（道路与铁道工程专业论文）公路沥青混凝土路面预防性养护使用性能预测与决策模型的研究.pdf

l 爹 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 导师签名： 矿乙扣f 一 、- - 一 签字日期舢年乡月歹日 o ，r， 中图分类号：u 4 1 8 u d c ：5 8 0 1 0 学校代码：1 0 0 0 4 密级：公开 北京交通大学 硕士学位论文 公路沥青混凝土路面预防性养护使用性能预测与决策模型的 研究 t h es t u d yo nt h em o d e lo fp e r f o r m a n c ep r e d i c t i o na n d o p t i m i z a t i o nd e c i s i o ni na s p h a l t c o n c r e t ep a v e m e n t b a s e do nt h ep r e v e n t i v em a i n t e n a n c e 作者姓名：李娜 导师姓名：孔永健 学号：0 8 1 2 1 7 4 2 职称：副教授 学位类别：工学学位级别：硕士 学科专业：道路与铁道工程研究方向：路面工程 北京交通大学 2 0 1 0 年6 月 ，j、 致谢 本论文的工作是在我的导师孔永健副教授的悉心指导下完成的，孔老师严谨 的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，对于我的科研工作和论 文都提出了许多宝贵意见。在此衷心感谢孔老师对我的关心和指导。 在撰写论文期间，彭华副教授、冯瑞玲副教授对我的论文提出了许多指导和 建议，在此向他们表示衷心的感谢。 感谢高亮教授、谷爱军副教授、彭华副教授等老师对我的指导和鼓励，你们 的博学让我开拓了视野，你们的勉励给予我更多前进的动力。谨致以诚挚的谢意。 感谢研究生期间和我一起学习和生活的同学：郭丽娜、李菲、李江卫、田永 生、张倩倩等同学，你们的工作使本论文的成果更加丰硕，你们的关心和帮助使 我的研究生生活更加充实。 在我求学的过程中，我的好友董卫华、刘润招、高鑫、徐前前等给予我很大 的支持和帮助，在此向他们表达我的感激之情。 在即将完成学业之际，回首十几年来的求学历程，心中最感谢的便是我的父 母。父亲和母亲正直的人格品质、乐观的人生态度和朴实的生活习惯都将深深影 响我的一生。是他们的理解和支持使我能够专心完成学业。 中文摘要 摘要：我国公路建设在飞速发展的同时，大量的养护、管理问题也随之出现。 预防性养护可以保持路面良好的服务水平，降低养护成本，延长路面使用寿命， 它作为一种新的理念和技术逐渐得到我国公路管理部门的认可和应用。沥青混凝 土路面预防性养护是在沥青混凝土路面投入使用后的数年内，在某个适当的年度 实施由裂缝修补、表面处理或其组合构成的预防性养护措施的行为。 然而我国对于路面预防性养护技术的研究起步较晚，当前对于路面预防性养 护技术的研究重点大多放在具体养护措施的应用技术层面上，对于预防性养护决 策技术的研究未取得实质性进展，并且没有完整的预防性养护系统的实践成果。 路面预防性养护的实用性能与国外相比还有很大差距。 进行预防性养护最佳策略的研究和系统的开发能帮助决策机构实现对沥青混 凝土路面预防性养护策略的优化及实践应用，使决策管理机构接受预防性养护理 念，这对于成功地管理路面尤为重要。 本文以预防性养护的几个关键问题作为切入点进行研究，主要开展的工作如 下： 1 通过规范中路面使用性能的评价及分级标准，结合预防性养护的特点，建 立了路面是否适合预防性养护的判断标准， 2 提出不同交通量下采取不同预防性养护措施沥青混凝土路面的路面状况转 移概率矩阵的方法；采用马尔可夫预测理论建立路面使用性能预测模型， 3 参考预防性养护最佳时机的研究成果，运用动态规划法建立沥青混凝土路 面预防性养护策略的决策模型，根据一定的分析方法选择出沥青混凝土路面预防 性养护最佳实施策略， 4 根据用户需求进行软件系统的界面设计。 关键词：路面预防性养护；使用性能预测；马尔可夫预测；决策优化；动态规划 法；软件开发 分类号：u 4 1 8 叶：o之量互誓互霹磊番事盛曩，g西矗五_i帘；j嘻誊哑骣鬻。