高速公路养护管理
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式中: C——初始评分数，常用百分制 C=100； i,j—— 相应为损坏类型数(共n种) 和严重程度等级数(共m种)； ——i种损坏、j级程度和k范围的扣分值； ωi、ωj——各种损坏类型和严重程度的 权函数； F(t, d)— 多种损坏的修正函数，是累计 扣分数t和扣分次数d函数。 13
8 高速公路养护管理(王选仓)
8.1 高速公路性能评价 8.2 高速公路养护管理系统 8.3 高速公路机械化养护
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8.1 高速公路性能评价
一、路面服务性能指数PSI 路面服务性能指数 (Present Serviceability Index) 分项—综合指标评价方法 二、分项 综合指标评价方法 (Subentry-Combined Evaluation of Pavement Serviceability)
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22
路面结构承载能力同路面损坏状况之间存 在一定内在关系。路面破损状况的评价指 标PCI可以与路段代表弯沉建立回归关系式， 即PCI=f(弯沉值)。 通过路面损坏状况来评价路面的结构承载 能力，免去了弯沉测定。但是这种损坏状 况评价带有主观性，所建立的关系式具有 地区局限性。此外，它只能判断路面承载 能力是否足够，而无法估计路面剩余寿命。
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2、方程不仅包括行驶性能，还包括表面损坏情况。 对路面统计管理部门来说，最好将行驶质量和表 面破损分开。因此，需要研究新的路面评定方法， 使路面的客观评定直接并合理地与人们对行驶质 量的感觉联系起来。 3、道路试验中所用的断面仪今天己不再使用。若 是采用AASHO原始的PSI方程，而确定平整度的 方法又不同时，误差将成倍增加。解决这一问题 的最好办法是组织一个新的路面评定组，再将评 定结果直接与感兴趣的特定平整度联系来。
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SV
对于柔性路面，方程式(8-1)可转化式(8-2 ): PSI=A0+A1log(1+ )+A2 +B1 (8-2) 式(8-2)中的系数A0、A1、A2和B1可用多元线性 回归方法确定。 根据AASHO的74个柔性路段的试验，最终得出 著名的柔性路面PSI方程式，即式(8-3): PSI = 5.03－1.91 log(1+ )－1.382 －0.01 (8-3)
路面服务性能指数PSI 一、路面服务性能指数PSI
路面的服务能力这一概念是在AASHO道路 实验时由Carey和Irick提出来，在这之前， 路面设计中并没有人们普遍接受的关于使用 性能的定义。把服务能力作为路面设计的一 个因素，是AASHO设计方法的一个显著特 点。 路面服务性能指数PSI的基本方程式如式(81)线性形式： PSI=A0+(A1R1+A2R2+…)+(B1D1+B2D2+ …) （8－1） 式(8-1)中R1、R2 …为断面平整度的函数， D1、D2…为表面损坏的函数。 2010-9-8
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表8-2 路面抗滑能力
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5、路面性能综合评价
(Combined Evaluation of Pavement Serviceability)
路面性能评价通常有两个主要目标: 1）在网级系统中，进行项目和处治对策的选 择; 2）在项目级系统中，确定特定的养护维修需 求。 对于路面综合指标，并没有一套简单的工程公 式可以利用。一般根据主观经验方法或者社会 科学技术来开发综合指标公式。综合指标需要 考虑路面的各种单项性能并以加权组合的形式 2010-9-8 组合各种单项特性指标。
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影响路面抗滑能力的因素包括:路面特性(粗 构造、细构造)、油和水对路面的污染、车 辆参数(主要是轮胎)和驾驶因素(行车速度) 等。 路面的抗滑能力可采用摆式摩擦系数测定 仪(摆式仪)或横向摩擦系数测定车(SCRIM) 检测。对于高速公路宜采用横向摩擦系数 测定车(SCRIM)测定。
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分项— 二、分项—综合指标评价方法
对于路面使用性能，通常从行使质量、 路面损坏状况、结构承载能力和安全性 能这四个方面进行评价。
