公路技术状况评价指标.ppt

公路技术状况评价指标与标准,同济大学交通运输工程学院 陈长 2008.3,2019年5月24日12时1分,2,主要内容,公路技术状况评价概述 路面使用性能评价方法 公路技术状况评价指标体系 公路技术状况评价标准,2019年5月24日12时1分,3,公路技术状况评价概述,在公路管理中，对公路技术状况进行评价是其最根本，也是最重要的一项工作。 公路技术状况评价，应建立一套客观、科学、定量的评价方法。 好的评价方法应具有两方面特质： 评价模型（指标体系）能准确反映设施状态； 数据采集具有可操作性。,2019年5月24日12时1分,4,公路技术状况评价概述,在公路技术状况评定标准（JTG H20-2007）中，公路技术状况评价包括对路面、路基、桥隧构造物和沿线设施的技术状况进行评价。 路面和桥隧构造物是重点，路基和沿线设施次之。 路面是重中之重。,2019年5月24日12时1分,5,路面使用性能评价方法,什么是路面使用性能 如何选择合适的评价指标 国外的评价指标 国内的评价指标,2019年5月24日12时1分,6,什么是路面使用性能,路面使用性能是一个覆盖面很宽的技术术语，泛指路面的各种技术行为。 自1962年，Caray和Irick首次提出了路面使用性能（Performance）的概念以来，人们对路面使用性能的理解和认识在不断地变迁，相应地，路面使用性能的评价方法也在不断地变化。 迄今为止，比较一致的看法是：路面的使用性能包括5个方面，即损坏状况、行驶质量、结构承载能力、行驶安全性和外观，所以，通常的路面评价方法都是根据这几个方面进行设计。,2019年5月24日12时1分,7,如何选择合适的评价指标,一般而言，评价指标分为综合性指标和单一性指标两大类。 综合性指标是对路面使用性能的综合测度，它可以综合地表征路面使用性能的复杂内涵。 单一性指标是对路面使用性能诸多局部特征的具体测度，它可以采用多项指标明确地表征路面使用性能各组分的详细情况。,2019年5月24日12时1分,8,如何选择合适的评价指标,综合性指标的优点是能反映路面使用性能的总体状况，指标单一，便于比较；缺点是不能确切反映使用性能局部的具体测度，不便于诊断原委和制定具有针对性的对策。 单一性指标的优缺点与综合性指标的优缺点正好相反，其优点是便于诊断原委和制定针对性强的对策；缺点是分类过细，对数据采集精度要求很高，不便于相互比较，不能直观反映路面使用性能的总体状况。 根据不同的应用目的，选择不同的指标。,2019年5月24日12时1分,9,国外的评价指标,20世纪60年代初期，美国实施了AASHO道路试验，提出了路面使用（服务）性能评价指标，建立了现时服务能力指数PSI（Present Serviceability Index）路面评价模型。PSI评价模型的建立标志着世界范围路面使用性能评价技术研究的开始，对路面养护管理技术的发展有着深远的影响。,2019年5月24日12时1分,10,国外的评价指标,在随后的20多年里，随着检测技术的进步、装备水平的提高和路面管理系统（PMS）的深入研究及广泛应用，许多国家（包括加拿大、英国、芬兰、法国、日本）和国际机构（世界银行）先后提出了不同的路面评价指标，建立了不同类型的路面评价模型。 其中包括加拿大的行驶舒适性指数（RCI）、英国的道路状况指数（RCI）、日本的养护管理指数（MCI）和美国军事机构开发的路面状况指数（PCI），上述路面评价模型包含了多变量模型和单参数模型。,2019年5月24日12时1分,11,国外的评价指标,美国：现时服务能力指数（PSI） 日本：养护管理（控制）指数（MCI） 美国军队：路面状况指数（PCI） 英国：道路状况指数（RCI）,2019年5月24日12时1分,12,现时服务能力指数（PSI）,在世界公路管理史上，第一个路面使用性能评价模型是美国研究人员基于AASHO道路实验近10年的观测数据，于20世纪60年代中期提出现时服务能力指数PSI。 在随后的许多年里，根据AASHO实验结果和PSI模型结构及参数，许多国家和地区如加拿大、英国、日本等的研究部门分别建立了不同用途的路面使用性能评价模型。