霉3毋雹量譬 誊tmjl摹；r 千 a bs t r a c t a b s t r a c t ：n ef r e e w a yn e t w o r ki nc h i n ai sr a p i d l yd e v e l o p i n g ，c a u s i n gal o to f p r o b l e m s a b o u tm a i n t e n a n c ea n dm a n a g e m e n t p a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e ( p p m ) c a nm a i n t a i nag o o ds e r v i c el e v e lo fp a v e m e n t , r e d u c em a i n t e n a n c ec o s t ，e x t e n t r o a ds e r v i c el i f e ，s oa san e wc o n c e p ta n dt e c h n o l o g y , i ti sb e i n ge x t e n d e da n du s e d g r a d u a l l yb yh i g h w a ym a n a g e m e n ti nc h i n a p r e v e n t i v em a i n t e n a n c eo fa s p h a l tc o n c r e t ep a v e m e n ti sap r e v e n t i v em a i n t e n a n c e m e a s u r e sw h i c hc r a c kr e p a i r ,s u r f a c et r e a t m e n to rc o m b i n a t i o n so ft h e ma r e i m p l e m e n t e di nt h er i g h ty e a r sa f t e ra s p h a l tc o n c r e t ep a v e m e n tw a sp u ti n t ou s e t h e s t u d y o nt h i st e c h n o l o g yo fc h i n as t a r t sr e l a t i v e l yl a t e i nt h ec u r r e n t ，t h es t u d yf o rp p m t e c h n o l o g ye m p h a s i so nt h et e c h n i c a ll e v e lo ft h ea p p l i c a t i o no fs p e c i f i cc o n s e r v a t i o n , b u td e c i s i o nt e c h n i q u e so fp r e v e n t i v em a i n t e n a n c eh a sn o tm a d es u b s t a n t i a lp r o g r e s s a n dn oc o m p l e t ep r a c t i c er e s u l t so ft h ep r e v e n t i v em a i n t e n a n c es y s t e m t h eu t i l i t y p e r f o r m a n c eo fp p m a l s oh a st h ev e r yb i gg a pc o m p a r e dw i ma b r o a d 乃es t u d ya n ds o f t w a r ed e v e l o p m e n to nt h eo p t i m i z a t i o nd e c i s i o no fp r e v e n t i v e m a i n t e n a n c eo fa s p h a l tc o n c r e t ep a v e m e n tc a nh e l pt h ed e c i s i o ni n s t i t u t i o nt oo b t a i n o p t i m a lr e p a i rs t r a t e g ya n dp r a c t i c a la p p l i c a t i o no fp p m m o r e o v e r , i tc a nl e td e c i s i o n i n s t i t u t i o na c c e p tt h e c o n c e p to fp p m ，i ti sv e r yi m p o r t a n tf o r t h e s u c c e s s f u l m a n a g e m e n to ft h er o a d 1 t h r o u g ht h ee v a l u a t i o na n dg r a d i n gs t a n d a r d so fp a v e m e n tp e r f o r m a n c ei n s p e c i f i c