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1、路面损坏状况评价 (Evaluation of Pavement Distress)
一般采用路面状况指数PCI来对路面损坏 状况进行评价。扣分法是确定路面状况 指数PCI的常用方法。对不同的损坏类型、 严重程度和范围规定不同的扣分值，按 路段的损坏状况累计扣分值后，以剩余 的数值表征路面的完好程度，评价路面 的好坏。
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4、路面安全性能的评价
(Evaluation of Pavement Safety)
对于路面安全性能的评价一般只考虑抗滑能力。 然而影响路面安全性能实际包括以下几个方面: 1）抗滑能力， 2）车辙(因为车辙可以造成路面积水，使得汽 车有发生水上漂移的危险)， 3）路面的反光， 4)车道分界， 5)外来障碍物。
Hale Waihona Puke Baidu
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SAI=f(路面允许弯沉、路段代表弯沉、AADT) 式中，SAI可用5分制、10分制和100分制来表 示。对于我国，采用100分制更符合人们的使 用习惯。在式中，路面允许弯沉和路段代表 弯沉是影响SAI的主要因素。在我国《公路养 护技术规范》(JTJ 073-96)中，它们的比值被 称为路面强度系数SSI。对于高速公路而言， 不同的路面结构强度等级，应对应不同的SSI 和SAL，如下表：
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表8－1 路面强度评价标准
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21
利用沥青路面设计弯沉公式，可以确定当代表 弯沉值与设计弯沉值相等时路面所能承受的标 准轴载累计作用次数N,，即如下式。通过交通 调查，可分析得到弯沉评定之前路面己经承受 过的标准轴载累计作用次数N0。以N0与Ne相比， 便可确定路面的剩余寿命(以标准轴载作用次数 记)。按当时的交通量和对今后交通量增长的预 估，便可估计出路面剩余寿命。相反由剩余寿 命可判断路面结构的潜在承载能力。
这种用扣分法评价路面损坏状态的方法， 较早在美国Washington州路面管理系统中得 到应用。后来在PAVER系统中得到进一步 完善，从而促进了该方法在评价路面状况 中的广泛应用。 我国在“七五”国家攻关期间根据北京市 和广东省的路面状况，也利用这种扣分方 法开发了路面状况指数PCI模型。
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路面行驶质量通常以质量指数RQI描述。RQI一般 按5, 10和100分制来计分。我国《公路养护技术规 范》(JTJ073-96)规定RQI=11.75-0.75IRI。 在网级系统中，平整度并不需要很高的数据精度。 通过对路网的平整度调查，可以进行整个路网的 需求评估和制定养护维修资金的投资计划。而在 项目级的系统中，就需要很精确的路面性能评估。 在项目级的管理系统中，平整度数据通常作为养 护维修质量控制、周期性路面性能预估和维修方 案评估的依据。
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结构承载能力一般通过路段代表弯沉与设计弯沉 的关系变化来进行评价。对于高速公路，路段代 表弯沉应采用自动弯沉检测车进行测量，各测点 间的间距通常为100米。通过各测点的平均值加2 倍的标准差，计算出路段的代表弯沉值。 我国对现有路面的承载能力可用结构能力指数SAI (Structure Adequacy Index)作为评价指标。SAI主 要与设计容许弯沉值、路段代表弯沉值和年平均 日交通量(AADT)有关，如下式所示。
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前 言
高速公路路面性能评价是路面养护维修 决策、道路经济分析的基础。路面性能 评价模块根据收集的路面数据，判断目 前路面状况是否满足交通要求；所得结 果将作为采取养护或改建措施以及采取 何种措施的依据。高速公路养护管理系 统辅助决策的好坏，很大程度上取决于 养护管理系统对路面性能的评价。
14
路面损坏状况评价指标作为评价路面质量 的重要指标之一，无论在网级还是在项目 级的管理系统中，它都起着重要的作用。 在许多地方和城市的路面管理系统中，路 面损坏状况指标通常作为唯一的路面质量 评价指标。在这些地方因为设备、费用等 原因而导致平整度、抗滑能力的检测比较 困难。
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2、路面行使质量评价 (Evaluation of Pavement Riding Quality)
