以“数”赋能、用“智”提质

　　一、总体介绍

　　普通国省道公路里程长、分布广、涉及广大群众的出行安全，养护工作兼具投入大、难度高、重要性强等特点。如何制定养护计划，科学分配资金，合理确定养护方案成为行业重点和难点。传统决策模式主要依赖经验，数据完整性、质量较差，无法挖掘深层原因及规律，使得科学决策较为困难，存在决策失误的可能，即导致养护不足、养护过度以及养护时机把握不佳，由此造成经济损失。

　　本案例充分运用大数据、人工智能及行业内前沿的评估和分析等相关技术，整合了公路建设期、营运期的各项数据，规范了数据采集以及路况检测相关要求，形成全要素数据库，充分分析和挖掘的数据价值，建立科学的评价和决策体系，实现“百米级、车道级”的精准养护决策，准确把握养护时机，选择合适的养护段落及养护策略，以此科学指导养护计划的制定。

　　二、主要做法

　　1、建立公路路面养护全要素动静态数据库

　　整合苏州市公路事业发展中心所管养的750km国省道公路的建设期各项数据(几何、属性、结构、材料、桥隧、沿线等信息)以及运营期的各项数据(养护历史、历年检测数据、材料实验数据、交通量、轴载、气候环境等)，设计符合大数据存储要求的数据结构，形成路面养护全要素的动&静态数据库，将过去分散的、纸质的资料信息化，及时保护历史数据，逐步积累新的数据。

　　2、规范数据获取、检测及数据质量要求

　　采取相关的管理、技术手段，规范了数据获取的途径，明确了数据质量的要求，对于历年的养护设计和施工数据，按照要求格式及时采集入库。对于检测数据，规定了其检测的频率、覆盖范围、内容、检测方法、颗粒度、仪器设备等相关要求，并利用智能诊断，对其进行质量评估和清洗，及时发现异常数据，并采取相应措施。

　　3、建立路面技术状况评价核心方法

　　运用多种数据分析方法，充分挖掘数据内在价值，发现数据背后存在的规律和深层次原因。依靠大量的数据分析，建立起在国家规范基础上更为客观更为精准的路面性能评价指标体系，其核心包含了优化后的基于FWD弯沉盆插值算法的路面结构强度评价方法、路面横向裂缝状况指数、路面修补状况指数、路面表面损坏状况指数，可更加精准的评估路面性能状况，精确找出问题路段。

　　提出了一套科学的在役路面材料性能评价方法，实现了对路面材料性能的精细诊断，可以精准定量地对路面材料性能给出明确的结论，深入分析薄弱路段的“病因”，并为养护方案的制定提供有力的指导。

　　4、运用人工智能技术建立路面性能预测及科学决策模型

　　采用人工智能基于神经网络算法的预测模型，采用路面结构材料、养护信息、交通轴载、路面性能状况、环境条件、车道及路龄等六大方面共39个数据项作为输入参数，得到关于车辙、平整度、抗滑系数、横向裂缝指数、路面破损PCI及PDCI等6个数据的预测输出结果，对路面技术状况进行预测，以此把握养护时机的选择和未来的养护规划。

　　运用AI语言大模型，充分发挥其在机器学习、自然语言处理能力等方面核心能力优势，实现对路网信息、检测数据、养护历史等各类数据的深度学习以及跨数据库调用关联分析登，采用人机交互的方式，运用AI技术实现数据的快速深度检索、查询和分析。

　　建立了多因素多目标的科学决策模型，以路面结构强度、材料性能、路面使用性能、路网重要性、路龄等五个维度为核心的五级决策模型，构建了基于预防性养护理念的多指标优化决策体系。养护决策引入强化学习方法，以长期效益为立足点，以养护措施实施后路面性能状况的变化情况为基础，确定各路段最具长期效益的养护措施组合，完成路面寿命周期内的养护规划或方案设计。

　　5、开发了普通国省道路面养护科学决策系统

　　集成上述的数据库、评价方法及指标体系、预测模型及决策模型，开发完成了普通国省道路面养护科学决策系统。系统包含

　　①综合展示模块：基于地图平台，通过整合空间数据、属性数据、路况数据、养护数据、图像视频等各类数据，实现路面养护的可视化管理。

　　②路面基础信息模块：提供路网所辖基础信息的查询及统计，包括路网基本信息和路网各路线路面结构材料信息两大部分。

　　③路况评定及性能预测模块：依据路面技术状况检测数据对路面性能进行分析评价(路面破损、车辙、平整度、抗滑性能、弯沉盆和代表弯沉)，同时结合对历年路面技术状况数据分析结果对路面性能的发展趋势进行预测，为路段养护决策提供评价依据。

　　④养护历史分析模块：可对历年各路段养护信息按实施方案进行统计、分析、查询，包括日常养护信息、预防性养护信息、修复性养护信息和综合分析。

　　⑤AI助手功能，运用AI技术，实现人机交互，帮助快速查询、检索和分析包括基础信息、检测、养护历史等方面的数据。

　　⑥养护决策模块：可进行路段筛选、养护需求分析、养护决策、方案优化、项目库管理等功能，可直接形成路段级方案设计或路网级养护规划的决策结果。

　　⑦统计报表模块：提供制式的工作表格和报表模板，使管理工作更加轻松和规范。可以根据用户实际工作需求进行动态配置，满足多层次的需求。

　　6、开展养护跟踪观测和后评估

　　依托养护决策系统，对收集相关数据，养护实际效果，新技术应用情况等进行持续的跟踪观测，依据数据分析结果开展对养护工程的事实效果、四新技术的有效性等后评估。针对十三五、十四五期间所应用的四新技术，共开展了两轮后评估工作，对各种技术的使用条件、预期效果、经济及社会效益等给出了明确的评估结论。

　　三、取得成效

　　本成果为苏州市国省道公路路面养护提供了三年期养护规划和2023、2024、2025年度养护方案。所生成的方案更为全面和精确，实现“路面结构长期保存”的目标，养护投资效益得到较大的提升，主要从以下几方面产生：

　　1、精准把握养护时机，“治未病”。通过准确把握路面衰变规律，在路面材料急剧衰减前主动介入，采取小代价的主动性、预防性养护措施，延长其使用寿命，避免出现整体性、涉及安全的重大损坏。

　　2、准确定位养护路段，防止“治错路”。进行精确的路段划分(百米级)，准确定位需养护的路段，防止出现“应养未养”而导致损坏加剧以及无需养护的路段错误养护导致的经济损失。

　　3、准确定义养护方案，防止“治错病”。通过适合的评价方法，精准把握损坏的病因，选择针对性强、性价比高的养护策略，避免出现过度养护导致直接经济损失;避免因养护强度不足导致病害未处理彻底，出现屡修屡坏、屡坏屡修的恶性循环。

　　4、持续的跟踪评价，动态纠偏。通过持续性的跟踪观测，评价分析路面养护效果，计算养护“存活率”、“寿命”、“全周期成本”等重要评价指标，及时发现在养护各阶段存在的问题，便于在后续管理中动态纠偏。