a t i o n sf o rm a i n t e n a n c ea n da s s e s s m e n ts t a n d a r d s ，t h ej u d g es t a n d a r d st h a ti f t h ep e r f o r m a n c em a i n t e n a n c ef i to rn o tf o rak i n do fp a v e m e n ti se s t a b l i s h e d 2 ac o m p u t a t i o n a lm e t h o do ft h ep r o b a b i l i t yt r a n s i t i o nm a t r i xo fa s p h a l tc o n c r e t e p a v e m e n tc o n d i t i o nw i t hd i f f e r e n t t r a f f i ca n dd i f f e r e n t p r e v e n t i v em a i n t e n a n c e m e a s u r e sh a sb e e np r o p o s e d 3 r e f e r e n c et h es t u d yr e s u l t so ft h e o p t i m u mp r e v e n t i v em a i n t e n a n c et i m e ， d i s s e r t a t i o nd e v e l o p st h ed y n a m i cp r o g r a m m i n gt oe s t a b l i s hd e c i s i o n - m a k i n gm o d e l f o rt h ec o n s e r v a t i o ns t r a t e g yo fa s p h a l tc o n c r e t ep a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e s e l e c tt h eb e s tp a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c es t r a t e g i e sb a s e do ns o m ea n a l y s i s m e t h o d 4 d e s i g nt h es o f t w a r ei n t e r f a c ea c c o r d i n gt ou s e rn e e d s k e y w o r d s ：p a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e ；p e r f o r m a n c ep r e d i c t i o n ；m a r k o v 、，l l p r e d i c t i o n ；o p t i m i z a t i o n ；d y n a m i cp r o g r a m m i n g ；s o f t w a r ed e v e l o p m e n t c l a s s n 0 ：u 4 1 8 t 目录 中文摘要v a b s t r a c t v i i 1 绪论1 1 1问题的提出。l 1 2内外研究现状3 1 2 1 预防性养护使用性能评价国内外研究现状3 1 2 2 预防性养护使用性能预测国内外研究现状3 1 2 3 预防性养护决策方法国内外研究现状5 1 3本文的研究思路5 1 4本文主要的研究内容6 2沥青路面使用性能评价7 2 1路面使用性能评价概述7 2 1 1 路面破损状况评价8 2 1 2 路面行驶质量评价1o 2 1 3 路面结构承载力评价1 l 2 1 4 路面抗滑能力评价1 2 2 1 5 路面车辙评价13 2 1 6 路面使用性能的综合评价1 4 2 2沥青混凝土路面预防性养护路况标准1 5 2 2 1 沥青混凝土路面预防性养护宏观路况标准1 6 2 2 2 沥青混凝土路面预防性养护微观路况标准1 6 3公路沥青混凝土路面预防性养护使用性能预测1 9 3 1建立路面使用性能预测模型的方法1 9 3 1 1 确定型模型1 9 3 1 2 概率模型2 0 3 1 3 其他模型2 0 3 2马尔可夫预测技术的相关理论2 1 3 2 1 马尔可夫链的基本含义2 1 3 2 2 转移概率矩阵2 1 3 2 3 马尔可夫预测2 2 3 3马尔可夫预测模型的建立与求解2 2 3 3 1 定义路况状态及路况初始分布2 3 3 3 2 转移概率矩阵求解方法2 3 3 3 3 马尔可夫预测过程3 0 4基于动态规划法的预防性养护决策优化模型3 3 4 1 路面预防性养护措施应用的最佳时机3 4 4 2多目标优化理论概述。