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1、高速公路 沥 青路面养 护 管理系统 研 究 主讲人： 倪富健 教 授 博导 联系方式 ：n if u j ia n g m a il. c o m 东南大学 交通学院 Transportation College ， Southeast University 2012.09汇报内容 背景介绍 高速公路沥青路面养护管理工具 RK PMS系统 路面使用性能检评方法 养护维修新技术 总结背景介绍 1988年，上海嘉定高速公路和沈大高速公路的通车 拉开了中国高速公路大发展的序幕 截止2011年底，我国高速公路通车总里程达8.5万公里 建设-养护过 渡期，建养并 重，养护管理 日益重要背景介绍 目前高
2、速公路面临的主要问题： 由于我国高速公路基本都是收费公路，因而政府、人民 群众、大众媒体都对高速公路的管理给予更多的关注 养护资金紧张，如何合理分配有限的资金，制定科学的 养护决策 我国高速养护技术水平较低： 现有的养护评价方法和指标无法准确科学评价路面技术状况 养护技术手段比较落后 缺乏有效科学的管理手段和养护决策方法背景介绍 高速公路建设规模大，社会影响大，经济影响大，如 何以更低的社会经济成本，管理和维护好更安全、更 畅通、更和谐、更高效的高速公路尤为重要 随着高速公路网的不断完善，公路基础设施不断现代 化，为管理现代化奠定了坚实的基础，同时也对管理 现代化提出了更高的要求背景介绍 在这
3、样的社会背景下，开展以“高速公路路面养护管 理系统”相关技术研究具有非常重要的意义，可以实 现 为社会大众提供高品质的道路服务水平 为管理部门提供科学养护决策： （1）合理的路面技术检评方法 （2）先进的养护技术 （3）科学的养护规划高速公路路面养护管理决策支持系统 通过应用系统分析的方法，综合考虑技术、经济、社会和 政治等因素，实现资料的方便查询、分析和处理；协调各 项养护管理活动，为决策者提供分析工具和方法，科学合 理的做出决策系统框架系统功能 集成了路面建设期信息、交通环境信息、路面状况信息及 养护信息，便于信息查询、管理、交互分析和深入挖掘， 利于数据的高效利用 数据库存储量大，无 限
4、存储 易于维护和数据更新 实现了设计、施工、 运营、养护、气候等 数据的整合 无需安装，随时随地 访问系统功能 施工质量状况评估 分析不同路段的施工质量差异，便于研究施工质量对后期路 况的影响程度系统功能 交通量轴载状况分析 提供了断面交通量、轴载谱和交通量统计参数的现状评估和 历史状况分析轴载谱的 应用 基于交通量轴载收费数据，对交通量轴载数据进行拆分， 从而得到了各交通断面详细的交通量、轴载谱数据，为路 况评估和养护方案的制定提供数据支撑 单轴双轮组轴载谱， 轴限为1 0吨，可见超 载严重轴载谱的 应用 通过系统聚类分析方法按照不同的分类指标将江苏省高速 公路通行状况进行了系统的分类 以车
5、型分布系数为指标可将江苏省高速公路分为5类 分类 结果 客货 比例 （ % ） 客货 比 客车 货车 聚类 1 68.3 31.7 1:0.46 聚类 2 71.2 28.8 1:0.4 聚类 3 58.5 41.5 1:0.71 聚类 4 47.4 52.6 0.9:1 聚类 5 25.2 74.8 0.34:1轴载谱的 应用 以货车的不同轴型的轴载谱为分类指标 单轴双轮组轴载谱：5类 双轴双轮组轴载谱：4类 三轴双轮组轴载谱：4类 依据轴载谱的分类结果，利用LN-N分布和LN-LN混合分 布建立了江苏省高速公路各类货车各个轴型的轴载谱模型轴载谱的 应用系统功能 路面使用性能状况评估 提供路