这些模型的共同特点是将客观数据与标准统一的评价尺度建立联系，利用统一的标尺评价不同的路面损坏。,2019年5月24日12时1分,13,现时服务能力指数（PSI）,现时服务能力指数PSI是AASHO道路实验的重要研究成果之一，也是在公路养护管理中采用专家技术建立路面评价模型的成功范例。 在建立PSI模型时候，研究人员把与公路有关、职业不同的各种评价人员，如道路建设人员、道路养护人员、汽车运输人员、汽车制造人员组织一个由多人组成的专家组。通过道路现场评价，确定每个实验路段的专家评价结果。在进行专家调查评价的同时，道路检测人员对实验路段的路面损坏进行调查与检测，随后用数学方法建立路面损坏与专家评价结果之间的数学关系，确定相关参数，形成现时服务能力指数PSI。,2019年5月24日12时1分,14,现时服务能力指数（PSI）,现时服务能力指数PSI： （沥青） （水泥） SV 轮迹处平整度离散度； C 裂缝度，m2 /1000m2； P 修补度（Patching），m2 /1000m2 ； RD 车辙深度，cm 。,2019年5月24日12时1分,15,现时服务能力指数（PSI）,模型包含了4个可变参数，即平整度、表面裂缝、路面修补度和车辙。在四个路面评价影响因素中，路面裂缝与车辙占很小的比重，这二种因素的变化对PSI产生微小影响；相反，平整度（SV）对PSI，尤其是当SV在10以下时影响显著。从模型参数（权重）看，PSI模型实际上是与平整度主相关的行驶舒服性模型。 PSI模型反映了20世纪60年代美国公路管理的技术条件、公路部门对不同路面损坏的重视程度及研究人员的建模思路。美国研究人员将当时所能检测到的所有指标（4项参数）与PSI建立了联系，使PSI的评定结果能客观地反映路面的整体技术状况，但又无法确定哪项具体的指标导致了PSI评价结果变好或变坏。,2019年5月24日12时1分,16,日本PSI： 纵向平整度标准偏差，mm； C 裂缝率，%； D 车辙深度，cm 。,日本道路协会根据AASHO的 PSI建模方法，结合日本的路面损坏特点，去掉了路面修补度，将路面裂缝度换成路面裂缝率，标定了美国的PSI模型参数，形成了PSI模型，并提升为日本的道路养护技术规范指标 。,养护管理（控制）指数（MCI）,2019年5月24日12时1分,17,与美国PSI相反，日本PSI模型重视路面裂缝和路面车辙，道路平整度仅占较轻的比重。日本模型反映了20世纪70年代未期日本路面的技术状况和公路管理部门所重视的主要因素。 日本建设省土木研究所研究员在参考美国和日本PSI基础上，研究开发了养护管理（控制）指数MCI。与美国PSI不同，饭岛等采用的专家组是由道路管理人员组成的，现场评价的目的也仅考虑道路平整度、路面裂缝率和路面车辙对道路养护管理和养护需求的影响 。,养护管理（控制）指数（MCI）,2019年5月24日12时1分,18,养护管理（控制）指数MCI： MCI 养护管理指数，010； C 裂缝率，%； D 车辙深度，mm； 平整度，mm,养护管理（控制）指数（MCI）,2019年5月24日12时1分,19,在日本MCI的模型中，道路平整度占很小比重，其影响效果与日本道路养护技术规范的PSI基本相似。日本MCI考虑了多种关系模型以求准确处理不同的路面状况，同时也给应用带来了混乱。日本的MCI模型是美国PSI建模思路的延续，但也包含了些模糊不定的创新意识：将路面损坏因素分离开来，用单变量构建路面评价模型 。,养护管理（控制）指数（MCI）,2019年5月24日12时1分,20,桥本研究建立了单因素的行驶舒适性指数RCI，从而弥补日本MCI模型不充分反映道路平整度对道路用户的影响。日本RCI模型是一个典型的单因素路面评价模型，缺陷是当平整度大于一定的数值时，RCI会给出不合理评价结果 。,养护管理（控制）指数（MCI）,行驶舒适性指数RCI： RCI 舒适性指数； 平整度，mm 。,2019年5月24日12时1分,21,以上模型的共同特点是，用回归技术建立路况指标与专家评价的直接关系。实际上用专家法建模还有另一种方法，即扣分法。这种方法为美国军队工程研究实验室首先采用。用扣分法建立的路面状况评价模型PCI实际上是一种单因素非线性关系模型， PCI模型考虑了每种损坏的损坏扣分和重复损坏影响。