3 4 4 3 动态规划方法3 5 4 4动态规划方法的基本概念及模型的建立。3 5 5 4 4 1 动态规划法的基本概念3 5 4 4 2 模型的建立3 7 4 4 3 实例求解。3 8 公路混凝土路面预防性养护辅助决策系统的开发4 5 5 1系统的总体设计4 5 5 2数据库设计4 7 5 2 1 需求分析4 7 5 2 2 数据类型与数据表4 8 5 3系统界面设计4 8 结论与展望5 7 6 1 结论5 7 6 2创新点：5 7 6 3展望5 7 考文献。5 9 录a 。6 3 录b 6 5 者简历6 9 创性声明。7 l 位论文数据集。7 3 1 绪论 1 1 问题的提出 改革开放以来，我国交通基础建设的投入越来越大，尤其近几十年，我国的 公路事业发展飞速，自1 9 8 8 年我国大陆第一条高速公路一沪嘉高速公路建成通 车以来，我国高等级公路的发展开始进入了一个前所未有的时期。1 9 9 0 至2 0 0 7 年 间投资了9 0 0 0 0 亿元人民币建成了支撑我国社会进步，为我国国民经济社会发展 发挥不可估量的积极作用的“五纵七横国道主干线。“十一五”期间，国家对高速 公路建设的投资达2 1 万亿元。2 0 0 9 年，国家将再次提高对高速公路等重大基础 设施建设的投入。高速公路建设正面临着持续繁荣的契机。预计到2 0 1 0 年，中国 的公路总里程达到2 3 0 万公里，全国高速公路通车里程将达到6 5 万公里。 然而在公路建设飞速发展的同时，人们也开始意识到，随着路龄的增加，交 通量的增长，公路的许多服务功能正在逐渐退化，而又由于缺少足够的养护维修 资金，使想保持公路当前服务水平不变的愿望难以实现。有限的养护资金和逐渐 退化的公路服务水平之间存在着巨大的矛盾。 随着一条条公路的建成和运营，如何保持路网的完好并不断改善公路的技术 状况，降低养护成本，延长公路使用寿命，保障高速、安全，舒适的公路特征， 更好地发挥公路为经济发展提供良好的交通运输服务的作用，已成为目前公路养 护面临的重要课题。 路面是道路的主要工程结构物。路面的投资在道路建设费用中占很大的比例， 通常达到1 0 3 0 左右。这是一笔极为可观的资产。路面状况的好坏将直接影响 到车辆的行驶舒适性和营运费用，也即直接影响到社会的经济效益。如何决策好 路面投资的去向( 规划项目和选择决策) ，如何经营管理好这笔资产( 设计、施工 和维护) 使之充分发挥出效益，具有十分重要的经济价值和社会效益【l 】。 路面预防性养护作为一种延迟大修期，减少日常养护及大修费用的措施，正 在逐步被人们接纳。美国州公路及运输协会( a a s h t o ) 道路常委会19 9 9 年将路 面预防性养护技术定义为：路面预防性养护是种在路面状况良好的情况下，采 取的对现有道路系统进行有计划的，基于费用一效益的养护策略。文献 2 】以路面 状况指数( p c i ) 随路龄的变化为例( 如图1 1 所示) ，阐述了预防性养护的意义 即随着路面使用期的延长，沥青会不断老化，路面的服务能力不断下降，当路面 质量下降4 0 ，路面使用年限达到路面寿命的7 5 时达到临界状态，之后路面的 服务状况急剧下降、路面的裂缝、坑槽增多增大，路面颜色变浅，为了及时制止 沥青路面状况的进一步恶化，可在临界点之前进行预防性养护，使路面的服务水 平一直维持在较好的水平，延长路面使用寿命，减少养护成本。2 0 0 1 年路面保护 基金会将预防性养护技术的内涵定义为：在最合适的时间，将最合适的措施，应 用到最合适的位置上。美国2 0 0 3 年7 月在密执安洲立大学成立了( n c p p ) ，提供 有关预防性养护方面的培训、咨询有关技术研究的预防性养护中心。国外公路发 达国家已经认识到了进行养护维修新技术研究的重要性，着手进行了大量的研究 工作，并取得了许多革新性的成果。 优 砖良 篓 望中 豁 次 差 使用年限 图1 - 1 路面状况指数( p c i ) 随路龄的变化曲线 f i g u r e1 - 1t y p i e f lv a r i m i o ni np a v e m e n tc o n d i t i o n s 嬲af u n c t i o no f t i m e 在我国的路面养护规范中“预防性养护”还不是一个标准术语，按照交通部 现有的规范体系对养护的定义，一般将沥青路面养护作业分为：小修保养、中修 工程，大修工程，专项工程四种，这种分类并不是按照养护需求来划分的。西方 ，路面 提高路 ，通过 国内的预防性养护技术正处在重新认识和推广的阶段，预防性养护技术已经 引起管理部门和专家、学者们的高度重视，但这一理念和实践尚处在起步阶段， 尤其在使用性能预测及决策技术方面与国外相比还有很大的差距。