第一节路面管理系统在公路养护决策中的应用.doc
《第一节路面管理系统在公路养护决策中的应用.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第一节路面管理系统在公路养护决策中的应用.doc(40页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第一节养护专业道路桥梁检测的任务与路面管理系统在公路养护决策中的应用1、概述 20世纪70年代初期,在经历了大规模的公路建设之后,突如其来的巨大公路养护需求、养护资金短缺和公众对快速安全出行规定的提高,使西方发达国家公路养护管理部门碰到了前所未有的新问题。面对忽然到来的大规模公路养护时代,西方国家投入巨大的人力、物力和财力,实行了系统的、科学的研究,开发了新的检测技术、检测装备、科学的决策理论、决策方法,基于全寿命的养护设计技术和新型养护材料,建立了现代养护决策制度体系。通过新技术的广泛应用,改变了传统的公路养护模式,缓解了公路养护的压力,使公路养护走上了可连续发展的道路。 30数年后,国外碰
2、到的问题在我国重现。公路建设的快速发展,使我国公路养护里程迅速增长,与此同时重载交通和交通量的快速增长和快速出现的路面大中修养护需求,使我国公路养护管理部门承受了巨大的压力。国外经验表白,大规模公路建设之后将是更大规模的公路养护。这一规模在我国高速公路上表现得尤为突出,在已通车5万多公里的高速公路中,初期(1988-1993年)修建的公路已经基本达成了路面设计寿命,许多区间和路段需要实行大中修养护甚至改扩建工程。根据预测,到“十一五”末,我国高速公路的养护速度将超过建设速度。预测在不久的将来,高速公路的路面大中修养护里程将分别达成每年7000km和8000km,国省干线的发展趋势也是同样,并将
3、长期维持在这一水平之上,每年的大中修养护里程将超过养护总里程的15-20。为此,公路管理部门不得不面对长期、繁重的养护任务。目前,我国在公路养护方面,无论是理念、模式、技术还是装备,都远远滞后于公路养护的需要,重要表现是: (1)公路评价与养护决策以传统的经验方法为主,缺少面向损坏、基于因素的养护计划性,由此导致大量的养护资金浪费; (2)长期公路养护资金需求与养护费用投入缺少科学的规划性; (3)公路养护管理缺少科学的监管手段,路面技术状况的检测方法落后,关键指标人工检测;(4)养护管理缺少现代化的制度保障体系,新技术、新装各、新方法无法得到有效实行。公路养护科学决策模式是我国公路养护管理的
4、实际需要,也是公路发展的必然趋势。通过现代公路养护决策模式研究与实行,将有力推动我国公路养护管理的科学化、现代化和规范化建设,改变以往的传统模式,促进公路养护的科技进步。2路面管理系统的概念与背景 路面管理技术的研究始于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、同时到来的路面养护工作。为了准确地了解公路网的破坏状况,把有限养护资金分派到最需要养护的路段上,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、标准和优化排序模型。这种以计算机为工具的路面管理技术称为路面管理系统的内容得到了扩充,技术也初步成熟。 美国在AASHO(美国国家公路与运送协会标准)路
5、面管理系统指南中,把PMS定义为:用于决策者在公路评价、养护中寻求投资有效分派方案的工具。澳大利亚道路研究所把PMS定义成:用于优化运用路面养护可用资源,包含信息采集、信息分析和方案决策的管理方法。 路面管理系统是一个复杂的决策系统,它涉及了道路工程、工程经济、系统工程、计算机等多方面技术,是与道路规划、设计、施工、养护、评价和研究各种活动相关的、协调的、综合统一的集合。路面管理系统是现代化养护决策技术的核心,目的是使管理部门通过这样一个平台能有效地使用资源(资金、劳力、机械设备、材料、能源等),以最低的资源消耗,提供并维持在预定使用期限内具有足够服务水平的路面。3路面管理系统发展现状31国外
