CN111612224A - 一种路面多车道状况预测与养护规划方法 - Google Patents
一种路面多车道状况预测与养护规划方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111612224A CN111612224A CN202010374054.XA CN202010374054A CN111612224A CN 111612224 A CN111612224 A CN 111612224A CN 202010374054 A CN202010374054 A CN 202010374054A CN 111612224 A CN111612224 A CN 111612224A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- maintenance
- different
- road surface
- year
- road
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 title claims abstract description 442
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000008901 benefit Effects 0.000 claims abstract description 30
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 43
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 claims description 31
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 40
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 4
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
- G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/20—Administration of product repair or maintenance
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Economics (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Marketing (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明实施例提供一种路面多车道状况预测与养护规划方法，所述方法包括：获取各路面状况基础数据，建立路面不同车道的性能衰变模型；所述基础数据包括历史路面技术状况、车流量、断面监测区间；将所述各路面状况基础数据输入路面不同车道性能衰变模型，得到所述路面不同车道性能衰变模型输出的路面不同车道技术状况预测结果；获取首年养护经费限制要求，根据各路段各车道技术状况、车道优先级指数及费用效益比，反复规划首年养护方案；满足首年养护经费要求后，进行次年养护规划，同首年养护规划方式，直至完成多年度养护规划。本发明实施例基于准确的预测结果对多车道路面进行多年度养护方案制定，保障路面性能的提升。
Description
技术领域
本发明涉及道路养护领域，具体涉及一种路面多车道状况预测与养护规 划方法。
背景技术
我国的大部分道路的通车时间已超过6年，通车营运年限日益增长，道 路将由大规模建设期逐步转变为养护期，而随着行业管理要求日益提高，道 路日常维护管理难度与日俱增，路面养护将成为一项资金需求较大的长期性 和日常性工作，传统被动养护模式难以有效满足和应对不断动态发展提升的 养护工作要求。
2018年交通运输部最新修订的《公路养护工程管理办法》明确将“推行 公路养护决策科学化”作为搭建中国现代公路养护工程管理体系的关键。因 此，科学构建路面最优养护决策方法，合理选择路网中的养护路段并采取适 合的养护措施，从而保证在路面的生命周期内耗费最少的路面养护维修成本 和用户成本，最大程度地提高路面的使用性能，对提升公路养护决策科学化 水平具有重要的现实意义。
由于受经费及时间限制，现有的大多高等级公路的养护方案都是基于道 路第二车道的检测数据来制定，并且对未来的道路技术状况预测也是基于年 份的衰变。实际上，大多数高速公路是三车道甚至四车道，不同路段的车流 量和车型差异较大，技术状况的衰变规律也不相同，因此，传统以单车道检 测数据制定全车道养护方案的方式，不仅不切合多车道道路的实际技术状况， 也导致对未来养护方案的制定不够准确，未能体现基于各车道交通量及技术 状况养护的差异性。同时，传统的养护未区分出路面、桥头和桥面进行分类 别、针对性分析并制定养护方案，公路主线段与桥头端的地基状况不同，分 析时参考的因素和制定的养护方案均不同。
因此，如何实现通过根据交通量当量轴载与对应路段的路面多车道技术 状况建立衰变模型，对道路每一条车道使用对应的衰变模型预测未来几年的 技术状况，提高路面不同车道技术状况预测准确性，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种路面多车道状况预测与 养护规划方法。
第一方面，本发明实施例提供一种路面多车道状况预测与养护规划方法， 包括：
获取各路面状况基础数据；所述基础数据包括历史路面技术状况、车 流量、断面监测区间；
将所述各路面状况基础数据输入路面不同车道性能衰变模型，得到所 述路面不同车道性能衰变模型输出的路面不同车道技术状况预测结果；
其中，所述路面不同车道性能衰变模型根据各路段的年累计当量轴载 和年检测的路面不同车道技术状况建立得到。
可选地，所述路面多车道状况预测与养护规划方法还包括：
将路面分为主线、桥面与桥头，根据主线与桥面不同车道技术状况预测 结果以及养护触发阈值得到不同区间路段不同车道的养护方案；根据桥头 沉降量以及不平整度得到桥头养护方案；
所述不同区间路段是根据断面观测区间对路面划分为多个区间路段得 到；所述主线是指除去桥面和桥头的一般路基段。
可选地，所述路面多车道状况预测与养护规划方法还包括：
根据所述不同区间路段不同车道的养护方案，计算得到不同区间路段 不同车道的首年规划费用；
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且 所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则 所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养护方案；
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且 所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围外，则 所述不同区间路段不同车道保持原首年规划方案不变。
可选地，所述若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护 资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预 设范围内，则所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养护方案 包括：
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且 所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则 对效益费用比小的所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养 护方案，直至满足所述不同区间路段不同车道的首年规划费用低于养护资 金阈值，进行次年养护；
所述效益费用比根据车道优先级指数、养护实施效益、养护费用计算 得到。
可选地，所述得到不同区间路段不同车道的养护方案包括：
得到主线多车道养护方案、桥面多车道养护方案和桥头的养护方案， 以4条车道举例；