进行预防性养 护预测及决策方面的研究能帮助决策机构实现对沥青混凝土路面预防性养护策略 的优化，并使其更容易接受预防性养护理念，这对于成功地管理路面很重要。 1 2 内外研究现状 1 2 1 预防性养护使用性能评价国内外研究现状 美国a a s h t o 于2 0 世纪6 0 年代基于近1 0 年的实验观测提出了世界上最早 的路面使用性能评价模型p s i ( p r e s e n ts e r v i c e a b i l i t yi n d e x ) 【4 】。它是公路管理行业 第一次引用专家评分技术建立客观联系的成功典范。此后，许多国家和地区也建 立了不同概念和意义的路面使用性能评价模型，如美国各州的p c i 、s c i 、p q i 、 p r i 、p c r ，日本的m c i ( m a i n t e n a n c ec o n t r o li n d e x ) ，世界银行u c i 等。这些模 型都是依靠专家评分技术，运用多元回归法建立模型 5 - 8 。随着对路面衰变性能研 究的深入、养护经验的积累，新的评价方法随之建立起来，如路面使用性能综合 评价的层次分析法、物元法、灰色理论方法等。 我国在8 0 年代末以河北和浙江实验路为基础，建立了一般公路路面使用性能 评价模型( r i o h ) ，这是我国建立的第一个比较全面的、科学的公路路面使用性 能评价模型【9 1 。这套模型在杭州市路面管理系统中得到了实际的运用。目前，我国 现行的公路沥青路面养护技术规范( j t j 0 7 3 2 - 2 0 0 1 ) 和公路技术状况评定标 准( j t gh 2 0 2 0 0 7 ) 中的路面使用性能评价模型是针对传统的矫正性养护或改建 措施并基于一般等级的公路建立起来的。通过研究沥青混凝土路面早期衰变规律， 结合预防性养护的特点，探讨适合预防性养护的沥青混凝土路面的使用性能评价 方法具有十分重要的意义。 1 2 2 预防性养护使用性能预测国内外研究现状 在路面的预防性养护工作中，路面使用性能预测非常重要。国内外学者在路 面使用性能预测方面开展过大量的研究工作，取得了丰硕的研究成果。 2 0 世纪6 0 年代初，c a r e y 和i r i c k 在a a s h t o 试验路研究中，第一次提出了 路面性能预测的概念，之后，路面性能预测随着路面管理系统的发展而发展。目 前，许多国家、地区根据各自的需要和所具备的条件，分别提出了多种形式的路 3 面性能预测模型。w r o n a l dh u d s o n 等【4 】将使用性能预测的建模方法分为整合实际 经验知识库的专家系统、回归分析、马尔可夫概率、人工神经网络、贝叶斯方法 以及计量经济学法六种方法。 目前，国内外常用的建模方法主要有确定型和概率型两类【l 】。 确定型模型建模方法又可细分为力学法、力学经验法以及回归分析法三种方 法。确定型模型无法考虑影响路面状况的因素的变异性，因此概率型模型被广泛 的应用到路面性能预测中来。概率性模型主要有残存曲线模型、马尔可夫模型和 半马尔可夫模型三种，其中马尔可夫模型最为完善。随着研究的深入，改进的马 尔可夫模型也得到了广泛的应用。m a d a n a ta n db e n a k i v a 【1 0 】于1 9 9 4 年建立了隐藏 式的马尔可夫模型，以考虑路面状况检测时的误差模型。p a b l ol u i sd u r a n g o 1 l 】于 2 0 0 2 年建立了自适应控制式的马尔可夫模型，以便于根据实时补充得路面状况检 测数据更新模型结构，提高预测模型精度。j i d o n g y a n g 等【1 2 】于2 0 0 5 年建立了常态 马尔可夫链的方法，以图克服建立转移矩阵时主观性强、数据需求量大的缺点。 上述两类方法，在我国不同地区都有具体应用，如江西省根据六年的历史数 据，采用确定型模型建立了网级路面性能预测模型；在沈大高速公路上根据1 9 9 6 、 1 9 9 7 两年全线上下行的路况普查数据，应用回归技术的马尔可夫过程建模方法， 依次建立了沈大高速公路路面损坏状况、路面行驶质量和路面综合状况的概率预 测模型；在交通部推广的c p m s 中，在综合确定型和概率型的基础上，简化了性 能预测曲线，通过专家调查获得路面性能的基本规律，再由建立的专家系统完成 路况的预测，在一定程度上实现了自动化分析。 随着计算机技术的发展，一些现代的数学方法在路面性能预测方面也得到了 较为广泛的应用。神经网络模型被用于预测路面平整度、裂缝发展以及路面现时 服务能力指数p s i 。