分；它 通过延长原有路面的使用寿命来推迟重建和维修的时间；如果在路面使用过程的某个最佳 时机，进行若干预防性养护措施干预，路面状况将一直保持在较高水平。 确定合理的路面改造养护方案，尤其大规模路网的改造养护方案受到诸多客观条 件因素的限制，诸如养护资金、技术手段、使用性能要求等等；进行养护方案决策前，需要掌 握路网整体的现状、存在的问题，可以采用的改造方案及相应造价，及对道路运营者、运输 企业及最终用户的影响情况；在考虑资金约束情况下，需要综合考虑整个路网需求，寻求最 优计划，形成较佳的养护方案，进行资金优化和养护方案排序；把有限的资金分配到最需要 养护的路段上。 目前，交通运输部现有的路面监测系统CPMS已运行多年，其主要功能是帮助公路 监测部门实施：①路况评价分析（包括路面使用性能和交通量等各种道路因素的评价分 析）；②养护需求分析（预测各年度的路面大中修养护费用和养护措施）；③养护资金分析 (分析不同投资水平对路面使用性能的影响）；④养护资金优化分配；⑤公路养护计划编 制。其功能上欠缺预防性养护方案决策，包括预防性养护指标体系、不同养护措施的全寿命 周期成本分析等功能。 目前的国内路面养护系统，很少把养护历史与性能指标预测结合起来进行分析， 在预防性养护体系下，公路会进行频繁的、短期的维护，那么检测数据所反映的性能指标就 不具备长时间的特性，如果不考虑养护历史简单的进行回归分析，那么得出的结果是不准 确的；此外，结合历史的检测数据也会使预测的结果更加准确，因为每个路段的水文等自然 情况都不完全一样，所以预测的性能指标应该有所差别，根据上一次维修后历史的检测数 据进行拟合，选择合适的模型，就会预测出比较精确的结果。 在对养护后路面使用性能预测方面，国内路面养护系统对使用性能预估模型的选 择较为单一，模型和模型参数的不具有可选择性，这可能导致部分路段模型预估结果与实 际情况相差较大；此外，在目前的养护系统中，系统对路面性能评价的最小长度单元多为 lkm，使得更为精细的养护设计受到限制；关于预防性养护时机的确定，多数以路面综合指 标作为判定标准，此标准界定较为模糊，应进一步完善预防性养护时机的指标判定体系。 因此，需要一套公路改造养护辅助决策系统，使得决策者可以根据支持系统提供 的上述功能做出更为合理的养护决策，减轻决策上的盲目性。
技术实现思路
针对现有技术的缺点，本专利技术提出，以达 到提高对沥青路面改造方案决策的科学合理性、准确性和快速性的目的。 一种沥青路面改造方案决策系统，该系统基于B/S架构，包括基本数据模块、路况 检测数据模块、路面性能分析与预测模块、地理信息平台模块和改造方案推荐模块；其中， 基本数据模块：用于存储并显示目标公路路面的基础信息； 路况检测数据模块：用于存储采集的目标公路路面的历史参数，包括弯沉参数、车 辙参数、平整度参数、摩擦系数参数、路面破损参数和交通量参数；并对历年检测数据进行 分年分车道存储，通过图形显示历年检测指标变化趋势； 路面性能分析与预测模块：根据实际需求确定评定精度，再根据评定精度和路段 长度确定各类参数的组数，在多组参数中计算出每类参数的代表值，根据各类参数的代表 值计算评价指标，包括路面结构强度、路面行驶质量、路面抗滑性能、路面损坏、路面车辙、 裂缝率、功能性破损率、年平均日交通量和累计当量轴次；并对公路历年检测评价指标进行 分年分车道存储，通过图形对公路历年检测评价指标进行对比和预测； 当对路面结构强度、路面行驶质量、路面抗滑性能、路面损坏、路面车辙、裂缝率、 