所述主线多车道养护方案包括对两条及以下的需首年预防性养护的 车道衰变至次年养护；对两条以上的需首年预防性养护的预设车道进行整 体罩面，对需预防性养护的重要车道，包括第2和第3车道进行整体罩面。
所述桥面多车道养护方案包括根据不同车道桥面技术状况进行小修 和中修；桥头养护方案根据沉降量和不平整度指数进行加铺。
可选地，所述各路段的年累计当量轴载根据公式
确 定得到；
其中，N表示标准轴载的当量轴次，ni表示被换算车型的各级轴载作 用次数，P表示标准轴载，Pi表示被换算车型的各级轴载，C1表示轴数系 数，C2表示轮组系数。
可选地，所述效益费用比根据公式
和 
确定得到；
其中，BCR为所述效益费用比，∑B为各项指数累计的养护效益，C总为 费用总和，J为车道优先级指数，如表1所示，其中各变量为可变参数, 如A1、B1等，Bi为第i种养护方案实施的效益，ti为第i种养护方案实施 的时间；tl为衰变至路面技术状况触发值的时间；PQI(tl)为预防性养护干 预时的路面使用性能指数，PQI(ti)为需进行中修时的路面使用性能指数。
所述费用总和根据公式C总＝C主线+C桥面+C桥头确定得到；
其中，C总为所述费用总和，C主线为主线费用总和，C桥面为桥面费用总和， C桥头为桥头费用总和。
表1车道优先级指数
注：不同数量车道的道路，车道优先级指数根据其车道功能、车流量 等进行定义。
可选地，所述进行次年养护包括：
若不同区间路段不同车道的次年规划费用高于次年养护资金阈值，且 路面不同车道技术状况预测结果在次年养护触发阈值下的预设范围内，则 对次年效益费用比小的所述不同区间路段不同车道衰变至第三年养护或 改变养护方案；
若所述不同区间路段不同车道的次年规划费用高于次年养护资金阈 值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在次年养护触发阈值下的预设 范围外，则所述不同区间路段不同车道保持原次年规划方案不变；若满足 所述不同区间路段不同车道的次年规划费用低于次年养护资金阈值，则进 行第三年养护，以此方式循环直至完成末年养护。
第二方面本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储 在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时 实现如第一方面所述的路面多车道状况预测与养护规划方法的步骤。
第三方面本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储 有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的路面多 车道状况预测与养护规划方法的步骤。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，通过根据各 路段的年累计当量轴载和年检测的路面不同车道技术状况建立路面性能 衰变模型，能够准确得到路面不同车道技术状况预测结果，提高未来路面 不同车道技术状况预测的准确性，根据各路段各车道技术状况、车道优先 级指数及费用效益比，反复规划首年养护方案；满足首年养护经费要求后， 进行次年养护规划，同首年养护规划方式，直至完成多年度养护规划，保 障路面性能的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种路面多车道状况预测与养护规划方法的 流程示意图；
图2为本发明实施例提供的养护规划设计的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的确定养护触发值与养护方法的示意图；
图4为本发明实施例提供的预防性养护方案的示意图；
图5为本发明实施例提供的中修方案的示意图；
图6为本发明实施例提供的4车道养护方法的示意图；
图7为本发明实施例提供的养护计划的示意图；
图8为本发明实施例提供的多条车道首年的养护规划的示意图；
图9为本发明实施例提供的规划末年多车道养护方案的示意图；
图10为本发明实施例提供的小修方案的示意图；
图11为本发明实施例提供的桥面技术状况分析方法的示意图；
图12为本发明实施例提供的沥青桥面养护触发标准的示意图；
图13为本发明实施例提供的桥面首年多车道养护规划方案的示意图；
图14为本发明实施例提供的RQI分析桥头沉降的示意图；
图15为本发明实施例提供的路段划分的示意图；
图16为本发明实施例提供的项目路段年度车型分布情况的示意图；
图17为本发明实施例提供的年累计当量轴载作用次数与预测的示意图；
图18为本发明实施例提供的2015年至2019年项目PCI上行曲线变 化的示意图；
图19为本发明实施例提供的AA-BB的年累计当量轴载的示意图；
图20为本发明实施例提供的CC-DD的年累计当量轴载的示意图；
图21为本发明实施例提供的1车道2020-2022养护方案的示意图；
图22为本发明实施例提供的2车道2020-2022养护方案的示意图；
图23为本发明实施例提供的3车道2020-2022养护方案的示意图；
图24为本发明实施例提供的4车道2020-2022养护方案的示意图，
图25为本发明实施例提供的项目桥面规划期内每年的面积分布的示 意图；
图26为本发明实施例提供的项目规划期桥头各类养护费用情况的示意 图；
图27为本发明实施例提供的项目多车道多年度规划期各类养护费用情 况的示意图；
图28为本发明实施例提供的项目多车道多年度规划期各类养护费用分 布情况的示意图；
图29为本发明实施例提供的一种路面多车道状况预测与养护规划装置 的结构示意图；
图30为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围(本次实施例以单向4车道 为例)。
图1是本发明实施例提供的一种路面多车道状况预测与养护规划方法的 流程示意图，如图1所示，路面多车道状况预测与养护规划方法包括：
获取各路面状况基础数据；所述基础数据包括历史路面技术状况、车 流量、断面监测区间；
将所述各路面状况基础数据输入路面不同车道性能衰变模型，得到所 述路面不同车道性能衰变模型输出的路面不同车道技术状况预测结果；
其中，所述路面不同车道性能衰变模型根据各路段的年累计当量轴载 和年检测的路面不同车道技术状况建立得到。
所述路面多车道性能衰变模型是预测未来的路面不同车道状况的模 型。
所述路面不同车道技术状况包括路面使用性能指数(Pavement Quality orPerformance Index，以下简称PQI)、路面损坏状况指数(Pavement Condition Index，以下简称PCI)、路面行驶质量指数(Riding Quality Index， 以下简称RQI)和路面车辙深度指数(Rutting Depth Index，以下简称RDI) 等。
具体地，基于大数据原理，对道路车流量断面观测区间、里程桩号、车 流量以及路面数据状况进行统计分析，将车流量进行车型划分，并与年度、 断面观测区间一一对应，将路面不同车道技术状况与年度、里程桩号、道路 监测节点一一对应。
获取各路面状况基础数据；所述基础数据包括历史路面技术状况、车 流量、断面监测区间，将划分的车流量自然数按车辆折算系数折算为当量数， 并计算当量轴载；将道路的路面不同车道技术状况从百米开始统计；桥梁由 于长度差异较大，其桥面技术状况则按桥梁长度进行十米、百米、公里统计； 将桥头往主线方向的路面不同车道技术状况按十米进行统计。
所述主线指的是除去桥面、隧道外的一般路基段。
路面多车道性能衰变模型是基于道路划分的每个路段的交通量年累 计当量轴载N年与年检测的路面不同车道技术状况(PQI、PCI、RQI、RDI 等)所建立的。并根据计算分析的各路面状况基础数据，代入模型中，可 预测出未来几年对应的路面不同车道技术状况，即得到所述路面不同车道 性能衰变模型输出的路面不同车道技术状况预测结果。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，该方法中， 通过根据各路段的年累计当量轴载和年检测的路面不同车道技术状况建 立路面多车道性能衰变模型，能够准确得到路面不同车道技术状况预测结 果，提高未来路面不同车道技术状况预测的准确性。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，
所述路面多车道状况预测与养护规划方法还包括：