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3、路面结构性能评价(Evaluation of 路面结构性能评价(Evaluation Pavement Structural Capacity)
路面结构性能评价的目的是评估现有路 面的承载能力和确定路面的剩余寿命。 所谓路面的剩余寿命实指路面在达到预 定的损坏状况之前还能使用的年数和能 承受标准轴载累计作用次数。依据剩余 寿命的长短，可以判断路面结构的的完 好程度及损坏发展的速率，可以确定是 否需要采取改建措施并进行加铺层改建 设计。 2010-9-8
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本世纪60年代初期，美国AASHO道路试 验路的最重要的成果之一就是提出了道 路使用性能的评价方法，建立了路面评 价模型。这个模型的建立对世界各国路 面管理技术的发展有着深远的影响。从 此，许多国家和国际机构如加拿大、日 本和世界银行等先后建立了相应的路面 评价模型。
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上述通过PSI确定路面服务能力的方 上述通过PSI确定路面服务能力的方 法现今仍具有重要的指导意义，但是 PSI方程式本身却具有以下缺点: PSI方程式本身却具有以下缺点:
1、方程是建立在道路试验评定组评价的 基础上。由于车辆、公路性能和行驶速 度变化很大，今天人们对服务能力的感 受是否与30年前相同是值得怀疑的。
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为了改变目前我国在高速公路养护管理和 技术上的落后状态，最重要的工作之一就 是建立和实施计算机化的养护管理系统， 科学有效地调控各项养护维修活动，使有 限的资源获得最大的社会效益。
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一、养护管理系统的概念
1、养护管理系统的定义
路面管理系统(Pavement Management System， PMS)各国有不同的定义，在美国各州公路和运 输工作者协会(AASHTO)的路面管理系统指南 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配方案的工具。 澳大利亚道路研究所把PMS定义为：用于优化 利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。实际上，路面管 理系统是以现代管理科学理论为指导，以计算 机为工具，采用系统分析方法使路面管理过程 系统化。 2010-9-8
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由式(8-3)可知，路面裂缝破损和车辙占很 小比例，这两种因素的变化对PSI基本不产 生影响。与此相反，路面平整度对PSI有显 PSI 著的影响。所以可认为AASHO的PSI是道路 使用者的评价模型。
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而日本根据AASHO研究方法，建立了日本 的PSI模型，如式(8-4): PSI = 4.53－0.51811gσ－0.371 －0.174 (8-4) 由式(8-4)可知，日本PSI的关键影响因素正 好和美国相反，平整度占很轻的比重。说 明70年代末期日本的路面具有很高的平整 度。同时也可以看出日本比较重视裂缝和 车辙对路面性能的影响。所以可认为式(8-4) 是道路管理者的模型。
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8.2 高速公路养护管理系统
一、养护管理系统的概念 二、国内外研究状况 三、建立养护管理系统的意义 四、高速公路养护管理系统设计
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前 言
在养护资金增加有限的情况下，如何合理 地评价路网状态和分配养护资金，确保高 速公路路网始终保持良好的行驶质量，将 成为高速公路主管决策部门不得不解决的 问题。然而，传统的经验决策和主观臆断 仍在我国高速公路养护管理过程中占据主 要地位。管理体制、养护技术的陈旧落后， 不可避免地造成养护维修决策的盲目性和 片面性，更无法达到有效利用资源的目的。
路面行使质量同路面的平整度、车辆的 动态响应以及乘客对舒适性的要求和对 颠簸的接受能力有关。行驶质量通常采 用汇总众多乘客的主观评价意见计算出 评分值。将各路段的评分值与各路段实 测的平整度指标通过回归分析建立主观 评分同客观测量的相互关系。因此，可 以根据路面平整度的客观测量结果得到 对路面行驶质量的统一评价。