,路面状况指数（PCI）,2019年5月24日12时1分,22,A 破损类型t（i），严重程度S（j）及损坏密 度D（ij）时的扣分值； i 破损类型； j 严重程度； p 总破损类型； m（i） 第i种破坏的损坏数量； F（t，q） 重复损坏修正系数。,路面状况指数（PCI）,PCI模型的扣分值和单项重复损坏修正系数（01.0）是根据专家经验确定的，好处是能够精确地计量和确定由多种损坏所导致的总体损坏程度，问题是必须准确取得不同损坏的扣分值和相关重复损坏修正系数。,2019年5月24日12时1分,23,英国路况检测评定规范采用基于SCANNER Surveys的道路状况指数RCI多参数评定模型，来描述英国公路网的路面使用性能。道路状况指数RCI是一个综合指数，为了计算RCI需要采用SCANNER Surveys快速检测技术及设备检测如下路面数据： -3m和10m纵断面平整度的行驶质量数据； -左右车辙深度； -路面纹理深度； -车道裂缝率（Cracking Intensity）； -轮迹处裂缝率,道路状况指数（RCI）,2019年5月24日12时1分,24,英国SCANNER为上述检测指标各规定了下限和上限2个标准值。检测数据低于下限时表示路面完好、不需要养护；高于上限时表示进一步的路面损坏不会增加RCI评价结果；在下限和上限之间，RCI呈线性变化。 根据上述各项指标检测数据，以10m为单位，分别计算各检测指标的RCI（0-100）值，各RCI计算结果与规定的检测指标权重（Relevance）和可信性因数（Reliability factors）相乘并累加得到10m分路段的综合RCI 。,道路状况指数（RCI）,2019年5月24日12时1分,25,道路状况指数RCI： RCI 道路状况指数； RCIi 第i类检测指标的道路状况指数； Wi 检测指标权重； Fi 可信性因数,道路状况指数（RCI）,2019年5月24日12时1分,26,根据综合RCI评价结果，通过算术平均，可计算区间、路线及公路网的道路状况指数RCI。根据RCI评价结果，英国路况检测评定规范将路面使用性能划分为绿（GREEN）、黄（AMBER）、红（RED）三种状态，分别代表路面使用性能完好、路面有损坏需要详细检测、路面损坏严重需要立即养护 。,道路状况指数（RCI）,2019年5月24日12时1分,27,检测指标的下限、上限、权重和可信性因数都是基于公路工程师的经验确定的，上述标准和参数需要定期（每年）修正，所有标准值及参数都在英国运输部网站上公布。 基于SCANNER Surveys的道路状况指数RCI是带有明显养护决策性质的路面评价模型。在建模方法上，较前几中方法更先进一步，基于经验的模型参数可方便地定期更新与维护，以满足不断变化的公路技术状况评价和公路养护管理需要。,道路状况指数（RCI）,2019年5月24日12时1分,28,国内的评价指标,国内从上世纪80年代开始接触路路面管理系统，在借鉴国外相关研究成果的基础上，根据我国路面特点，建立了一系列路面评价模型。我国早期建立的路面评价模型，模型结构深受美国PSI的影响 。经过后续不断改进完善，形成本标准中的路面评价指标体系。,2019年5月24日12时1分,29,公路技术状况评价指标体系,MQI公路技术状况指数（Maintenance Quality Indicator） PQI 路面使用性能指数（Pavement Quality or Performance Index） SCI 路基技术状况指数（Subgrade Condition Index） BCI 桥隧构造物技术状况指数（Bridge，Tunnel and Culvert Condition Index） TCI 沿线设施技术状况指数（Traffic-facility Condition Index）,2019年5月24日12时1分,30,公路技术状况评价指标体系,PCI路面损坏状况指数（Pavemnet Surface Condition Index） RQI 路面行驶质量指数（Riding Quality Index） RDI 路面车辙深度指数（Rutting Depth Inde