6、发展现状 20世纪70年代北美洲公路发达国家一方面提出了基于现代检测、评价与决策技术的路面管理系统概念。路面管理系统概念一经提出,即被世界重要国家的公路管理部门、研究院所、学校、国际金融组织等机构采用。其中,美国、英国、德国、法国、芬兰、新西兰、澳大利亚、南非、世界银行和亚洲银行等国家和金融机构为了提高公路管理水平和公路投资的使用效益,投入了大量资金和技术力量,重点研究了路面使用性能评价技术和评价标准、路面长期使用性能预测技术、基于系统工程理论的路面养护决策技术、公路养护资金优化分派技术、包含道路用户费用的养护投资效益分析技术、全寿命周期费用分析技术和路面大中修养护设计技术。历时20余载,在关
7、键技术研究的基础上,逐步完善和丰富了路面管理系统技术体系,建立了不同版本、适合不同公路管理体制和养护需求的路面管理系统,实现了公路评价、养护项目优先排序、路面使用性能预测、养护需求分析、资金优化分派和路面大中修养护全寿命周期设计的现代化、科学化和规范化。在几乎全面推广应用的同时,各国也制订了相关的路面管理系统及配套检测技术的应用规范、标准和制度。许多西方发达国家甚至通过立法,将基于路面管理系统评价与决策结果的公路养护规划与养护计划,作为“国会”每年一度的公路养护预算审批及养护资金使用效益评估的依据。路面管理系统的推广应用有效提高了各国公路养护管理的水平和养护资金的使用效益,促进了公路养护管理的
8、现代化、科学化、规范化建设,重要效益表现在:1与路面管理系统配套的路面检测技术与装备的应用,使公路养护部门可以准确、客观和快速地掌握路面使用性能和公路技术状况的变化趋势;2路面管理系统的应用,使公路管理部门可以准确评估路面的技术状况,预测未来路面使用性能和公路养护需求,科学编制公路养护预算报告、年度养护计划和长期养护规划;3基于路面管理系统的养护分析报告,已经成为许多国家政府部门(如,国会、财政、审计等部门)年度财政预算审批和养护工程审计的基本依据;4有关现代化的管理制度、规范和标准的制订,促进了现代养护决策模式的形成及普及;5路面管理系统带动了相关新技术的广泛应用,提高了管理水平、养护效率和
9、养护资金的使用效益。公路养护科学决策的重要技术是路面管理系统。目前70以上的国家和地区正在使用不同的路面管理系统。这些系统的应用在很大限度上促进了公路检测护计划技术的进步。为了对公路资产实行全面有效的科学管理,英国、芬兰、南非、澳大利亚等国家还研究开发了以路面管理系统为核心的、包含路基、桥隧构造物和沿线设施的公路资产管理系统(Roads Assets Management Systera)。在全面应用路面管理系统的同时,为了适应新的公路养护管理规定,西方发达国家对路面管理系统的模型、参数、标准、规范、装备、软件和政策进行了连续的研究。许多国家,如英国公路署已经完毕了第三代路面管理系统的开发。在
10、西方发达国家,路面管理系统已经是公路养护管理工作的重要组成部分,通过开发、推广和维护路面管理系统,来完毕艰巨、复杂和年复一年的公路网检测、路况评估、养护分析、规划编制、计划制订和绩效评估等工作。在今天看来,没有路面管理系统,完毕上述如此复杂的任务不可想象,也正由于如此,路面管理系统的作用在西方国家才愈显突出。3.2国内发展现状我国第一次接触路面管理系统是1983年交通部组织实行的中国与英国政府间的科技合作项目。引进了英国的BSM路面管理系统。在辽宁营口市试点应用的基础上,结合当时国内公路养护管理的特点,基于BSM技术和构架,在1985年,研究开发了我国第一套具有中英混合技术的PMMS路面养护管
11、理系统,并在福建龙岩和云南试点应用。PMMS在研究过程中得到了英国海外开发署和项目执行单位伯明翰大学及英国运送研究所(TRL)等国际机构的支持,它的意义在于为我国通过国家科技攻关项目大规模研究路面管理系统提供了经验、培训了人才。为全面研究路面管理系统新技术,1986年交通部科技司委托交通部公路科学研究(院)所主持研究了“七五”国家重点科技攻关项目“干线公路路面养护评价成套技术”,项目研究历时5年,50多位有经验的工程技术人员加入了研究和实验工作。在实行“七五”国家重点科技攻关项目“干线公路路面养护评价成套技术”过程中,为了及时吸取国外的经验和新技术,1988年交通部科技司委托交通部公路科学研究