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式中: C——初始评分数，常用百分制 C=100； i,j—— 相应为损坏类型数(共n种) 和严重程度等级数(共m种)； ——i种损坏、j级程度和k范围的扣分值； ωi、ωj——各种损坏类型和严重程度的 权函数； F(t, d)— 多种损坏的修正函数，是累计 扣分数t和扣分次数d函数。 13
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8.1 高速公路性能评价 8.2 高速公路养护管理系统 8.3 高速公路机械化养护
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8.1 高速公路性能评价
一、路面服务性能指数PSI 路面服务性能指数 (Present Serviceability Index) 分项—综合指标评价方法 二、分项 综合指标评价方法 (Subentry-Combined Evaluation of Pavement Serviceability)
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路面结构承载能力同路面损坏状况之间存 在一定内在关系。路面破损状况的评价指 标PCI可以与路段代表弯沉建立回归关系式， 即PCI=f(弯沉值)。 通过路面损坏状况来评价路面的结构承载 能力，免去了弯沉测定。但是这种损坏状 况评价带有主观性，所建立的关系式具有 地区局限性。此外，它只能判断路面承载 能力是否足够，而无法估计路面剩余寿命。
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2、方程不仅包括行驶性能，还包括表面损坏情况。 对路面统计管理部门来说，最好将行驶质量和表 面破损分开。因此，需要研究新的路面评定方法， 使路面的客观评定直接并合理地与人们对行驶质 量的感觉联系起来。 3、道路试验中所用的断面仪今天己不再使用。若 是采用AASHO原始的PSI方程，而确定平整度的 方法又不同时，误差将成倍增加。解决这一问题 的最好办法是组织一个新的路面评定组，再将评 定结果直接与感兴趣的特定平整度联系来。
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对于柔性路面，方程式(8-1)可转化式(8-2 ): PSI=A0+A1log(1+ )+A2 +B1 (8-2) 式(8-2)中的系数A0、A1、A2和B1可用多元线性 回归方法确定。 根据AASHO的74个柔性路段的试验，最终得出 著名的柔性路面PSI方程式，即式(8-3): PSI = 5.03－1.91 log(1+ )－1.382 －0.01 (8-3)
路面服务性能指数PSI 一、路面服务性能指数PSI
路面的服务能力这一概念是在AASHO道路 实验时由Carey和Irick提出来，在这之前， 路面设计中并没有人们普遍接受的关于使用 性能的定义。把服务能力作为路面设计的一 个因素，是AASHO设计方法的一个显著特 点。 路面服务性能指数PSI的基本方程式如式(81)线性形式： PSI=A0+(A1R1+A2R2+…)+(B1D1+B2D2+ …) （8－1） 式(8-1)中R1、R2 …为断面平整度的函数， D1、D2…为表面损坏的函数。 2010-9-8
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表8-2 路面抗滑能力
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5、路面性能综合评价
(Combined Evaluation of Pavement Serviceability)
路面性能评价通常有两个主要目标: 1）在网级系统中，进行项目和处治对策的选 择; 2）在项目级系统中，确定特定的养护维修需 求。 对于路面综合指标，并没有一套简单的工程公 式可以利用。一般根据主观经验方法或者社会 科学技术来开发综合指标公式。综合指标需要 考虑路面的各种单项性能并以加权组合的形式 2010-9-8 组合各种单项特性指标。
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影响路面抗滑能力的因素包括:路面特性(粗 构造、细构造)、油和水对路面的污染、车 辆参数(主要是轮胎)和驾驶因素(行车速度) 等。 路面的抗滑能力可采用摆式摩擦系数测定 仪(摆式仪)或横向摩擦系数测定车(SCRIM) 检测。对于高速公路宜采用横向摩擦系数 测定车(SCRIM)测定。
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分项— 二、分项—综合指标评价方法