6、面性能指标（路面破损、车辙、平整度、抗滑性能、 弯沉盆和代表弯沉）的分析和评价 根据历年使用性能检测数据分析路面性能的发展趋势，为养 护决策提供依据 路况现状评价 路况历史状况分析系统功能 制定了符合高速公路沥青路面养护管理的路面技术状况检 测规程 检测 内容 弯沉 平整度 车辙 抗滑 性能 表面破损 横向裂缝 最低检测 频率 1年1次 200米一 个测点 1年1次 连续检测 1年1次 连续检测 2年1次 连续检测 1年2次 连续检测 1年2次 连续检测 检测时间 范围 3-5月 10-12月 10-12月 4-6月 3-5月(路面 专修之前) 、11-12月 3-5月、11- 12月 检测
7、车道 双向最外 侧车道 双向所有 车道 双向所有 车道 双向所有 车道 双向所有 车道(包括 紧急停车 带) 双向所有 车道(包括 紧急停车 带)路面使用 性能检 测技术 高速公路路面使用性能检测技术发展趋势是： 由人工检测向自动化检测发展 由低速检测向高速检测发展 由破损类检测向无破损检测发展 先进的测试技术提供了丰富和精确的信息，对分析提出了 更高的要求路面使用 性能检 测技术 公路技术状况评定标准（JTG H20-2007） 主要行车道检测 检测现场条件：高车速、大流量和不宜阻断交通 检测标准：高精度、高密度、高效率 高速公路路面检测的特殊性要求大量采用自动化测试设备 检测频率 检测内容
8、 路面损坏 （P C I） 路面平整度 （R Q I） 抗滑性能 （S R I） 路面车辙 （R D I） 结构强度 （P S S I） 路面 P Q I 高速、一级公路 1年1次 1年1次 2年1次 1年1次 抽样检测 二、三、四级公路 1年1次 1年1次路 面 平 整 度 检 测技 术 目前国内使用最为广泛的设备为：激光断面仪 激光平整度仪测试速度快，连续 检测，精度高 检测精度随激光探头的增多而 增大路 面 车 辙 检 测 技术 常用设备：激光断面仪 与测量路面平整度所用的激光断面仪类似 目前的激光断面仪在车辆前/后横向普遍装有3/5/7/17/21/33 个激光探头，可以同时检测平整度
9、和车辙 主要优点： 1、高精度 2、客观，测试结果受人为因 素影响小 3、高速测试，对通行无影响路 面 抗 滑 性 能 检测 技 术 使用最为广泛的设备：横向力系数测试仪SCRIM 通过一个20 o 偏角的测试轮测定路面的横向力系数SFC，反映 纵、横两个方面的摩擦力性能 能对路面进行长距离连续测试，工作效率极高 SCRIM的测试结果为侧向抗滑力系数，该指标与单纯的纵向 或横向摩擦指标相比，能更全面的反映高速公路的抗滑性能路 面 弯 沉 检 测 技术 对于沥青路面，通常采用路表面无损弯沉测定方法评定 路面结构的承载力 弯沉检测的设备有贝克曼梁、自动弯沉仪、落锤式弯沉 仪FWD（应用最为广泛）等
10、路 面 弯 沉 检 测 技术 落锤式弯沉仪FWD FWD的冲击荷载与60km/h80km/h的车辆对路面的荷载相 似，可以较好地模拟行车荷载作用，且测速快，精度高 FWD的最大优点在于其检测结果为弯沉盆数据 国内常用的FWD型号主要有Dynatest和Phonix两种 Dynatest FWD Phonix FWD路 面 弯 沉 检 测 技术 FWD弯沉盆数据中包含了路面各结构层状况的丰富信息， 能够真实反映路面的强度和承载能力路 面 弯 沉 检 测 技术 国内外诸多研究表明： 最大弯沉D 0 表征沥青路面的整体强度 远端弯沉值表征路基强度 位于最大弯沉和远端位移传感器间相关位置的弯沉的差值
11、D表征沥青路面结构层层底的弯拉应力 （a）柔性基层沥青路面 （b)半刚性基层沥青路面路 面 破 损 检 测 技术 荷载、环境、施工养护等各方面的原因均可引起路面的损 坏，而路面结构损坏所表现出的形态和特征也多种多样路 面 破 损 检 测 技术 横缝 纵缝 坑槽 松散 不规则 裂缝 泛油 修补 修补路 面 破 损 检 测 技术 目前路面破损的检测方法主要有两种：人工数据采集和路 况摄像仪（ROW）法 人工数据采集，就是完全依靠肉眼，通过对高速公路进行巡 视，进行病害分类、病害程度分级，比较准确，危险性较大 ROW法是采用车载式数字摄像系统连续、高速地采集路面 图像，然后在室内采用图像识别软件与人