国内外已有一定的研究，如1 9 9 8 年r o b e r t s 和a t t o h o k i n e 从 堪萨斯州公路局p m s 资料中提取破损、纵向裂缝、块裂、等效轴裂和疲劳开裂等 5 种数据的5 年历史资料，采用自组织和有监督混合神经网络，进行路面i r i 的预 对南 能进 文山 针对 因一 面是 薄， 1 2 3 预防性养护决策方法国内外研究现状 决策科学中的决策方法大致可以分为定性法、定量法以及定性和定量结合的 综合性方法三大类。定性法主要是一种人们通过以往经验进行选择的求解过程和 方法，如主观赋权、决策树、决策矩阵和专家系统等。定量法主要是利用一定的 数学优化模型进行决策的方法，如线性规划、整数规划和动态规划等。定性定量 结合的综合性决策方法包括层次分析法、模糊理论、神经网络和遗传算法等。 在路面养护决策方面，依据以上决策科学中的决策方法，国内外进行了大量 的研究，提出了众多方法。美国很多州的公路管理部门均建立了预防性养护措施 选择的决策树或决策矩阵，如安大略州、乔治亚州、加利福尼亚州等【1 8 , - 2 0 l 。决策 树或决策矩阵的使用往往伴随着养护措施的效益费用计算，通过计算待选养护措 施的效益费用，可选择最具效益费用比的养护措施做为最佳的养护方案【2 l 】。p i y a t 2 2 提出了用随机模型模拟路面损坏的不确定性，然后用遗传算法进行优化的方法。 f w a t 2 3 】提出了先利用遗传算法建立路况最优权数据库，然后再进行神经网络分析和 训练的方法。 我国潘玉利和曾沛霖【2 3 】根据天津市路面养护特点和经济资源状况等因素，利 用线性规划法提出了养护投资优化决策的二级分步法。殷建掣2 5 】提出了基于确定 预测模型上的网级路面养护维修系统的结构。张文宇、孔永倒2 6 】通过对效益费用 的分析，建立了以路面状况指数p c i 和路面行驶质量指数r q i 所产生的效益为目 标，资金为约束条件的多目标优化模型。 研究科学而又适用的养护技术决策方法将会有助于系统的预防性养护策略的 建立和预防性养护技术的推广。 1 3 本文的研究思路 本文依托廊坊市交通局沥青混凝土路面预防性养护最佳实施策略的研究与 软件系统开发课题，结合大量相关参考资料，围绕“三个最合适”问题，主要 研究了沥青混凝土路面使用性能的评价、预测和决策方法。 本文的研究思路如图1 2 所示： 5 图1 2 研究思路 f i g u r e1 - 2t h ei d e a so f t h i sp a p e r 1 4 本文主要的研究内容 文的主要研究内容是：第一章主要介绍了本论文的问题的提出，国内外研 和本论文的研究思路及研究内容。第二章介绍了路面使用性能评价的单项 综合指标评价标准，并结合预防性养护的特点建立了判断路面是否适合实 性养护的标准。第三章通过马尔可夫预测理论建立了考虑交通量与措施影 路面状况指数( p c i ) 预测模型。第四章根据动态规划法建立了2 0 年分析 防性养护的决策模型，并通过效益费用分析法得到预防性养护最佳实施策 五章进行了公路沥青混凝土路面预防性养护辅助决策系统软件开发中的总 与详细设计。最后第六章介绍了本论文的主要研究结论与成果，创新点和 一步研究的问题。 6 2 沥青路面使用性能评价 2 1 路面使用性能评价概述 路面使用性能从不同侧面反映了路面状况对行车要求的满足或适应程度。路 面使用性能可分为五个方面：路面损坏状况、路面行驶质量、路面结构承载力、 行驶安全性和外观。 路面使用性能评价是依据所采集到的路面状况数据，对路面性能满足使用要 求的程度作出判断。利用这一判断，可以了解路网的服务水平，判别路网内需要 采取的养护和改建措施路段，为之选择相应的养护和改建对策，并作为项目优化 顺序的一项依据。同时对影响路面使用性能的因素进行分析，是路面养护、道路 经济分析及路面管理系统的重要组成部分。在路面管理系统中，路面使用性能评 价的目的，是了解各路段的服务水平和状况，对于需要采取措施的项目，迸一步 选择合适的养护和改建对策，以估算所需费用，并为养护对策的确定提供依据。 对路面使用性能的评价可按单项使用性能评价，如行驶质量评价、损坏状况评价、 结构承载力和抗滑能力的评价。同时，为使路网或某个路段的使用性能具有可比 性，采用综合评价指标把各项性能属性的评价组合在一起。 我国现行的公路沥青路面养护技术规范( j t j0 7 3 2 _ - 2 0 0 1 ) 2 7 】( 以下简称 养护规范) 将路面状况分为四个单项指标和一个综合指标。评价体系结构如图 2 1 所示： i 安拿性能 毒 ls f c 粤p n 0 f s f c 踟p n 图2 - 1 养护规范路面使用性能评价体系 f i g u r e2 - 1t h ep a v e m e n tp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o ns y s t e mi ns p e c i f i c a t i o n s f o rm a i n t e n a n c e 现行的公路技术状况评定标准( j t g _ _ h 2 0 - - 2 0 0 7 ) 2 s 1 ( 以下简称评定 7 标准) 中公路技术评价包含路面、路基、桥隧结构和沿线设施四部分内容。