对于路面使用性能，通常从行使质量、 路面损坏状况、结构承载能力和安全性 能这四个方面进行评价。
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1、路面损坏状况评价 (Evaluation of Pavement Distress)
一般采用路面状况指数PCI来对路面损坏 状况进行评价。扣分法是确定路面状况 指数PCI的常用方法。对不同的损坏类型、 严重程度和范围规定不同的扣分值，按 路段的损坏状况累计扣分值后，以剩余 的数值表征路面的完好程度，评价路面 的好坏。
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4、路面安全性能的评价
(Evaluation of Pavement Safety)
对于路面安全性能的评价一般只考虑抗滑能力。 然而影响路面安全性能实际包括以下几个方面: 1）抗滑能力， 2）车辙(因为车辙可以造成路面积水，使得汽 车有发生水上漂移的危险)， 3）路面的反光， 4)车道分界， 5)外来障碍物。
Hale Waihona Puke Baidu
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SAI=f(路面允许弯沉、路段代表弯沉、AADT) 式中，SAI可用5分制、10分制和100分制来表 示。对于我国，采用100分制更符合人们的使 用习惯。在式中，路面允许弯沉和路段代表 弯沉是影响SAI的主要因素。在我国《公路养 护技术规范》(JTJ 073-96)中，它们的比值被 称为路面强度系数SSI。对于高速公路而言， 不同的路面结构强度等级，应对应不同的SSI 和SAL，如下表：
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表8－1 路面强度评价标准
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利用沥青路面设计弯沉公式，可以确定当代表 弯沉值与设计弯沉值相等时路面所能承受的标 准轴载累计作用次数N,，即如下式。通过交通 调查，可分析得到弯沉评定之前路面己经承受 过的标准轴载累计作用次数N0。以N0与Ne相比， 便可确定路面的剩余寿命(以标准轴载作用次数 记)。按当时的交通量和对今后交通量增长的预 估，便可估计出路面剩余寿命。相反由剩余寿 命可判断路面结构的潜在承载能力。
这种用扣分法评价路面损坏状态的方法， 较早在美国Washington州路面管理系统中得 到应用。后来在PAVER系统中得到进一步 完善，从而促进了该方法在评价路面状况 中的广泛应用。 我国在“七五”国家攻关期间根据北京市 和广东省的路面状况，也利用这种扣分方 法开发了路面状况指数PCI模型。
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路面行驶质量通常以质量指数RQI描述。RQI一般 按5, 10和100分制来计分。我国《公路养护技术规 范》(JTJ073-96)规定RQI=11.75-0.75IRI。 在网级系统中，平整度并不需要很高的数据精度。 通过对路网的平整度调查，可以进行整个路网的 需求评估和制定养护维修资金的投资计划。而在 项目级的系统中，就需要很精确的路面性能评估。 在项目级的管理系统中，平整度数据通常作为养 护维修质量控制、周期性路面性能预估和维修方 案评估的依据。
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结构承载能力一般通过路段代表弯沉与设计弯沉 的关系变化来进行评价。对于高速公路，路段代 表弯沉应采用自动弯沉检测车进行测量，各测点 间的间距通常为100米。通过各测点的平均值加2 倍的标准差，计算出路段的代表弯沉值。 我国对现有路面的承载能力可用结构能力指数SAI (Structure Adequacy Index)作为评价指标。SAI主 要与设计容许弯沉值、路段代表弯沉值和年平均 日交通量(AADT)有关，如下式所示。
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高速公路路面性能评价是路面养护维修 决策、道路经济分析的基础。路面性能 评价模块根据收集的路面数据，判断目 前路面状况是否满足交通要求；所得结 果将作为采取养护或改建措施以及采取 何种措施的依据。高速公路养护管理系 统辅助决策的好坏，很大程度上取决于 养护管理系统对路面性能的评价。
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路面损坏状况评价指标作为评价路面质量 的重要指标之一，无论在网级还是在项目 级的管理系统中，它都起着重要的作用。 在许多地方和城市的路面管理系统中，路 面损坏状况指标通常作为唯一的路面质量 评价指标。在这些地方因为设备、费用等 原因而导致平整度、抗滑能力的检测比较 困难。