将路面分为主线、桥面与桥头，根据主线与桥面不同车道技术状况预测 结果以及养护触发阈值得到不同区间路段不同车道的养护方案；根据桥头 沉降量以及不平整度得到桥头养护方案；
所述不同区间路段是根据断面观测区间对路面划分为多个区间路段得 到；所述主线是指除去桥面和桥头的一般路基段。
具体地，基于道路实际状况，结合道路所属区域要求，和所述路面不 同车道技术状况预测结果，进行养护规划目标的制定，规划后的路面不同 车道技术状况基本没有不达标路段，例如，最终路段指标80≤PCI＜92路 段，80≤RQI＜90，或70≤RDI＜80路段，规划期末的PQI至少在PQI合格 以上。
对道路类型进行分析，根据断面观测区间对路面划分为多个区间路 段，每个区间路段的车型、数量、年累计当量轴载、增长率都不同，较高 的年累计当量轴载会使得路面不同车道技术状况衰变越快，根据不同区间 不同车道路段所属的年累计当量轴载与基准年的路面不同车道技术状况 得到，制定不同区间不同车道路段的养护方案。
例如，将道路养护路段划分为路面、桥面以及桥头，不同养护路段的 参考元素以及养护方案不同。参考元素为养护分析与方案制定的指标，如 路面与桥面参考元素主要为每个车道的路面不同车道技术状况(PCI、RQI、 RDI等)、养护历史、车流量、断面观测区间、桩号区间等，但路面采取 养护措施可以有罩面、大中修，而桥面由于标高限制，基本只采用大中修 方案；我国沿海地区的地基较软，大部分桥头都会发生沉降，因此桥头的 参考元素为沉降量和不平整度指数RQI，养护方案为加铺。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，该方法中， 通过根据不同区间不同车道路段所属的年累计当量轴载与基准年的路面 不同车道技术状况，制定不同区间不同车道路段的养护方案，能够针对性 地分析并制定不同区间不同车道路段的养护方案，使得制定的养护方案更 加符合各自实际的道路类型，使得资源更加地合理分配，可有效提高道路 规划期的路面性能，保障道路服务水平及运营安全。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述路面多车道状况预测与养 护规划方法还包括：
根据所述不同区间路段不同车道的养护方案，计算得到不同区间路段 不同车道的首年规划费用；
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且 所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则 所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养护方案；
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且 所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围外，则 所述不同区间路段不同车道保持原首年规划方案不变。
其中，所述首年规划费用为养护方案中的第一年的养护规划措施的费 用。
所述养护资金阈值为养护经费限制的要求额度。
所述养护触发阈值为用以判断是否需要养护的标准值。
具体地，根据所述路面不同车道技术状况预测结果，可以得到不同区 间不同车道路段的养护方案，进一步计算得到不同区间不同车道路段的首 年规划费用，在费用方面以规划首年的预算费用为基准，往后的规划年里 逐渐增高，规划末年的费用最高。若所述不同区间路段不同车道的首年规 划费用高于养护资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在养护 触发阈值下的预设范围内，则所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护 或改变养护方案；若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护 资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预 设范围外，则所述不同区间路段不同车道保持原首年规划方案不变。在首 年规划时，对路面、桥面以及桥头方案进行费用计算，并与养护资金阈值 进行对比，若不满足养护资金限制要求，则返回规划初期进行重新规划， 对于车道的PCI、RQI等在养护资金阈值下阈值范围内的路段在首年弃养，衰变至次年进行养护或者改变养护措施，减小养护费用，直至满足养护经 费限制要求。以此方式一直循环，直至首年养护规划费用满足养护资金阈 值的限制要求。例如，若道路的首年规划费用高于养护资金阈值，且养护 触发阈值表示为PCI触发值，阈值范围设置为0～0.5，那么当各路段不同车道 技术状况预测结果中的车道PCI值PCI车道和车道RQI值RQI车道，满足 (PCI触发值-0.5)＜PCI车道＜PCI触发值和(RQI触发值-0.5)＜RQI车道＜RQI触发值时，则对该路 段的车道首年弃养，衰变至次年进行养护或者改变养护措施，减小养护费 用，直至满足养护经费限制要求。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，该方法中， 通过不同区间不同车道路段的首年规划费用高于养护资金阈值，且所述路 面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则得到不 同区间不同车道路段的首年养护方案，能够综合资金情况和路面不同车道 技术状况来作出合理的养护方案，保障路面得到合理养护的同时，还节省 了成本。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述若所述不同区间路段不同 车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预 测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则所述不同区间路段不同车道衰 变至次年养护或改变养护方案包括：
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且 所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则 对效益费用比小的所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养 护方案，直至满足所述不同区间路段不同车道的首年规划费用低于养护资 金阈值，进行次年养护；
所述效益费用比根据车道优先级指数、养护实施效益、养护费用计算 得到。具体地，根据所述路面不同车道技术状况预测结果，可以得到不同 区间不同车道路段的养护方案，进一步计算得到不同区间不同车道路段的 首年规划费用，在费用方面以规划首年的预算费用为基准，往后的规划年 里逐渐增高，规划末年的费用最高。若所述不同区间路段不同车道的首年 规划费用高于养护资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则对效益费用比小的所述不同区间路段不同 车道衰变至次年养护或改变养护方案，直至满足所述不同区间路段不同车 道的首年规划费用低于养护资金阈值，进行次年养护。所述效益费用比根 据车道优先级指数、养护实施效益、养护费用计算得到。在首年规划时， 对主线、桥面以及桥头方案进行费用计算，并与养护资金阈值进行对比， 若不满足养护资金限制要求，则返回规划初期进行重新规划，对于不同区 间不同车道路段的首年养护方案，如路面多车道养护，不仅基于各车道路 面不同车道技术状况、衰变值等，也基于养护方案的费用效益比(BCR) 值，根据桩号区间的每条车道的BCR值，选择较小的进行弃养，待衰变 至次年进行养护，或者改变养护措施，减小养护费用，直至满足养护经费 限制要求。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，该方法中， 通过不同区间不同车道路段的首年规划费用高于养护资金阈值，所述路面 不同车道技术状况预测结果在所述养护触发阈值下的预设范围内，对效益 费用比小的所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养护方案， 能够综合资金情况、路面不同车道技术状况和费用效益比来作出合理的养 护方案，保障路面得到合理养护的同时，还节省了资金花费。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述得到不同区间路段不同车 道的养护方案包括：