其中 沥青路面使用性能评价包含路面破损、平整度、车辙、抗滑性能和结构强度五项 技术内容。评价体系如图2 - 2 所示。各指标值域均为0 1 0 0 。 图2 2 评定标准公路技术状况评价体系 f i g u r e2 - 2t h eh i g h w a yp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o ns y s t e mi na s s e s s m e n ts t a n d a r d s 其中：m q 卜公路技术状况指数。 2 1 1 路面破损状况评价 路面结构的破损状况反映了路面结构保持完整或完好的程度，直接影响道路 x 0 4 ： 疋一第f 类损坏、第，类严重程度的换算系数。 注：路面破损的具体种类及严重程度和破损换算系数详见养护规范。 路面状况指数( p c i ) 按式2 - 2 计算： p c = 1 0 0 - a o d r 4 l ( 2 2 ) 式中：标定系数，采用1 5 0 0 ； 儡一标定系数，采用0 4 1 。 养护规范中路面破损状况的评价标准如表2 1 ： 表2 1养护规范路面破损状况的评价标准 t a b2 - lt h ee v a l u a t i o nc r i t e r i o no f p a v e m e n td i s t r e s si ns p e c i f i c a t i o n s f o rm a i n t e n a n c e 等级 优良中次差 评价指标 路而状况指数p c i 8 57 0 8 55 5 7 04 0 5 5 4 0 ( 2 ) 评定标准中路面损坏也用路面损坏状况指数p c i 评价，但路面破损 的具体种类及严重程度和破损换算系数与养护规范不同。p c i 按式2 3 计算： 尸c = 1 0 0 - a o d r q ( 2 3 ) 如 心4 式中：d r = 1 0 0 立 以 d r 一路面破损率，为各种损坏的折合损坏面积之和与路面调查面积之 百分比( ) ； 4 一第i 类路面损坏的面积( m 2 ) ； 4 一调查的路面面积( 调查长度与有效路面宽度之积，m 2 ) ； 嵋一第f 类路面损坏的权重； 口0 一标定系数，沥青路面采用1 5 o o ； a 。一标定系数，沥青路面采用0 4 1 2 ； f 考虑损坏程度( 轻、中、重) 的第f 项路面损坏类型； 乇包含损坏程度( 轻、中、重) 的损坏类型总数，高速公路沥青路面 取1 9 。 注：路面破损的具体种类及严重程度和各种破损权重详见评定标准；路面 破损类型中不包含车辙。 评定标准中路面破损状况的评价标准如表2 2 ： 9 表2 2 评定标准路面破损状况的评价标准 t a b2 - 2t h ee v a l u a t i o nc r i t e r i o no f p a v e m e n td i s t r e s si na s s e s s m e n ts t a n d a r d s 等级 优 良中次差 评价指标 路面状况指数p c i 9 08 0 9 07 0 8 06 0 7 0 6 0 2 1 2 路面行驶质量评价 路面行驶质量采用行驶质量指数( r q i ) 作为评价指标，行驶质量指数由国际 平整度指数( i 砒) 计算。 ( 1 ) 养护规范中规定，国际平整度指数i r i 可由反应类设备测定，测定结 果需经试验标定。i r i 与其他设备的标定关系式一般为： 1 r = a + b x b 式中：b 平整度测试设备的测试结果； ( 2 4 ) 口，6 一标定系数。在使用中，各地可根据实际的标定结果确定其取值； 删一国际平整度指数( m l ( m ) 。 路面行驶质量指数( r q i ) 与国际平整度指数( i r i ) 的关系为： r 舛= 1 1 5 0 7 5 1 r ( 2 5 ) 式中：尺舛一行驶质量指数，数值范围为0 - 1 0 。如出现负值，则尺缪取o ； 等级 优良中次差 评价指标 行驶质量指数r ( y 8 57 0 8 5 5 5 7 04 0 5 5 t 4 04 0 6 0 6 o 8 08 o 1 0 0 1 0 ( 2 ) 在评定标准中，行驶质量指数r 够按式2 6 计算： 尺舛= 1 + 1 0 p 0 q 脚 ( 2 6 ) 式中：脚一国际平整度指数，i l f k m ； 标定系数，高速公路采用0 0 2 6 ； q 一标定系数，高速公路采用0 6 5 。 