功能性破损率进行预测时，将存储目标公路路面的历史评价指标代入至性能趋势模型中进 行拟合，并选择拟合所得相关系数最高的模型作为最终性能趋势模型，对未来多年中每年 评价指标的预测数值进行显示；所述的性能趋势模型包括负指数模型、修正S型曲线和结 构行为模型； 当对年平均日交通量和累计当量轴次进行计算和预测时，根据实际需求选择预测 模型，包括增长量模型和增长率模型； 改造方案推荐模块：用于根据计算获得的评价指标，选择养护类型，根据所选择的 养护类型，计算采用不同养护措施的养护类型的总造价费用、总费用和效益费用比，并根据 实际情况，确定总造价费用、总费用和效益费用比中的重点关注费用，根据重点关注费用选 择适用于当前养护类型的养护措施； 地理信息平台模块：用于查询目标公路路面基础信息，在地图中完成路线、区间、 路段的基本信息和路面性能评价数据的显示，并显示目标公路路面图像。 所述的公路路面的基础信息包括路线管理参数、区间管理参数、路段管理参数、路 面管理参数、路基管理参数、桥隧管理参数、设施管理参数和养护历史参数，其中， 所述的路线管理参数包括路线名称、国省路线简称、路线起点粧、路线终点粧、路 线起点位置、路线终点位置和路线长度及走向； 所述的区间管理参数包括公路区间的编码、区间起点粧、区间终点粧、区间长度、 区间起点、区间终点、区间路面类型、区间车道类型、区间所属政区和区间养管单位； 所述的路段管理参数包括路段编码、起点粧号、终点粧号、路段长度、车道类型、路 面类型、技术等级、损本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青路面改造方案决策系统，其特征在于：该系统基于B/S架构，包括基本数据模块、路况检测数据模块、路面性能分析与预测模块、地理信息平台模块和改造方案推荐模块；其中，基本数据模块：用于存储并显示目标公路路面的基础信息；路况检测数据模块：用于存储采集的目标公路路面的历史参数，包括弯沉参数、车辙参数、平整度参数、摩擦系数参数、路面破损参数和交通量参数；并对历年检测数据进行分年分车道存储，通过图形显示历年检测指标变化趋势；路面性能分析与预测模块：用于根据实际需求确定评定精度，再根据评定精度和路段长度确定各类参数的组数，在多组参数中计算出每类参数的代表值，根据各类参数的代表值计算评价指标，包括路面结构强度、路面行驶质量、路面抗滑性能、路面损坏、路面车辙、裂缝率、功能性破损率、年平均日交通量和累计当量轴次；并对公路历年检测评价指标进行分年分车道存储，通过图形对公路历年检测评价指标进行对比和预测；当对路面结构强度、路面行驶质量、路面抗滑性能、路面损坏、路面车辙、裂缝率、功能性破损率进行预测时，将存储目标公路路面的历史评价指标代入至性能趋势模型中进行拟合，并选择拟合所得相关系数最高的模型作为最终性能趋势模型，对未来多年中每年评价指标的预测数值进行显示；所述的性能趋势模型包括负指数模型、修正S型曲线和结构行为模型；当对年平均日交通量和累计当量轴次进行计算和预测时，根据实际需求选择预测模型，包括增长量模型和增长率模型；改造方案推荐模块：用于根据计算获得的评价指标，选择养护类型，根据所选择的养护类型，计算采用不同养护措施的养护类型所产生的总造价费用、总费用和效益费用比，并根据实际情况，确定总造价费用、总费用和效益费用比中的重点关注费用，根据重点关注费用选择适用于当前养护类型的养护措施；地理信息平台模块：用于查询目标公路路面基础信息，在地图中完成路线、区间、路段的基础信息和路面性能评价数据的显示，并显示目标公路路面图像。...