得到主线多车道养护方案、桥面的养护方案和桥头的养护方案，以4 条车道举例；
所述主线多车道养护方案包括对两条及以下的需首年预防性养护的 车道衰变至次年养护；对两条以上的需首年预防性养护的预设车道进行整 体罩面，对重要车道包括第2和第3车道，需预防性养护的进行整体罩面。
所述桥面多车道养护方案包括根据不同车道桥面技术状况进行小修 和中修；桥头养护方案根据沉降量和不平整度指数进行加铺。
其中，所述预设车道为两条以上的需首年预防性养护的车道中的重要 车道。
具体地，对道路类型进行分析，将道路养护路段划分为主线多车道、 桥面多车道以及桥头，不同养护路段的参考元素以及养护方案不同。针对 多车道养护，根据每条车道的路面不同车道技术状况制定养护方案如日常 养护、预防性养护、中修养护，由于首年养护费用限制问题，因此对于两 条车道及以下需首年预防性养护的车道衰变至次年养护，但对两条以上的 需首年预防性养护的车道的重要车道，如2、3车道需预防性的则进行整 体罩面，根据规划的养护方案进行养护经费预算，超出首年经费预算则返 回规划初期进行重新规划，优先择取车道重要度高的车道进行养护。
基于道路每条车道的车流量及车道类型(行车道、超车道等)，对车 道养护的优先级进行了排序，公路的4条车道中，2车道重要度最高，传 统的道路检测也只检测第2车道，3车道为紧邻2车道的中间车道，重要 度次之，1车道为超车道，日常行驶车辆相对2、3较少，因此重要度排第 三，4车道为应急车道，重要度排第四。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，该方法中， 通过得到主线多车道养护方案、桥面多车道养护方案和桥头的养护方案， 且多车道养护方案包括对两条及以下的需首年预防性养护的车道衰变至 次年养护，对两条以上的需首年预防性养护的重要车道进行整体罩面，能 够保障路面得到合理养护的同时，还节省了资金花费。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述各路段的年累计当量轴载 根据公式
确定得到；
其中，N表示标准轴载的当量轴次，ni表示被换算车型的各级轴载作 用次数，P表示标准轴载，Pi表示被换算车型的各级轴载，C1表示轴数系 数，C2表示轮组系数。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，该方法中， 年累计当量轴载根据公式
确定得到，能够准确得到年累 计当量轴载。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述效益费用比根据公式
和
确定得到；
其中，BCR为所述效益费用比，∑B为各项指数累计的养护效益，C总为 费用总和，J为车道优先级指数，Bi为第i种养护方案实施的效益，ti为第 i种养护方案实施的时间；tl为衰变至路面技术状况触发值的时间；PQI(tl) 为预防性养护干预时的路面使用性能指数，PQI(ti)为需进行中修时的路面 使用性能指数。
所述费用总和根据公式C总＝C主线+C桥面+C桥头确定得到；
其中，C总为所述费用总和，C主线为路面费用总和，C桥面为桥面费用总和， C桥头为桥头费用总和。
具体地，所述车道优先级指数，优选地，以四条车道类型为例，其优 先级指数为1车道：0.12；2车道0.14；3车道：0.13；4车道：0.11，(优 先级指数取值范围为0～0.2)效益费用比根据公式
和 
确定得到；
所述费用总和根据公式C总＝C主线+C桥面+C桥头确定得到；
其中，C总为所述费用总和，C主线为路面费用总和，C桥面为桥面费用总和， C桥头为桥头费用总和。C主线、C桥面和C桥头根据如下公式确定：
C主线＝S中修×T中修+S预×T预+T技术服务+T不可预见
C桥面＝S中修×T中修+S小修×T小修+T技术服务+T不可预见
C桥头＝S加铺×T加铺+T附属设施+T不可预见
其中，C总—道路养护总费用；C主线—主线养护总费用；C桥面—桥面养护 总费用；C桥头—桥头养护总费用；S中修—中修面积(m2)；T中修—中修养护 混合料单价(元/m2)；S预—预防性养护面积(m2)T预—预防性养护混合 料单价(元/m2)；T技术服务—路面检测费用等；T不可预见—养护后的标线、护栏、 路缘石恢复等；S小修—桥面小修面积(m2)；T小修—桥面小修混合料单价(元/m2)；S加铺—桥头加铺面积(m2)；T加铺—桥头加铺混合料单价(元/m2)； T附属设施—护栏更换费用；T不可预见—养护后的标线、路缘石恢复等。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，该方法中， 效益费用比根据公式
和
确定得到，能够 准确得到效益费用比。
进一步地，在上述发明实施例的基础上，所述进行次年养护包括：
若不同区间路段不同车道的次年规划费用高于次年养护资金阈值，且 路面不同车道技术状况预测结果在次年养护触发阈值下的预设范围内，则 对次年效益费用比小的所述不同区间路段不同车道衰变至第三年养护或 改变养护方案；
若所述不同区间路段不同车道的次年规划费用高于次年养护资金阈 值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在次年养护触发阈值下的预设 范围外，则所述不同区间路段不同车道保持原次年规划方案不变；若满足 所述不同区间路段不同车道的次年规划费用低于次年养护资金阈值，则进 行第三年养护，以此方式循环直至完成末年养护。
具体地，在费用方面以规划首年的预算费用为基准，往后的规划年里 逐渐增高，规划末年的费用最高，详细地，若不同区间路段不同车道的次 年规划费用高于次年养护资金阈值，且路面不同车道技术状况预测结果在 次年养护触发阈值下的预设范围内，则对次年效益费用比小的所述不同区 间路段不同车道衰变至第三年养护或改变养护方案；若所述不同区间路段 不同车道的次年规划费用高于次年养护资金阈值，且所述路面不同车道技 术状况预测结果在次年养护触发阈值下的预设范围外，则所述不同区间路 段不同车道保持原次年规划方案不变；若满足所述不同区间路段不同车道 的次年规划费用低于次年养护资金阈值，则进行第三年养护，以此方式循 环直至完成末年养护，即是整个首年至末年的养护方案。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划方法，该方法中， 通过不同区间不同车道路段的次年规划费用高于次年养护资金阈值，所述 路面不同车道技术状况预测结果在次年养护触发阈值下的预设范围内且 对次年效益费用比小的所述不同区间路段不同车道衰变至第三年养护或 改变养护方案，且以此方式循环直至完成末年养护，能够综合资金情况、 路面不同车道技术状况和费用效益比来作出合理的首年至末年养护方案，保障路面得到合理养护的同时，还节省了资金花费。
首先对道路现状进行分析，按路段—桩号—车流量、路面不同车道技 术状况进行整理分析，计算年累计当量轴载并建立路面衰变模型(当量轴 载的计算如式1、式2所示)，根据计算预测的路面不同车道技术状况衰 变值预测未来几年的路面不同车道技术状况，制定养护方案，并对比养护 方案费用与管理单位首年养护资金限制，反复规划直至满足要求，并制定 规划首年—末年养护费用逐渐增高的梯度模式。本发明制定的养护方案可 有效提高道路规划期的路面性能，保障道路服务水平及运营安全。
图2为本发明实施例提供的养护规划设计的流程示意图，如图2所示，
基于大数据原理，对道路车流量断面观测区间、里程桩号、车流量以 及路面数据状况进行统计分析，将车流量进行车型划分，并与年度、断面 观测区间一一对应，将路面不同车道技术状况与年度、里程桩号、道路监 测节点一一对应。
将划分的车流量自然数按车辆折算系数折算为当量数，并计算当量轴 载；将道路的路面不同车道技术状况从百米开始统计；桥梁由于长度差异 较大，其桥面技术状况则按桥梁长度进行十米、百米、公里统计；将桥头 往主线方向的路面不同车道技术状况按十米进行统计。
路面多车道性能衰变模型是基于道路划分的每个路段的交通量年累 计当量轴载N年与年检测的路面不同车道技术状况(PQI、PCI、RQI、RDI 等)所建立的。并根据计算分析的各路段交通量增长率，预测未来几年的 交通量年累计当量轴载，代入模型中，可预测出未来几年对应的路面不同 车道技术状况，根据预测结果，参照《公路技术状况评定标准》(JTG5210-2018)制定养护触发值。