其评价标准如表2 4 所示： 表2 _ 4 评定标准路面行驶质量的评价标准 t a b2 - 4t h ee v a l u a t i o nc r i t e r i o no fr i d i n gq u a l i t yi na s s e s s m e n ts t a n d a r d s 等级 优良中次 差 评价指标 行驶质量指数r 9 08 0 9 07 0 8 06070 5 0 2 1 3 路面结构承载力评价 目前我国规范中的沥青路面使用性能评价体系中采用路面代表弯沉来表征沥 青路面的结构强度。 ( 1 ) 在养护规范中，路面结构强度采用结构强度系数s s i 评价。结构强 度系数s s i 计算式如式2 7 所示： s s i 2 等 “ 式中：s s i 一结构强度系数； 乞一路面设计弯沉，m m ； 毛一路段代表弯沉值，i i l i i l 。 其分级标准如表2 5 所示： 表2 5 养护规范路面强度的评价标准 t a b2 - 5t h ee v a l u a t i o nc r i t e d o no f p a v e m e n ts t r e n g t hi ns p e c i f i e a t i o n s f o rm a i n t e n a n c e 等级 优良中次 差 评价指标 强度系数s s i 1 00 8 3 1 00 6 6 o 8 30 5 o 6 6o 5 ( 高速公路) ( 2 ) 在评定标准中，路面结构强度用结构强度指数p s s i 评价。结构强 度指数p s s i 的计算式如式2 8 所示： p s s i = 帝1 0 0 1 + 口n e q 测 式中：只舛一路面结构强度指数； 跚一路面结构强度系数，见式2 7 ； 口o 标定系数，采用1 5 7 1 ； q 一标定系数，采用5 1 9 。 ( 2 8 ) 其分级标准如表2 - 6 所示： 表2 - 6 评定标准路面强度的评价标准 t a b2 - 6t h ee v a l u a t i o nc r i t e r i o no fp a v e m e n ts t r e n g t hi na s s e s s m e n ts t a n d a r d s 等级 优良中次差 评价指标 路面结构强度指数 9 08 0 9 07 0 8 06 0 7 06 0 p s s i 对应路面结构强度系数 0 9 50 8 0 o 9 50 7 o 80 6 o 70 6 s s i 2 1 4 路面抗滑能力评价 ( 1 ) 养护规范中对路面抗滑性能采用抗滑系数作为评价指标，抗滑系数 以横向力系数( s f c ) 或摆式仪的摆值( b p n ) 表示。 其分级标准如表2 7 所示： 表2 7 养护规范路面抗滑能力的评价标准 t a b2 - 7t h ee v a l u a t i o nc r i t e r i o no f p a v e m e n ts k i dr e s i s t a n c ei ns p e c i f i c a t i o n s f o rm a i n t e n a n c e 等级 优 良 中次 差 评价指标 横向力系数s f c 5 04 0 5 03 0 4 02 0 3 0 2 0 摆值b p n 4 23 7 4 23 2 3 7273227 评定标准对路面抗滑性能采用路面抗滑性能指数s k i 评价。按式2 9 s r = 鼍+ 虬 1 + 矿舯。 一 s f c 一横向力系数； 阢一标定参数，采用3 5 0 ； 口。一标定系数，采用2 8 6 ； 喁一标定系数，采用0 1 0 5 。 标准如表2 8 所示： 1 2 ( 2 9 ) 沥青路面使用性能评价 表2 8 评定标准抗滑能力的评价标准 t a b2 - 8t h ee v a l u a t i o nc r i t e r i o no f p a v e m e n ts k i dr e s i s t a n c ei na s s e s s m e n ts t a n d a r d s 等级 优良中次差 评价指标 路面抗滑性能指数s ! 肼 9 0 8 0 9 07 0 8 06 0 7 06 0 对应横向力系数僦 4 84 0 4 83 3 5 4 02 7 5 3 3 52 7 5 f 1 0 0 - a o r d( r d r d a ) r d i = 6 0 m a l ( r d - r d o ) ( r d o r d b ) 表2 - 9 2 0 2 1 6 路面使用性能的综合评价 ( 1 ) 养护规范中，路面的综合评价采用路面质量指数p q i 作为评价指标， p q i 用分项指标加权计算得出。p q i 的数值范围为0 - - 1 0 0 。