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3、路面结构性能评价(Evaluation of 路面结构性能评价(Evaluation Pavement Structural Capacity)
路面结构性能评价的目的是评估现有路 面的承载能力和确定路面的剩余寿命。 所谓路面的剩余寿命实指路面在达到预 定的损坏状况之前还能使用的年数和能 承受标准轴载累计作用次数。依据剩余 寿命的长短，可以判断路面结构的的完 好程度及损坏发展的速率，可以确定是 否需要采取改建措施并进行加铺层改建 设计。 2010-9-8
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本世纪60年代初期，美国AASHO道路试 验路的最重要的成果之一就是提出了道 路使用性能的评价方法，建立了路面评 价模型。这个模型的建立对世界各国路 面管理技术的发展有着深远的影响。从 此，许多国家和国际机构如加拿大、日 本和世界银行等先后建立了相应的路面 评价模型。
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上述通过PSI确定路面服务能力的方 上述通过PSI确定路面服务能力的方 法现今仍具有重要的指导意义，但是 PSI方程式本身却具有以下缺点: PSI方程式本身却具有以下缺点:
1、方程是建立在道路试验评定组评价的 基础上。由于车辆、公路性能和行驶速 度变化很大，今天人们对服务能力的感 受是否与30年前相同是值得怀疑的。
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为了改变目前我国在高速公路养护管理和 技术上的落后状态，最重要的工作之一就 是建立和实施计算机化的养护管理系统， 科学有效地调控各项养护维修活动，使有 限的资源获得最大的社会效益。
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一、养护管理系统的概念
1、养护管理系统的定义
路面管理系统(Pavement Management System， PMS)各国有不同的定义，在美国各州公路和运 输工作者协会(AASHTO)的路面管理系统指南 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配方案的工具。 澳大利亚道路研究所把PMS定义为：用于优化 利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。实际上，路面管 理系统是以现代管理科学理论为指导，以计算 机为工具，采用系统分析方法使路面管理过程 系统化。 2010-9-8
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由式(8-3)可知，路面裂缝破损和车辙占很 小比例，这两种因素的变化对PSI基本不产 生影响。与此相反，路面平整度对PSI有显 PSI 著的影响。所以可认为AASHO的PSI是道路 使用者的评价模型。
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而日本根据AASHO研究方法，建立了日本 的PSI模型，如式(8-4): PSI = 4.53－0.51811gσ－0.371 －0.174 (8-4) 由式(8-4)可知，日本PSI的关键影响因素正 好和美国相反，平整度占很轻的比重。说 明70年代末期日本的路面具有很高的平整 度。同时也可以看出日本比较重视裂缝和 车辙对路面性能的影响。所以可认为式(8-4) 是道路管理者的模型。
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8.2 高速公路养护管理系统
一、养护管理系统的概念 二、国内外研究状况 三、建立养护管理系统的意义 四、高速公路养护管理系统设计
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在养护资金增加有限的情况下，如何合理 地评价路网状态和分配养护资金，确保高 速公路路网始终保持良好的行驶质量，将 成为高速公路主管决策部门不得不解决的 问题。然而，传统的经验决策和主观臆断 仍在我国高速公路养护管理过程中占据主 要地位。管理体制、养护技术的陈旧落后， 不可避免地造成养护维修决策的盲目性和 片面性，更无法达到有效利用资源的目的。
路面行使质量同路面的平整度、车辆的 动态响应以及乘客对舒适性的要求和对 颠簸的接受能力有关。行驶质量通常采 用汇总众多乘客的主观评价意见计算出 评分值。将各路段的评分值与各路段实 测的平整度指标通过回归分析建立主观 评分同客观测量的相互关系。因此，可 以根据路面平整度的客观测量结果得到 对路面行驶质量的统一评价。