本发明通过建立的路面多车道性能衰变模型，根据预测的年累计交通 量轴载(N年1、N年2……N年x)预测未来的路面不同车道技术状况，可计算出 PCI、RQI、RDI等指数的年衰变值，基于基准年的实际路面不同车道技术 状况指数，可得出未来几年的路面不同车道技术状况预测值。
结合道路所属区域要求，进行养护规划目标的制定，规划后的路面不 同车道技术状况基本没有不达标路段(指80≤PCI＜92路段，80≤RQI＜ 90，或70≤RDI＜80路段)，规划期末的PQI至少在PQI合格以上。
将路面划分为主线、桥面以及桥头，不同养护路段的参考元素以及养 护方案不同。参考元素为养护分析与方案制定的指标，路面与桥面参考元 素主要为每个车道的路面不同车道技术状况(PCI、RQI、RDI等)、养护 历史、车流量、断面观测区间、桩号区间等，但路面采取养护措施可以有 罩面、大中修，而桥面由于标高限制，基本只采用大中修方案；我国沿海 地区的地基较软，大部分桥头都会发生沉降，因此桥头的参考元素为沉降 量和不平整度指数RQI，养护方案为加铺。
根据断面观测区间对路面进行划分，再将路面划分为多个区间路段， 每个区间路段的车型、数量、年累计当量轴载、增长率都不同，较高的年 累计当量轴载会使得路面不同车道技术状况衰变越快，根据不同区间不同 车道路段所属的年累计当量轴载与基准年的路面不同车道技术状况，制定 不同区间不同车道路段的养护方案。
对于主线、桥面多车道养护规划设计，图3为本发明实施例提供的确 定养护触发值与养护方法的示意图，如图3所示，根据公路等级，对多车 道的路面不同车道技术状况进行分析，根据路面性能模型计算预测出的路 面不同车道技术状况衰变值，可计算出未来几年每个车道的公路技术状 况。本发明根据预测结果制定养护方案。
图4为本发明实施例提供的预防性养护方案的示意图；图5为本发明实 施例提供的中修方案的示意图；图6为本发明实施例提供的4车道的示意图 (斜线框为中修养护，横线框为预防性罩面养护)；如图4-6所示，对于养 护方案，中修养护基本为单车道处治，预防性养护(罩面)为道路半幅处 治，针对多车道主线养护，对仅仅需要中修的车道，只进行铣刨加铺；对 需要中修的车道进行加铺，对需要预防性养护的车道，根据其车道的主线 不同车道技术状况指数和车道重要性进行规划，方法为半幅罩面(4条车 道罩面)。图6(a)左半部分三车道和右半部分二车道为中修，图6(b) 为4条车道整体预防性罩面，图6(c)为右半部分2车道中修后，4条车 道整体预防性罩面。
图7为本发明实施例提供的养护计划的示意图，如图7所示，基于预 测的主线不同车道技术状况以及首年养护经费状况(多年养护规划设计中 较低的一年)制定养护计划。
首年的养护，根据每条车道的主线不同车道技术状况制定养护方案 (日常、预防性、中修)，由于首年养护费用限制问题，因此对于两条车 道及以下需预防性的车道进行弃养，待衰变至次年进行养护(但对重要车 道，如2、3车道需预防性的则进行整体罩面)，根据规划的养护方案进 行养护经费预算，超出首年经费预算则返回规划初期进行重新规划，优先 择取车道重要度高的车道进行养护。
图8为本发明实施例提供的主线多条车道首年的养护规划的示意图， 如图8所示，基于道路每条车道的车流量及车道类型(行车道、超车道等)， 对车道养护的优先级进行了排序，公路的4条车道中，2车道重要度最高， 传统的道路检测也只检测第2车道，3车道为紧邻2车道的中间车道，重 要度次之，1车道为超车道，日常行驶车辆相对2、3较少，因此重要度排 第三，4车道为应急车道，重要度排第四。
图9为本发明实施例提供的规划末年的主线多车道养护方案的示意 图，如图9所示，针对主线多车道路面的多年养护方案，旨在提高道路路 面不同车道技术状况，对于次年的养护规划，参照首年的首次养护规划方 案，根据方案结果计算养护费用，反复规划直至满足资金限制要求，对于 规划末年，为保障路面性能的提升。规划末年，主要目标为路面性能的提 升，其余若有三个车道需要预防性(罩面)养护，则先对需要中修的车道 进行中修后，整体罩面处治。
图10为本发明实施例提供的小修方案的示意图，如图10所示，对于 桥面的养护方案主要为小修与中修，小修为铣刨4cm，加铺4cm沥青混合 料，中修为铣刨10cm，加铺10cm沥青混合料，其中，桥面中修方案与路 面一致。
图11为本发明实施例提供的桥面技术状况分析方法的示意图；图12 为本发明实施例提供的沥青桥面养护触发标准的示意图；图13为本发明 实施例提供的桥面首年多车道养护规划方案的示意图；如图11-13所示， 桥梁的长度不均，差异较大，本发明桥面的技术状况分析方法如表所示， 对于桥面养护规划则根据路面多车道性能衰变模型预测的所属桥面桩号 范围内的衰变值，进行未来几年的桥面技术状况预测，技术状况触发值与 路面一致，根据预测的桥面技术状况，制定小修或中修养护方案。
图14为本发明实施例提供的RQI分析桥头沉降的示意图，如图14所 示，桥头位置由于沉降易发生跳车现象，本发明对于桥头的养护规划在于， 收集整理道路建设以来的桥头加铺历史数据，分析各桥头(双向4个)近 年来的加铺处治次数及频率，为桥头软基分类提供依据。根据两种方法分 析桥头是否需要加铺，根据基准年(当年)的沉降检测数据；桥头往主线 方向50米的RQI均值。对纵坡变化值≥4‰或者桥头往主线方向50米的 RQI均值低于85的桥头进行加铺处治。
对于道路路面的养护规划，在费用方面以规划首年的预算费用为基 准，往后的规划年里逐渐增高，规划末年的费用最高。在首年规划时，对 主线、桥面以及桥头方案进行费用计算，并与首年养护费用进行对比，若 不满足养护资金限制要求，则返回规划初期进行重新规划，对于车道的 PCI、RQI等在养护触发值下0.5范围内的路段(如 (PCI触发值-0.5)＜PCI1车道＜PCI触发值)在首年弃养，衰变至次年进行养护。以此方 式一直循环，直至首年养护规划费用C总满足养护资金Q的限制要求
所述费用总和根据公式C总＝C主线+C桥面+C桥头确定得到；
其中，C总为所述费用总和，C主线为主线费用总和，C桥面为桥面费用总和， C桥头为桥头费用总和。C主线、C桥面和C桥头根据如下公式确定：
C主线＝S中修×T中修+S预×T预+T技术服务+T不可预见
C桥面＝S中修×T中修+S小修×T小修+T技术服务+T不可预见
C桥头＝S加铺×T加铺+T附属设施+T不可预见
其中，C总—道路养护总费用；C主线—主线养护总费用；C桥面—桥面养护 总费用；C桥头—桥头养护总费用；S中修—中修面积(m2)；T中修—中修养护 混合料单价(元/m2)；S预—预防性养护面积(m2)T预—预防性养护混合 料单价(元/m2)；T技术服务—路面检测费用等；T不可预见—养护后的标线、护栏、 路缘石恢复等；S小修—桥面小修面积(m2)；T小修—桥面小修混合料单价(元/m2)；S加铺—桥头加铺面积(m2)；T加铺—桥头加铺混合料单价(元/m2)； T附属设施—护栏更换费用；T不可预见—养护后的标线、路缘石恢复等。
当C总＞Q，返回规划初期进行重新规划，直至C总≤Q，则首年规划完成。 针对道路多车道养护，本发明对于首先养护规划方案的制定，不仅基于各车 道路面不同车道技术状况、衰变值等，也基于养护方案的费用效益比。
所述效益费用比根据公式
和
确定得到；
其中，BCR为所述效益费用比，∑B为各项指数累计的养护效益，C总为 费用总和，J为车道优先级指数，Bi为第i种养护方案实施的效益，ti为第 i种养护方案实施的时间；tl为衰变至路面技术状况触发值的时间；PQI(tl) 为预防性养护干预时的路面使用性能指数，PQI(ti)为需进行中修时的路面 使用性能指数。
根据首年首次养护规划费用超过养护经费限制要求，返回规划初期重 新规划时，当车道的PCI、RQI等在养护触发值下0.5范围内时，直接衰 变至次年进行养护或改变养护措施，当每个车道的PCI、RQI等指标小于 触发值下0.5时(如PCI3车道＜(PCI触发值-0.5))，当根据桩号区间的每条车道 的BCR值，选择较小的进行弃养，待衰变至次年进行养护，或者改变养 护措施，减小养护费用，直至满足养护经费限制要求。
规划方案实施后的路面不同车道技术状况要满足规划期末的要求，根 据规划期末的养护方案计算规划期末的路面不同车道技术状况数据，加权 平均后，计算出标的道路的PQI、PCI、RQI、RDI等路面性能指数，并与 规划目标进行对比，如不满足要求，则返回规划初期进行重新规划，直至 满足规划目标要求。
