浅析道路养护智能化建设研究

（甘肃省酒泉公路事业发展中心，甘肃省酒泉市，735000） 孔学玉 毛永强 殷耀坤

“十四五”期间，交通运输领域提出要推动云计算、大数据、物联网、移动互联网、区块链、人工智能等新一代信息技术与交通运输融合，加快北斗导航技术应用，开展智能交通先导应用试点[1]。

交通运输部印发的《数字交通“十四五”发展规划》提出，2035年，基本建成安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化公路交通运输体系，基础设施网络趋于完善，运输服务质量效率全面提升，先进科学技术深度赋能公路交通发展，平安、绿色、共享交通发展水平和行业治理能力显著提升，人民满意度大幅提升。提升道路基础设施高质量建养技术水平，加强交通基础设施长期性能科学观测，推动基础设施数字化升级，对于推进智能交通建设，加快实现交通强国具有重大意义。

1 道路养护智能化建设重要性

为了延长道路使用寿命，道路管理部门需要及时发现路面病害并安排养护单位进行现场作业，保证道路能为公众出行提供高质量服务。传统的道路养护管理主要依靠养护人员的经验来进行判断，成本高、效率低、准确性不高，造成道路管理存在问题，降低了路网服务水平和使用年限，并且耗费大量养护资金。

1.1 提高道路养护的效率和质量

通过智能化的手段，可以实现对道路状况的实时监测、分析和预警，以及对道路养护任务的自动分配、调度和执行，从而减少人工干预，降低人力成本，提高工作效率和质量。

1.2 保障道路的安全和畅通

通过智能化的手段，可以及时发现和处理道路的损坏、障碍和事故，以及对道路的拥堵、污染和噪音等问题进行有效的控制和改善，从而保障道路的安全性和畅通性，提升公众的出行体验和满意度。

1.3 促进道路养护的创新和发展

通过智能化的手段，可以收集和利用大量的数据，对道路养护的规律、问题和需求进行深入的研究和分析，以及对道路养护的方法、技术和设备进行不断的创新和优化，从而推动道路养护领域的科技进步和产业发展。

2 道路养护智能化建设

道路养护智能化建设综合运用云计算、物联网、大数据、数字孪生等智能技术手段，改变传统的道路养护管理模式，通过对路况进行精准感知，实时监测各类指标数据，及时发现路面结构早期破坏现象，实现养护决策智能化，及时进行小修保养，有效降低养护作业成本，降低因路面大修封路对道路运行造成影响，具有明显的经济效益和社会效益[2]。

2.1 病害智能检测方式

路网中心平台与道路外场监测设备对接。通过视频采集手段将道路路面实时视频数据传输至路网数据中心，利用智能分析平台进行视频分析，获取路面病害基本信息，病害类型、经纬度、病害规模等[3]。病害类型包括：横向/纵向裂纹、龟裂、坑洞4 类主要病害，以及修补裂纹、井盖、污渍、刹车痕、车道线自动将病害检测结果转化为养护事件，并下发至相关养护单位。

2.2 移动智能巡检系统

道路巡检是道路养护的前提，移动智能巡检系统通过先进的智能图像识别技术，准确、高效地检测路面病害，为预防性养护提供数据支撑。通过及时发现、适当小修保养，减少路面大修的频次，延长道路使用寿命，减少整体养护成本。移动智能巡检设备可安装在普通汽车上，无需停车确认，在车辆正常行驶过程中实现路面病害检测，全自动智能识别，替代养护工程师的人工确认，检测速度更快，效率和准确性更高。

2.3 养护设备运维监管

通过物联网平台接入养护设备，对其进行统一运维监管，包括设备健康状况监控、运维事件管理、设备变更管理、设备维修管理、绩效考核管理等，转变原有单一报障模式，建立全新的系统报障模式，形成一套行之有效的运维管理机制。不仅以社会化方式为道路管理部门提供安全、维护等专业化服务，也将大幅降低信息化系统投资，减少工作人员在运维方面的工作量。实现监管到位，反应快速，决策合理，服务可靠，解决故障申报流程化、知识管理结构化、统计报表规范化、平台部署虚拟化等问题，整合路网运行管理资源，建立跨区域跨部门的协作通道，提供可靠高效的决策支持与服务。

2.4 养护孪生支撑

以BIM（建筑信息模型）技术为核心的三维技术在道路养护管理的运用，实现精细化养护管理规划设计、动态化的工程施工管理和智慧化的运营管理养护[4]，结合多源时空数据信息，建设规划BM+GIS数据可视化平台，将大幅度提高交通出行基础设施建设规划和管理能力。

搭建现实世界与虚拟世界并行处理的“数字孪生”体系，通过数字孪生技术，满足道路养护管理的需求。首先，数字孪生将会实时采集数据、同步路面状况，并为道路模型推演提供试验空间，完成数据的驱动决策；其次，场景丰富、实景重现，丰富道路养护手段，提升养护作业直观性。基于真实数据和模型的数字孪生技术，会提升道路养护的科学性和体验性，更加直观反应真实状况，减少决策失误的概率；第三，全局视野、统筹规划，对道路整体质量进行综合评价，为养护计划制定、养护设备调配提供数据支撑，数字孪生平台通过要素数据汇聚，实现对道路养护的全局规划。

2.5 路网质量评价指标体系

建立智能公路评价模型，综合气象条件、路况条件、道路条件等条件，对公路进行动态等级划分。

针对不同的评估对象，应用不同指标将路网或路段路面质量等级划分为I 级、Ⅱ级、Ⅲ级、IV 级。其中，“I 级”（红色）表示路网或路段的路面问题特别严重；“Ⅱ级”（橙色）表示路网或路段的路面问题严重；“Ⅲ级”（黄色）表示路网或路段的路面问题比较严重；“IV级”（蓝色）表示路网或路段的路面问题一般。

模型最终结果通过3 种方式进行展示：①将研判分析出的涵盖道路线形特征、位置类型特征、车道数突发特征的静态路网上图，便于直观了解道路构造的风险点；②路面病害多发路段，实时路况信息上图，清晰展示交通量、气象等条件对路面质量的影响；③通过质量评价模型，将道路的质量评级结果、预警信息上图，直观了解各路段路面质量情况，为养护计划制定提供依据。

3 结语

随着我国各类道路建设里程的增加，道路养护工作已成为道路管理部门的重点工作任务，通过科学规范的道路养护，可实现预防性养护提升、病害检测效果提高、节约养护资金。传统的道路养护模式时效性、准确性难以满足道路管理部门的要求，探索道路养护智能化建设，有助于实现养护管理工作提质增效。