业主方视角下干线公路沥青路面病害预防性养护决策模型构建与应用

中图分类号：U416 文献标识码：A

引言

预防性养护作为一种主动的路面养护策略，旨在在路面病害尚未严重发展之前，采取适当的养护措施，延缓路面病害的发展，保持路面的良好性能，延长路面的使用寿命，降低养护成本。因此，构建科学合理的预防性养护决策模型，对于提高干线公路沥青路面的养护管理水平，具有重要的现实意义。

1 公路沥青路面养护的内容

首先是日常巡查，养护人员需定期对干线公路沥青路面进行全面细致的巡查，及时发现路面出现的早期病害迹象，如细微裂缝、轻微车辙等，并做好详细记录，为后续的养护决策提供基础数据。其次是清洁维护，保持路面的清洁至关重要，及时清理路面上的杂物、灰尘、积水等，防止这些物质对路面造成进一步的损害，同时也有助于提高路面的抗滑性能，保障行车安全。再者是病害修复，针对巡查中发现的不同类型和程度的病害，采取相应的修复措施。对于裂缝病害，可根据裂缝的宽度和深度，选择灌缝、贴缝等处理方式；对于车辙病害，可采用铣刨重铺、微表处等方法进行修复；对于坑槽病害，则需及时填补，确保路面的平整度。另外，还包括预防性养护措施的实施，如封层、雾封层等，这些措施可以有效延缓路面病害的发展，增强路面的防水、抗老化等性能。

2 模型构建思路分析

2.1 数据收集与整理

首先，要对干线公路沥青路面的相关数据进行全面收集。这包括路面的基础信息，如公路的里程、等级、建设时间、设计参数等，这些信息有助于了解路面的初始状况和设计标准。还要收集路面病害数据，像裂缝的长度、宽度、密度，车辙的深度、面积，坑槽的数量、大小等，这些数据能直观反映路面当前的病害程度。同时，交通流量数据也是收集的重点，包括不同时间段的车流量、车型分布等，因为交通流量的大小和车辆类型会对路面造成不同程度的磨损。此外，气象数据如温度、湿度、降雨量、冰冻天数等也不能忽视，气象条件对路面的老化和病害发展有着重要影响。在收集到大量数据后，接下来要进行系统的整理。对数据进行分类，将基础信息、病害数据、交通流量数据、气象数据等分别归类。然后检查数据的完整性和准确性，剔除错误或无效的数据。对于缺失的数据，可以采用合理的方法进行补充，如根据相似路段的数据进行估算。

2.2 指标体系建立

是构建业主方视角下干线公路沥青路面病害预防性养护决策模型的关键环节。首先要从多个维度来考虑指标的选取。从路面性能维度出发，应包含路面平整度指标，它直接影响行车的舒适性和安全性，不平整的路面会加大车辆的颠簸，加速车辆零部件的损耗，同时也增加了交通事故的风险。路面抗滑性能指标也至关重要，良好的抗滑性能是保障车辆在行驶过程中，尤其是在雨天等特殊气象条件下能够及时制动、避免打滑的关键因素。从病害特征维度来看，病害类型指标必不可少，不同类型的病害如裂缝、坑槽、车辙等，其形成原因和发展趋势各不相同，对路面质量的影响程度也有差异。病害严重程度指标能更精确地衡量病害对路面结构和使用性能的破坏程度，例如裂缝的宽度、深度等参数可以直观反映裂缝病害的严重程度。

2.3 模型算法选择

在构建业主方视角下干线公路沥青路面病害预防性养护决策模型时，模型算法的选择至关重要，它直接关系到模型的准确性和实用性。首先可以考虑使用层次分析法，该方法能够将复杂的决策问题分解为多个层次，通过对各层次因素的相对重要性进行比较和判断，确定不同指标的权重。在本模型中，对于之前选取的路面平整度、抗滑性能、病害类型、病害严重程度等指标，可以利用层次分析法来明确它们在整体决策中的重要程度，为后续的养护决策提供科学的权重依据。另外，神经网络算法也是一个不错的选择。神经网络具有强大的非线性映射能力和自学习能力，能够处理复杂的非线性关系。通过收集大量的干线公路沥青路面病害数据以及对应的养护决策案例，对神经网络进行训练，使其能够学习到病害特征与养护决策之间的内在规律。当输入新的路面病害数据时，神经网络可以快速准确地输出合适的养护决策建议。还可以采用模糊综合评价法，由于路面病害的评估存在一定的模糊性，例如病害严重程度的界定可能不是绝对清晰的。

3 模型应用分析

3.1 路面病害预测

可以运用时间序列分析方法，对历史路面病害数据进行处理，挖掘病害发展的时间规律。通过分析不同时间段内病害出现的频率、严重程度的变化趋势等，建立合适的时间序列模型，以此来预测未来一定时期内路面病害可能出现的情况。还可以结合地理信息系统（GIS）技术，将路面病害信息与地理位置相关联。考虑到不同路段的地理环境、气候条件、交通流量等因素对路面病害的影响，利用 GIS 强大的空间分析功能，对路面病害进行空间预测。例如，某些路段处于潮湿多雨地区，可能更容易出现水损害病害；交通流量大的路段，车辙病害的发生概率可能更高。另外，利用传感器网络实时收集路面状态信息也是一种有效的预测手段。在路面中埋设各类传感器，如应变传感器、温度传感器等，实时监测路面的应力、应变、温度等参数的变化。

3.2 养护时机确定

首先，可以依据路面病害的发展规律来确定养护时机。随着时间推移和交通荷载作用，路面病害呈现出一定的阶段性发展特征。当路面病害处于初期发展阶段，如轻微裂缝、轻度车辙等，及时进行预防性养护能够有效阻止病害进一步恶化，此时是较为理想的养护时机。其次，路面性能指标也是确定养护时机的关键依据。通过定期对路面平整度、抗滑性能、结构强度等性能指标进行检测和评估，当这些指标接近或低于规定的标准值时，就需要考虑实施养护措施。例如，当路面平整度下降到一定程度，会影响行车舒适性和安全性，此时应及时进行养护以恢复路面平整度。

3.3 养护措施选择

应根据不同的路面病害类型和严重程度来确定。对于轻微裂缝病害，可采用灌缝处理的方式。灌缝材料一般有改性沥青、橡胶沥青等，这些材料具有良好的粘结性和柔韧性，能有效填充裂缝，防止雨水和杂物侵入路面结构，延缓裂缝的进一步扩展。当路面出现轻度车辙时，可采用微表处技术。微表处是一种由聚合物改性乳化沥青、水和添加剂组成的稀浆封层混合料，通过专门的机械设备摊铺在路面上，形成一层具有一定厚度和强度的磨耗层，改善路面的平整度和抗滑性能。

结束语

在实际应用中，通过准确的路面病害预测，能够提前掌握路面病害的发展趋势，为后续的养护工作做好准备。合理确定养护时机，充分考虑了不同养护措施对气候条件的要求，结合当地气候特点，在有利于养护施工的季节和天气条件下进行作业，有效保证了养护效果和质量。而针对不同的路面病害类型和严重程度，精心选择适宜的养护措施，如灌缝处理和微表处技术等，切实提高了路面的使用性能和耐久性。

参考文献：

[1] 江红 . 基于等效面积法的沥青路面预防性养护措施效果评价 [J]. 交通节能与环保，2020，16（02）：104-108.

[2] 张丽美. 沥青路面预防性养护技术在公路养护中的应用[J]. 价值工程，2022（26）：8-10.