根据上述本发明实施例，在我国多个地区进行了高速公路多车道多年 度的养护规划具体实施，图15为本发明实施例提供的路段划分的示意图， 图16为本发明实施例提供的项目路段年度车型分布情况的示意图，图17 为本发明实施例提供的年累计当量轴载作用次数与预测的示意图，图18为 本发明实施例提供的2015年至2019年项目PCI上行曲线变化的示意图， 图19为本发明实施例提供的AA-BB路段2车道的年累计当量轴载的示意 图，图20为本发明实施例提供的CC-DD路段3车道的年累计当量轴载的 示意图，图21为本发明实施例提供的1车道2020-2022养护方案的示意图， 图22为本发明实施例提供的2车道2020-2022养护方案的示意图，图23 为本发明实施例提供的3车道2020-2022养护方案的示意图，图24为本发 明实施例提供的4车道2020-2022养护方案的示意图，如图15-24所示，AA、BB、CC等是道路断面监测位置名，该高速公路共4条车道，规划年 限为三年，首年养护经费7400万，规划期末的目标为PQI≥94。通过对 路段的划分，可以整理分析每个路段的车流量、车型分布等，计算出每个 路段的年累计当量轴载与路面不同车道技术状况，并建立对应的路面多车 道性能衰变模型。
基于路面多车道性能衰变模型，对路面未来的技术状况进行预测，并 根据制定的触发值对桩号区间的每条车道进行了养护方案规划。管理部门 每年可依据规划结果，对每个桩号区间的每条车道进行养护方案实施，保 障路面性能的提升。
图25为本发明实施例提供的项目桥面规划期内每年的面积分布的示 意图；图26为本发明实施例提供的项目规划期桥头各类养护费用情况的示 意图；图27为本发明实施例提供的项目多车道多年度规划期各类养护费用 情况的示意图；图28为本发明实施例提供的项目多车道多年度规划期各类养 护费用分布情况的示意图，如图25-28所示。本次路面养护规划中，首年首 次规划的养护经费为9700万，超过了首年养护经费7400万的限制，于是 返回养护初期进行重新规划。重新规划时，对于车道技术状况 (PCI中修触发值-0.5)＜PCIX车道＜PCI中修触发值，改变原中修养护方案为预防性养护；对 于车道技术状况(PCI预防性触发值-0.5)＜PCIX车道＜PCI预防性触发值，改变原预防性养护方 案为日常养护，待其衰变至次年进行养护；对于PCIX车道＜(PCI触发值-0.5)，本 次规划根据桩号区间的每条车道的BCR值，选择较小的车道进行了弃养， 待衰变至次年进行养护，最终经过反复规划，最终规划的首年养护经费为 7361万，满足首年养护经费限制要求。在规划期末，对规划后的4条车道 技术状况进行加权平均后计算得出PQI＝94.17，大于路面不同车道技术状 况规划目标的要求，至此完成该道路的三年养护规划。
在经济迅速发展的新时代下，国家与社会各界对高速公路的重视程度 越来越高，高速公路的建设质量不仅需要保障，后期道路运营过程中路面 的性能也需进行维护，确保道路安全、良好运营的可持续性。
本发明实施例提供了一种基于路面性能衰变与养护费用的道路多车 道路面养护设计方案，立足于实际，从数据收集与分析着手，划分道路路 段，建立路面多车道性能衰变模型，对未来的路面不同车道技术状况进行 预测。面对多车道多年度的路面养护难题，本发明制定养护触发值，结合 效益费用比，对每个桩号区间的每条车道进行规划，并对比首年度养护费 用限制要求，进行反复规划，直至满足费用要求。对首年未规划的路段与 车道，在次年按照方案继续规划，以此流程进行多年度道路多车道养护规 划，减少路面病害并防治增长，确保路面性能的提升。
图29为本发明实施例提供的一种路面多车道状况预测与养护规划装置 的结构示意图，如图29所示，包括：
第一获取模块2901：用于获取各路面状况基础数据；所述基础数据包 括历史路面技术状况、车流量、断面监测区间；
第一处理模块2902：将所述各路面状况基础数据输入路面不同车道性 能衰变模型，得到所述路面不同车道性能衰变模型输出的路面不同车道技 术状况预测结果；其中，所述路面不同车道性能衰变模型根据各路段的年 累计当量轴载和年检测的路面不同车道技术状况建立得到。
本发明实施例提供了路面多车道状况预测与养护规划装置，该装置中， 通过根据各路段的年累计当量轴载和年检测的路面不同车道技术状况建 立路面多车道性能衰变模型，能够准确得到路面不同车道技术状况预测结 果，提高未来路面不同车道技术状况预测的准确性。
图30示例了电子设备的实体结构示意图，如图30所示，该电子设备可 以包括：处理器(Processor)3001、存储器(Memory)3002、通信接口 (Communications Interface)3003和通信总线3004，其中，处理器3201，存储 器3002，通信接口3003通过通信总线3004完成相互间的通信。处理器3001 可以调用存储器3002中的逻辑指令，以执行上述各方法实施例所提供的方 法，例如包括：获取各路段交通量增长率；将各路段交通量增长率输入路 面不同车道性能衰变模型，得到所述路面不同车道性能衰变模型输出的路 面不同车道技术状况预测结果；其中，所述路面不同车道性能衰变模型根 据各路段的年累计当量轴载和年检测的路面不同车道技术状况建立得到。
此外，上述的存储器3002中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实 现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质 中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献 的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软 件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可 以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方 法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程 序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法实施例所提供的方 法，例如包括：获取各路段交通量增长率；将各路段交通量增长率输入路 面不同车道性能衰变模型，得到所述路面不同车道性能衰变模型输出的路 面不同车道技术状况预测结果；其中，所述路面不同车道性能衰变模型根 据各路段的年累计当量轴载和年检测的路面不同车道技术状况建立得到。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明 的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或 者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络 单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例 方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以 理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实 施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬 件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部 分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可 读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台 计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施 例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或 者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技 术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种路面多车道状况预测与养护规划方法，其特征在于，包括：
获取各路面状况基础数据；所述基础数据包括历史路面技术状况、车流量、断面监测区间；