12、(院)所,组织了世界银行HDMIII公路设计与养护模型在云南的引进与推广试点工作(1988-1990)。出于同样的目的,1989年交通部公路司委托交通部公路科学研究(院)所,组织实行了芬兰路面管理系统在山东省济南市的引进与试点应用式作(1989-1990)。通过进一步的理论研究和大量的野外道路实验,在充足吸取国外新技术和成熟经验的基础上,交通部公路科学研究(院)所在项目参与单位的支持下,依托“七五”国家重点科技攻关项目“干线公路路面养护评价成套技术”,于1 990年研究开发成功了具有我国自主知识产权的“干线公路路面管理系统(CPMS:Pavement Management System for
13、 ChinaHighways)”。CPMS包含了对沥青、水泥和砂石路面的养护管理,重要作用是协助公路管理部门实行:路况评价分析(涉及路面使用性能和交通量等各种道路因素的评价分析);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);养护投资分析(分析不同投资水平对路面使用性能的影响);养护资金优化分派;公路养护计划编制。 为了推动我国公路养护管理现代化,1991年,交通部决定依托“八五”和“九五”国家重点新技术推广项目“干线公路路面管理系统(CPMS)推广应用”项目,运用2023的时间,在全国分二批、有计划地全面推广应用了路面管理系统(CPMS)成套技术。 从1983年开始,通过20数年
14、的技术引进、关键技术攻关研究、自主技术开发和系统的推广应用,我国在公路检测、公路管理与养护技术方面取得了长足的发展。研究成果覆盖了路面快速检测技术、检测装备、公路评价技术、养护决策技术和相关的标准规范。4路面管理系统组成及功能原理 综合的路面管理系统从功能上划分一般由数据采集系统、数据库管理系统、评价决策系统,综合演示分析系统4个部分组成,不同的组成部分有不同的作用,按照实现手段可将路面管理系统划分为路面管理硬件系统,和路面管理软件系统,其中,数据采集系统为硬件系统,后三个子系统为软件系统。下图所示,为路面管理系统具体组成说明。4.1数据采集系统路面管理系统决策的依据是大量、精确的数据信息。数
15、据信息的取得依赖于高效、快速的检测设备。数据采集设备和采集方法的研究在路面管理系统的应用平整度检测设备路面车辙检测设备路面病害检测设备路面弯沉检测设备路面抗滑性能检测设备硬件系统:数据采集系统路面管理系统数据文献数据库管理路面管理系统数据库管理系统软件系统路面使用性能评价系统养护分析决策系统评价决策系统综合演示分析系统养护分析GIS演示平台专家核准路面管理系统具体组成说明图 中占有很大的比重。“十五”期间,路面数据采集以人工方式为主,对于路面病害,采用目测和简朴工具丈量的方式记录;而对于车辙和平整度采用三米尺等方式测量。传统的路面数据采集方式费时、费力、精度低、影响交通、危险性大,数据采集周期
16、长,数据更新难以保证。基于此,公路技术状况评估标准(JTG H202023)中强调,路面检测宜采用自动化的快速检测方法。路面自动化检测设备的应用是路面管理系统的研发及推广的前提和保障。 国外常用的道路自动化检测设备有加拿大Roadware、澳大利亚ARRB、美国Waylink等。国内的有武大卓越RTM、交通部公路研究所CiCs、南京比奇等。辽宁省公路勘测设计公司引进的路面自动化检测车配有高分辨率线阵路面图像采集系统、激光三维车辙测量系统、CCD前方景观测量系统、惯性补偿的激光平整度测距系统、GPSDMI组合定位系统等传感器系统以及车载计算机、嵌入式集成多传感器同步控制单元等设备。数据采集单元重
17、要集成在车身外围,通过 各类传感器、定位设备与同步控制器的结合来实现路面图像、路面车辙及变形、 沿线道路设施、平整度及道路几何参数等数据同步采集、存储。车载路面快速检测与测量系统主控与集成定位控制系统沿线设施检测系统路面病害检测系统车辙测量系统平整度测量系统数据解决与管理信息系统路面自动化检测总体方案图公路技术状况评估标准(JTG H20-2023)中规定,MQI(公路技术状况指数)涉及路基、路面、桥隧构造物、沿线设施。其中,最为重要的是路面使用性能(权重为0.70),涉及路面损坏、道路平整度、路面车辙、路面抗滑性能和路面结构强度5项内容。由于路面损坏、道路平整度、路面车辙、抗滑性能和路面结构
