6路面养护管理系统(PMS)

网级系统中，使用性能不仅用各个项目的状况和
趋势表征，而且还用路网的总的状况以及各类型 和各等级道路的使用性能水平表征。需要采用综
合性的指标
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（1）使用性能模型的类型
二种基本类型：
确定型
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（3）建模的一般程序
1.明确模型的用途和预估目标 2.使用性能变量及其影响变量的选用原则
使用性能变量
主要依据整个系统的考虑，同评价和优化二个子系统 中所采用的相一致。 网级多用综合性指标；项目级多用单项指标。
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（1）使用性能模型的类型
残存曲线模型
残存曲线是路网内已使
用若干年(或作用次数) 而仍不需重大养护或改 建的路面的残存比例随 时间的变化曲线。 多用于设计路网内路面 的养护和改建方案。 可以根据公路部门保存 的有关路面修建、养护 和改建活动的历史记录 ，确定新建或改建后每 年需养护或改建的路面 的比例后得到。
性能检测
工程分析 选择最 优方案 LCCA
其他因素 施工
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1、路面管理系统的基本概念
目的：
路面使用过程中，其使用性能会因行车荷载和环
境因素的不断作用而逐渐变坏。
路面使用性能的恶化，将增加车辆的运行费用，
假设：
路面使用性能指标存在着有限个状态。 路面使用性能从某一状态转移到另一状态的概率只与 当前的状态有关，而与以前的状态无关 转移过程是静态的，亦即转移概率不随时间变化。在 许多情况下，这—假设不能成立。
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通过优化得到费用-效果最佳方案 最后方案选定 施工 使用性能监测 数据管理系统
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1、路面管理系统的基本概念
实施路面管理系统的收益
1．可利用通过监测系统采集到的客观资料来说明路况的
现状，以便及时采取适当的措施改善路况。 2．可利用具有一定可靠度的路面使用性能预估摸型，预 测各种养护和改建对策后效以及路网内路况今后的变化。 3．申请投资时，可以用客观的数据作为依据，并可以论 证不同投资（预算）水平对路网络况和服务水平的影响。 4．为合理地和有效地分配投资和其他资源提供费用-效 果最佳方案。 5．可合理评价各种设计方案，选择费用-效果最佳方案。 6．利用监测系统采集到的数据，可考察和评价设计、施 工和养护工作，为改善和更新各种设计、施工和养护方 法和规范提供依据。
基本反应模型 结构性能模型 功能性能模型 使用寿命模型
概率型
残存曲线模型 马尔可夫（Markov）模型 半马尔可夫模型
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（1）使用性能模型的类型
基本反应模型
预估路面在荷载和气候因素作用下的基本反应，
（1）使用性能模型的类型
功能性能模型
功能性能模型用于预估路面行驶质量指数RQI或
现时服务能力指数PSI、表面抗滑性等。这些指 标同使用者的舒适性、安全性和经济性密切相关 可采用力学—经验法或经验法建模
使用寿命模型
这类模型用于预估路面达到某预定损坏状况或服
务水平时的使用寿命。如选用轴载作用次数指标 ，则适用于设计路面的养护和改建方案；如选用 时间指标，则较多用于路面各种养护和改建方案 之间的经济评价。 可分别采用力学—经验法和经验法建模。
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2、路面管理系统的数据库
以数据作为支承 。因此，整个管理须包含一 数据管理系统 。它由两部分组成：路况监测 （数据采集）系统和数据库 路况监测： 定期采集路面使用性能参数和交通参数 数据库： 设计和施工数据 养护和改建数据 路面使用性能数据 其它 （环境、交通、单价等）
（1）使用性能模型的类型
半马尔可夫模型
除了假设转移过程仅在某一小时段内是静态的之
外，在其它方面部和马尔可夫模型相同。 由于它承认路面状况及气候和交通的变化都能引 起转移过程的改变，因此更吻合实际情况。
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利用上述疲劳方程就可以按路面反应的实际 级位预估路面的使用寿命，或者预估路面使用 性能的衰变速率。然而，所能预估的仅为疲劳 开裂这一种结构性能变量
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（4）典型的性能预估模型
按反应级位预估功能性使用性能的方法
最低要求的路段进行及时养护或改建。需要考虑
怎样把有限的资金分配到最需要采取措施并能取
得最佳效果的路段上，使现有的路网保持合理的 服务水平。
组成：
网级路面管理系统 项目级路面管理系统
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1、路面管理系统的基本概念
利用AASHO试验路现时服务能力指数(PSI)公式
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路面管理系统必须建立在大量信息的基础上，
3、路面损害的预测模型
路面在使用过程中，其使用性能会随时间或