12、工判读相结合的方 法，识别、分类和统计路面各类损坏 优点：快速、安全、可再现、自动 分析 缺点：部分三维病害的不能识别， 存在漏判、误判和错判的现象路 面 性 能 综 合 检测 技 术 道路智能检测车 集路面破损、车辙、平整度等多项性能状况检测于一体的 自动化智能检测系统 可高效、安全、精确地同时进行多项性能检测 交通运输部公路科学研究院研发的CICS（多功能路况快速检 测系统） 江苏道润智能交通技术有限公司研发的RK-APPS 路面性能检 测车 武大卓越道路智能检测车路面性能 评价新 方法 现有的高速公路养护评定技术规范无法合理科学评价路面 技术状况 提出了科学合理的高速公路路面使用性能评价
13、指标及方法 基于FWD的路面结构状况评价方法 路面损坏状况评价模型 路面横向裂缝评价指标 路面修补状况评价指标 表面损坏状况评价指标 综合指标：路面破损状况评价指标 路面平整度状况评价模型路 面 结 构 状 况 评价 参 数 借鉴国内外FWD研究成果的基础上，对FWD的数据处理、 弯沉盆参数与路面结构力学响应进行了深入的研究与分 析，并在此基础上提出了评价路面各结构层和路基所对应 的弯沉盆参数和相应的回归模量，为结构分析提供可靠的 参数路 面 横 向 裂 缝 评价 模 型 分别从理论研究、室内外实验和数据分析多方面入手，对 半刚性基层沥青路面反射裂缝开裂机理、发展规律进行深 入研究，并提出了高
14、速公路沥青路面横向裂缝评价模型 建立了与维修直接相关的横向裂缝评价指标横向裂缝状况 指数TCEI路 面 修 补 状 况 评价 模 型 修补是指路面各种损坏挖除修补后的结果，直观地反映了 路面破损的历史状况，是对路面破损历史的总结 用路面修补状况指数（Pavement Patching Condition Index， PPCI）来评价路 面 表 面 损 坏 状况 指 数 路面表面损坏是指除横向裂缝和已存在的修补外，产生的 其他类型的表面损坏，如龟裂、块裂、松散、沉陷、波浪 拥包、泛油、纵缝等破损 采用路面表面损坏状况指数（Pavement Surface Condition Index，PSC
15、I）评价，表面损坏反映了路面现时的损坏情 况，采用扣分法进行评价 1 a 0 SDR a 100 PSCI A A * 100 SDR n 1 i i i 路 面 破 损 综 合 评价 指 标 综合上述三个分项指标，建立了综合评价指标：路面破损 状况指数( Pavement Distress Condition Index, PDCI), 来整 体评价路面破损状况 PDCI=w 1 *TCEI+w 2 *PPCI+w 3 *PSCI 评价指标 优 良 中 次 差 PDCI 90 8090 7080 6070 60路 面 破 损 综 合 评价 指 标 PCI与PDCI的比较 路段桩 号 TC E
16、I P P C I P SC I P C I P D C I P C I 等级 P D C I 等级 K2 + 0 0 0 - K 3 + 0 0 0 73.8 90.8 100 92.0 81.4 优 良 K2 0 + 0 0 0 - K2 1 + 0 0 0 73.5 88.8 93.1 90.1 79.9 优 中 K5 7 + 0 0 0 - K5 8 + 0 0 0 76.4 91.2 100 92.4 83.1 优 良 K5 9 + 0 0 0 - K6 0 + 0 0 0 76.7 90.9 96.4 92.0 82.8 优 良 K6 0 + 0 0 0 - K6 1 + 0 0 0 79.7 92.7 1