【技术特征摘要】
1. 一种渐青路面改造方案决策系统，其特征在于：该系统基于B/S架构，包括基本数据 模块、路况检测数据模块、路面性能分析与预测模块、地理信息平台模块和改造方案推荐模 块；其中， 基本数据模块：用于存储并显示目标公路路面的基础信息； 路况检测数据模块；用于存储采集的目标公路路面的历史参数，包括弯沉参数、车徹参 数、平整度参数、摩擦系数参数、路面破损参数和交通量参数；并对历年检测数据进行分年 分车道存储，通过图形显示历年检测指标变化趋势； 路面性能分析与预测模块；用于根据实际需求确定评定精度，再根据评定精度和路段 长度确定各类参数的组数，在多组参数中计算出每类参数的代表值，根据各类参数的代表 值计算评价指标，包括路面结构强度、路面行驶质量、路面抗滑性能、路面损坏、路面车徹、 裂缝率、功能性破损率、年平均日交通量和累计当量轴次；并对公路历年检测评价指标进行 分年分车道存储，通过图形对公路历年检测评价指标进行对比和预测； 当对路面结构强度、路面行驶质量、路面抗滑性能、路面损坏、路面车徹、裂缝率、功能 性破损率进行预测时，将存储目标公路路面的历史评价指标代入至性能趋势模型中进行拟 合，并选择拟合所得相关系数最高的模型作为最终性能趋势模型，对未来多年中每年评价 指标的预测数值进行显示；所述的性能趋势模型包括负指数模型、修正S型曲线和结构行 为模型； 当对年平均日交通量和累计当量轴次进行计算和预测时，根据实际需求选择预测模 型，包括增长量模型和增长率模型； 改造方案推荐模块；用于根据计算获得的评价指标，选择养护类型，根据所选择的养护 类型，计算采用不同养护措施的养护类型所产生的总造价费用、总费用和效益费用比，并根 据实际情况，确定总造价费用、总费用和效益费用比中的重点关注费用，根据重点关注费用 选择适用于当前养护类型的养护措施； 地理信息平台模块；用于查询目标公路路面基础信息，在地图中完成路线、区间、路段 的基础信息和路面性能评价数据的显示，并显示目标公路路面图像。2. 根据权利要求1所述的渐青路面改造方案决策系统，其特征在于：所述的公路路面 的基础信息包括路线管理参数、区间管理参数、路段管理参数、路面管理参数、路基管理参 数、桥隧管理参数、设施管理参数和养护历史参数，其中， 所述的路线管理参数包括路线名称、国省路线简称、路线起点粧、路线终点粧、路线起 点位置、路线终点位置和路线长度及走向； 所述的区间管理参数包括公路区间的编码、区间起点粧、区间终点粧、区间长度、区间 起点、区间终点、区间路面类型、区间车道类型、区间所属政区和区间养管单位； 所述的路段管理参数包括路段编码、起点粧号、终点粧号、路段长度、车道类型、路面类 型、技术等级、损坏计算宽度； 所述的路面管理参数包括路段编码、面层、封层、基层、垫层结构编码、路面名称、路面 厚度和路面单价； 所述的路基管理参数包括路线编码、路基起点粧号、路基终点粧号和路基技术状况； 所述的桥隧管理参数包括桥隧和构造物技术状况、桥梁类型、隧道涵洞养护情况； 所述的设施管理参数包括路线编码、终点粧号、路段长度、设施技术状况和防护设施缺 损情况； 所述的养护历史参数包括路线和路段的养护历史信息，历史信息包括维护时间、路线 和路段的路段编号、路线和路段的起点粧号、终路线和路段的点粧号、方案编号、路线和路 段的养护方案、路线和路段的养护类型。3.采用权利要求1所述的渐青路面改造方案决策系统进行的决策方法，其特征在于： 包括W下步骤： 步骤1、根据检测频率，确定各类参数所对应的目标公路路面的路段长度； 步骤2、采集目标公路路面的参数，包括弯沉参数、车徹参数、平整度参数、摩擦系数参 数、路面破损参数和交通量参数； 其中，弯沉参数包括路段起点、路段终...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀志，刘云全，王阔，朱天明，朱建平，南雪峰，姜鹏，
申请(专利权)人：辽宁省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：辽宁;21