将所述各路面状况基础数据输入路面不同车道性能衰变模型，得到所述路面不同车道性能衰变模型输出的路面不同车道技术状况预测结果；
其中，所述路面不同车道性能衰变模型根据各路段的年累计当量轴载和年检测的路面不同车道技术状况建立得到。
2.根据权利要求1所述的路面多车道状况预测与养护规划方法，其特征在于，所述路面多车道状况预测与养护规划方法还包括：
将路面分为主线、桥面与桥头，根据主线与桥面不同车道技术状况预测结果以及养护触发阈值得到不同区间路段不同车道的养护方案；根据桥头沉降量以及不平整度得到桥头养护方案；
所述不同区间路段是根据断面观测区间对路面划分为多个区间路段得到；所述主线是指除去桥面和桥头的一般路基段。
3.根据权利要求2所述的路面多车道状况预测与养护规划方法，其特征在于，所述路面多车道状况预测与养护规划方法还包括：
根据所述不同区间路段不同车道的养护方案，计算得到不同区间路段不同车道的首年规划费用；
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养护方案；
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围外，则所述不同区间路段不同车道保持原首年规划方案不变。
4.根据权利要求3所述的路面多车道状况预测与养护规划方法，其特征在于，所述若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养护方案包括：
若所述不同区间路段不同车道的首年规划费用高于养护资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在养护触发阈值下的预设范围内，则对效益费用比小的所述不同区间路段不同车道衰变至次年养护或改变养护方案，直至满足所述不同区间路段不同车道的首年规划费用低于养护资金阈值，进行次年养护；
所述效益费用比根据车道优先级指数、养护实施效益、养护费用计算得到。
5.根据权利要求2所述的路面多车道状况预测与养护规划方法，其特征在于，所述得到不同区间路段不同车道的养护方案包括：
得到主线多车道养护方案、桥面多车道养护方案和桥头养护方案；
所述主线多车道养护方案包括对两条及以下的需首年预防性养护的车道衰变至次年养护；对两条以上的需首年预防性养护的预设车道进行整体罩面，对需预防性养护的重要车道，包括第2和第3车道进行整体罩面；
所述桥面多车道养护方案包括根据不同车道桥面技术状况进行小修和中修；桥头养护方案根据沉降量和不平整度指数进行加铺。
6.根据权利要求1所述的路面多车道状况预测与养护规划方法，其特征在于，所述各路段的年累计当量轴载根据公式
确定得到；
其中，N表示标准轴载的当量轴次，ni表示被换算车型的各级轴载作用次数，P表示标准轴载，Pi表示被换算车型的各级轴载，C1表示轴数系数，C2表示轮组系数。
7.根据权利要求4所述的路面多车道状况预测与养护规划方法，其特征在于，所述效益费用比根据公式
和
确定得到；
其中，BCR为所述效益费用比，∑B为各项指数累计的养护效益，C总为费用总和，J为车道优先级指数，Bi为第i种养护方案实施的效益，ti为第i种养护方案实施的时间；tl为衰变至路面技术状况触发值的时间；PQI(tl)为预防性养护干预时的路面使用性能指数，PQI(ti)为需进行中修时的路面使用性能指数；
所述费用总和根据公式C总＝C主线+C桥面+C桥头确定得到；
其中，C总为所述费用总和，C主线为路面费用总和，C桥面为桥面费用总和，C桥头为桥头费用总和。
8.根据权利要求4所述的路面多车道状况预测与养护规划方法，其特征在于，所述进行次年养护包括：
若不同区间路段不同车道的次年规划费用高于次年养护资金阈值，且路面不同车道技术状况预测结果在次年养护触发阈值下的预设范围内，则对次年效益费用比小的所述不同区间路段不同车道衰变至第三年养护或改变养护方案；
若所述不同区间路段不同车道的次年规划费用高于次年养护资金阈值，且所述路面不同车道技术状况预测结果在次年养护触发阈值下的预设范围外，则所述不同区间路段不同车道保持原次年规划方案不变；若满足所述不同区间路段不同车道的次年规划费用低于次年养护资金阈值，则进行第三年养护，以此方式循环直至完成末年养护。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的路面多车道状况预测与养护规划方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的路面多车道状况预测与养护规划方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010374054.XA CN111612224A (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种路面多车道状况预测与养护规划方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010374054.XA CN111612224A (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种路面多车道状况预测与养护规划方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111612224A true CN111612224A (zh) | 2020-09-01 |
Family
ID=72199586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010374054.XA Pending CN111612224A (zh) | 2020-05-06 | 2020-05-06 | 一种路面多车道状况预测与养护规划方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111612224A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112241808A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-19 | 四川省交通运输发展战略和规划科学研究院 | 路面技术状况预测方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN114005274A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-01 | 浙江综合交通大数据开发有限公司 | 基于小客车当量的高速公路收费站分级联动管控方法 |
| CN114858214A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-05 | 中徽建技术有限公司 | 一种城市道路性能监测系统 |
| CN118095942A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-05-28 | 东南大学 | 一种融合性能指标多步预测的车道级养护计划生成方法 |
| CN118152761A (zh) * | 2024-05-10 | 2024-06-07 | 名商科技有限公司 | 一种行车道路信息实时分析预测方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130197977A1 (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-01 | Iteris, Inc. | Management tools for quantification of performance and outcome of winter transportation infrastructure maintenance activities |
| CN104268213A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-01-07 | 长安大学 | 一种基于多源检测数据的养护路段划分方法 |
| CN106600004A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-04-26 | 华南理工大学 | 一种公路网路面技术健康状况评估方法 |