行车荷载作用次数的增加而逐渐变坏。当损 坏达到某一预定标准时，路面就应该或需要 采取措施以恢复和提高其使用性能。 WHEN? （时间） WHERE？（哪一段） WHAT? （措施） 需要预先估计路面在采用新建、设加铺层或 其它各种养护和改建对策后，其使用性能随 时间或轴载作用次数的变化规律。
网级路面管理系统
网级路面管理系统的范围，包括一个地区（省、市）的
公路网或一大批工程项目，它的主要任务是为管理部门 在进行关键性的行政决策时提供对策。它们包括： 1．路况分析——路网内路面现有状况的分析和今后 路面状况变化的预估分折； 2．路网规划——确定路网内需要养护、改建和新建 的项目； 3．计划安排——这些项目应进行养护、改建和新建 的时间，各项目的优先排序； 4．预算编制——路网达到不同预定服务水平时，各 年度所需的投资额； 5．资源分配——各行政区域或不同等级道路或养护、 改建和新建之间的资源分配。
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（2） 建模方法
二、概率型模型的建模方法
确定型模型的缺点： 影响路面使用性能变化的因素都具有不同程度的变异
性，因而使用性能变化的速率是不确定的。显然，确 定型模型无法反映使用性能变化速率的这种不确定性 ，因而并不能保证得到可靠预估。 所以，有必要研究概率型模型的建模方法，以建立能 够表达使用性能不确定性变化的概率型模型，供路面 管理系统尤其是网级管理系统使用 概率型模型： 残存曲线模型 马尔可夫模型（应用较多，较为完善） 半马尔可夫模型
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（1）使用性能模型的类型
马尔可夫模型
核心内容：状态转移矩阵
表示路网内一组具有相同属性(结构、交通等级、使用 年龄和环境因素等方面相同)的路面，其使用性能指标 在预定时段内从某一状态转移到另一状态的概率。
（3）建模的一般程序
6.模型的标定
模型必须经标定后方能使用
所建立的模型大都是通过分析路网长期积累为路况信 息得到的，因而这些模型实质是平均模型，具有时空 平均意义；而对于某一特定路段而言，大多不能和模 型相吻合，应根据实际数据对模型进行修正 所建模型只能反映过去的养护水平，而今后的养护水 平可能会有所变化，因此．应根据养护水平的变化对 模型进行修正 路面在采取改建对策后，使用性能会产生突变，亦即 使用性能预估的起点将会变更，因此需要随之改变模 型的预估起点
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3、路面损害的预测模型
项目级和网级管理系统的模型差异
项目级系统中，使用性能可以用单项的路面损坏
(如开裂、车辙等)指标予以定义；或者用行驶质 量指数(平整度)、抗滑能力、路面状况指数、路 面损坏率等定义。
包括燃油、轮胎和保修材料的消耗以及行程时间 等费用。
在路面使用期内，需继续投入大量资金以维护
（包括养护和改建）路面，使之保持一定的使用 性能。
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1、路面管理系统的基本概念
目标：
通常养护资金有限，不能对所有不满足使用性能
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1、路面管理系统的基本概念
项目级路面管理系统的基本要素
· · · 网级管理系统输出 行动目标 费用目标 使用性能目标 · · · · 路况数据采集 路面结构分析模型 使用性能预估模型 经济分析和评价模型
指数形式、多项式等)
概率型模型： 要根据路面使用性能的评价系统和公路部门
传统的评价习惯，确定路况状态的划分和组成
5.建立模型及检验
按照各自模型的形式和结构，采用数学方法对模
型中的参数进行估计并进行假设检验，最终识别 和确认所建立的具体模型
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（4）典型的性能预估模型
路面结构设计方法中的疲劳方程
美国沥青协会的沥青路面设计方法： 根据室内小梁疲劳试验结果，并按AASHO试
验验路观测资料进行调整后得到轮迹带开裂量 为10％以下时沥青混凝土面层的疲劳方程
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（2） 建模方法
一、确定型模型的建模方法
在现有的路面管理系统中，较多采用确定型模型
预估路面的基本反应(应力、应变或位移等)、结 构性能、功能性能和使用寿命(以累计轴载作用 次数或时间计)等。 力学法
力学-经验法 经验(回归)法
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如弯沉、应力和应变等。
可通过经验法、力学法或力学—经验法，并通过
应用野外观测数据进行标定后建模。
结构性能模型
结构性能模型既可以预估路面各种单项损坏，如
开裂、车辙等；也可预估路面的综合损坏状况， 如路面状况指数PCI等。
多采用力学—经验法或经验法建模。
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影响变量
理论分析或实际经验。
3.数据收集和预处理
尽可能收集全。 数据过滤，去伪存真。
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（3）建模的一般程序
4.选择模型形式和模型结构
确定性模型： 依据理论分析和工程经验，确定模型形式(如
六、路面养护管理系统(PMS)
路面管理系统的基本概念 路面管理系统的数据库
路面损害的预测模型
决定需求维修年和实施维修年
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1、路面管理系统的基本概念
路面的养护管理过程
数据采集
工程评加
重建 维修 方案选择 再生 罩面