18、强度等指标具有不同的值域,直接使用上述指标值不便于路面使用性能评估和公路养护管理,因此公路各项评估指标归结为有系列的、具有统一评价尺度(0-100)的评价模型。4.1.1路面损坏状况指数PCI4.1.1.1路面损坏状况指数PCI计算沥青路面损坏分11类21项。路面破损状况由路面损坏状况指数(PCI)指标反映。PCI的计算通过路面表面各种类型的损坏加权累积计算。我省公路以沥青路面为主,对于沥青路面,PCI计算公式如下:DR路面破损率,路面各种破损折合面积和与调查面积比(%);Ai第i类路面损坏的面积(m2);A调查的路面面积(调查长度与有效路面宽度之积,m2);第i类路面破损中破损的权重;沥青路
19、面采用15.00,沥青路面采用0.412;包含损坏限度(轻、中、重)损坏类型总数,沥青路面21;4.1.1.2路面病害检测及原理路面自动化检测车路面图像采集系统由线扫描CCD相机、GPS与车轮编码器组合定位模块、辅助光照明三个部分组成。由辅助光照明系统消除环境光干扰,通过车身属部线扫描相机对路面进行高速连续拍摄,得到路面图像数据,检测数据可直接传输到计算机,通过车载计算机实时存储。对路面图像采用自动辨认结合人机对话方式判断病害类型、圈定病害范围。对于现有快速采集设备(无论国内国外),对于路面裂缝等病害的自动辨认都还处在较低水平,对于特殊情况下,能达成较好辨认水平,但是对于绝大部分情况,需要人工
20、干预。路面损坏类型和数量通过自动辨认和人工干预以后,解决结果直接存入路面数据库。根据标准中规定的算法,通过报表系统可以直接生成路面破损状况指数PCI结果。4.1.2路面行驶质量指数RQI4.1.2.1路面行驶质量指数RQI计算路面行驶质量指数(RQI)衡量车辆在道路上行驶的舒适限度及道路的平整度。平整度不良影响乘车舒适性、减少汽车速度、加速车辆零部件损坏、增长车辆运营费用。平整度从舒适性、车速、经济性和道路养护四个方面影响公路与行车质量。高等级公路和一级公路采用0.026,其他等级公路采用0.0185。高等级公路和一级公路采用0.65,其他等级公路采用0.58。4.1.2.2路面平整度检测及原
21、理自动化检测车激光平整度测量系统由2个激光测距器和2个加速度计组成,分别安装于两后车轮前方,通过测量路面距离和加速度计采集的车辆颠簸情况得出路面纵断面各点的相对高程,测量精度为。根据检测结果进行分析,通过采用加速度计惯性补偿的国际平整度计算方法,计算国际平整度指数(IRI)(单位m/km)。路面平整度检测数据通过报表系统,根据标准中规定的算法,直接生成检测路段的路面行驶质量指数RQI结果,并进行优良率记录。4.1.3路面车辙深度指数RDI4.1.3.1路面车辙深度指数RDI计算车辙是沥青路面的结构性破坏之一,多见于分道行驶、面层结构较厚的高等级公路。车辙导致行车的舒适性减少,雨天车辙的积水对行
22、车的安全性威胁较大。路面车辙用路面车辙深度指数(RDI)评价。RD车辙深度(mm);车辙深度参数,采用20mm;车辙深度限值,采用35mm;模型参数,采用2.0;模型参数,采用4.0;4.1.3.2路面车辙检测及原理路面自动化检测车激光车辙测量系统由安装于车身后部的2套线激光发射器和车辙CCD相机组成,在同步控制器的触发控制下对道路变形进行测量。通过对相机拍摄的线激光在路央上的形变情况进行取点分析可以检测出左右车辙深度等信息。路面车辙采集数据通过报表系统,根据标准中规定的算法,直接生成路面车辙深度指数RDI结果,并进行优良率记录。4.1.4前方景观测量系统前方景同测量系统可以按一定距离间隔(1
23、0-100米)采集道路前方图像,图像清楚不失真,所有拍摄取图像可数字化存于大容量数字存储介质以供实时或后台软件解决,系统由两台逐行扫描彩色摄像机组成,相机分辨率为13921040。可调查的道路设施涉及交通标志牌、道路标线、隔离栅、绿化带、电线杆、护栏、桥梁、隧道等。通过前方景观测量软件量测沿线设施几何尺寸。从而记录得到沿线设施技术状况。4.2数据库管理系统路面管理系统是借助于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系统,数据库系统是这一系统的基础。系统所需各种路况数据以不同的方式采集后输入计算机,通过数据库加以解决和管理,为系统的评价、决策提供所需的数据。数据库系统一般由路网参
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第一节 路面 管理 系统 公路 养护 决策 中的 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。