-
2020
- 2020-05-06 CN CN202010374054.XA patent/CN111612224A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130197977A1 (en) * | 2012-01-30 | 2013-08-01 | Iteris, Inc. | Management tools for quantification of performance and outcome of winter transportation infrastructure maintenance activities |
| CN104268213A (zh) * | 2014-09-24 | 2015-01-07 | 长安大学 | 一种基于多源检测数据的养护路段划分方法 |
| CN106600004A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-04-26 | 华南理工大学 | 一种公路网路面技术健康状况评估方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 廖秋杰: "高速公路网沥青路面使用性能评价及变化规律研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 * |
| 张艳红等: "资金-目标双优化法在路面养护决策中的应用", 《公路交通科技》 * |
| 盛洪飞: "《道路工程经济与管理》", 30 September 2002, 人民交通出版社 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112241808A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-19 | 四川省交通运输发展战略和规划科学研究院 | 路面技术状况预测方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN114005274A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-01 | 浙江综合交通大数据开发有限公司 | 基于小客车当量的高速公路收费站分级联动管控方法 |
| CN114005274B (zh) * | 2021-10-21 | 2023-03-03 | 浙江综合交通大数据开发有限公司 | 基于小客车当量的高速公路收费站分级联动管控方法 |
| CN114858214A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-05 | 中徽建技术有限公司 | 一种城市道路性能监测系统 |
| CN114858214B (zh) * | 2022-04-27 | 2023-08-25 | 中徽建技术有限公司 | 一种城市道路性能监测系统 |
| CN118095942A (zh) * | 2024-03-12 | 2024-05-28 | 东南大学 | 一种融合性能指标多步预测的车道级养护计划生成方法 |
| CN118152761A (zh) * | 2024-05-10 | 2024-06-07 | 名商科技有限公司 | 一种行车道路信息实时分析预测方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111612224A (zh) | 一种路面多车道状况预测与养护规划方法 | |
| Caliendo et al. | A crash-prediction model for multilane roads | |
| Coulter et al. | Scheduling forest road maintenance using the analytic hierarchy process and heuristics | |
| CN111652520B (zh) | 一种基于大数据的路面养护智能决策系统及方法 | |
| CN104992049B (zh) | 一种以平面位置数据建立路面抗滑性能模型的方法 | |
| CN113033840B (zh) | 一种公路养护的判断方法和装置 | |
| CN113516258A (zh) | 公路养护智能决策分析系统 | |
| CN112101670A (zh) | 数据处理方法、装置、电子设备和可读存储介质 | |
| CN105719510A (zh) | 车联网环境下道路交通事故链阻断系统的效率评价方法 | |
| Pais et al. | A multicriteria methodology for maintenance planning of cycling infrastructure | |
| Mehrabani et al. | Evaluating the relationship between operating speed and collision frequency of rural multilane highways based on geometric and roadside features | |
| Papageorgiou et al. | Defining threshold values for pavement surface characteristics | |
| CN103745128B (zh) | 一种基于道路病害成因的养护措施决策方法 | |
| Cafiso et al. | Surrogate safety measures for optimizing investments in local rural road networks | |
| Chassiakos et al. | Development of decision-support system for managing highway safety | |
| CN115375074A (zh) | 一种高速公路养护作业区的风险预警管理方法 | |
| Batouli et al. | A simulation framework for network level cost analysis in infrastructure systems | |
| Crispino et al. | Safety Impact Prediction of Redesigning National Roads Crossing Residential Areas: An Italian Case Study | |
| Oladele et al. | Highway maintenance cost estimation modeling for developing countries: a case study of Nigeria | |
| Wang et al. | Research on the Impact of Road Construction on Traffic Congestion | |
| Ibraheem | Modeling the methods of flexible pavements maintenance | |
| Sajjadi et al. | HIGHWAY ALIGNMENT OPTIMIZATION BY USING COST AND SAFETY CRITERIA. | |
| Hossain | Risk factors associated with high potential for crashes on low-volume roads | |
| Mulokozi et al. | Safety analysis of freeway segments with random parameters | |
| Robert R et al. | Hazard-rating scores for prioritization of accident-prone sections on highways |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200901 |