現(xiàn)代路面管理 新的剛出現(xiàn)的技術(shù)

第四十二章新的剛出現(xiàn)的技術(shù)421簡(jiǎn)介可用于路面管理的新的技術(shù)不斷發(fā)展。一些技術(shù)有直接的和瞬間的利益，而另一些卻有間接的或長(zhǎng)期的利益。本章不可能包羅所有新的技術(shù)。因此活動(dòng)在路面管理領(lǐng)域中的各級(jí)人士都應(yīng)經(jīng)常不斷地調(diào)查和研究可用的新技術(shù)。本章簡(jiǎn)要地從例子中考察了地理信息系統(tǒng)GIS、新的數(shù)據(jù)庫(kù)方法、新的計(jì)算機(jī)硬件和軟件、新的量測(cè)技術(shù)、PMS對(duì)其他領(lǐng)域的應(yīng)用和與其他管理系統(tǒng)的交接，這些領(lǐng)域的每一個(gè)都值得花很多時(shí)間和精力，但因篇幅限制而不能詳細(xì)地論述。422地理信息系統(tǒng)一個(gè)地理信息系統(tǒng)可有多種定義方式。美國(guó)地質(zhì)勘測(cè)局USGS將它定義為“用于收集、管理、操作、分格和顯示空間的參考的數(shù)字資料的一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)“PENNDOT90，USGS將空間的供參考的數(shù)字資料定義為由地理位置和屬性描述的計(jì)算機(jī)可讀的、地理參考特征”P(pán)ENNDOT90。PENNDOT將GIS定義為“使用戶能更易過(guò)濾、管理、分析、顯示和享用定向地點(diǎn)的資料和相關(guān)的解釋性信息的一種自動(dòng)系統(tǒng)”。PENNDOT90，從這些和其他來(lái)源來(lái)看，下面的GIS的工作定義是恰當(dāng)?shù)纳婕暗揭粋€(gè)計(jì)算機(jī)化的資料管理系統(tǒng)，用于獲取、儲(chǔ)存、回溯、分析和顯示空間參考資料的一種方法。把GIS應(yīng)用于路面管理過(guò)程已得贏得很多注意。好幾個(gè)州，包括TEXAS和WISCONSIN，都已經(jīng)研究了GIS的可能應(yīng)用WISDOT90TEXAS現(xiàn)場(chǎng)人員認(rèn)為，與PMS相關(guān)的一個(gè)最緊急的需要就是要求總部能生產(chǎn)可指示低于標(biāo)準(zhǔn)的路段的位置和狀況的地圖。這是GIS的理想的應(yīng)用。那些區(qū)域也要從地理上指出對(duì)于進(jìn)入、操作、分析、顯示和報(bào)告路網(wǎng)信息的需要。GIS是可直接應(yīng)用的。安排人員到現(xiàn)場(chǎng)除了列舉外也需要將他們對(duì)路面需求的好處的圖形形式給出。一個(gè)圖形的顯示表明了各路段的分布和地點(diǎn)，并有很強(qiáng)的視覺(jué)效果。WISCONSIN，控制和管理著一個(gè)8，000英里的公路系統(tǒng)，在徹底了解了其需要后，就指令應(yīng)用GIS。引導(dǎo)委員會(huì)的他們的路面管理系統(tǒng)特別強(qiáng)調(diào)所必須的用于較大決策支持的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中和評(píng)價(jià)路面性能的空間分析程序中的空間資料的概念。在許多州，運(yùn)輸部門(mén)上都作為州的制圖員以及公路系統(tǒng)本身的制圖員。因此，對(duì)實(shí)現(xiàn)全州范圍應(yīng)用的GIS，DOTS通常是基本的選擇。自動(dòng)繪圖不是GIS，但GIS可執(zhí)行自動(dòng)給圖的功能。如果自動(dòng)繪圖是路面管理系統(tǒng)中所要求的唯一應(yīng)用，那么最好買(mǎi)一臺(tái)專用的自動(dòng)繪圖系統(tǒng)。然而，GIS是結(jié)合成路面管理過(guò)程所必須的圖形文件，大量的數(shù)據(jù)和其他信息的很好的方式。GIS結(jié)合數(shù)據(jù)，然后將它們圖形方式顯示出來(lái)，以及結(jié)合一種基于地理位置的分析方法的能力是主要優(yōu)勢(shì)。GIS對(duì)于路面管理過(guò)程許多其他可能的應(yīng)用。例如，GIS可用于進(jìn)行交通流模型和交互式的交通的模擬。這類模型允許對(duì)公路的物理特性中存在的假定的變化進(jìn)行檢查反過(guò)來(lái)能評(píng)價(jià)路面中預(yù)期的性能變化而不必時(shí)每隔幾年的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行重分析而開(kāi)發(fā)和重寫(xiě)一個(gè)新的模型。用全球定位系統(tǒng)GPS坐標(biāo)收集在公路速度上的以數(shù)據(jù)形式的路面的現(xiàn)況信息，這在未來(lái)是可能的。由38個(gè)州贊助的在OHIO州大學(xué)演示的項(xiàng)目已經(jīng)顯示了這個(gè)觀念的可行性。這個(gè)試驗(yàn)成功地組合了一個(gè)裝有GPS的篷車(chē)、一個(gè)用于公路信息的電視攝像機(jī)和一個(gè)能的公路進(jìn)行米尺量測(cè)的數(shù)字的立體攝影系統(tǒng)、照片的質(zhì)量和各個(gè)路況單元的量測(cè)在他們能直接被使用之前仍需改善，但是其可行性已被證實(shí)。423新的軟件、硬件、數(shù)據(jù)庫(kù)和個(gè)人計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)技術(shù)以驚人的速度不斷發(fā)展?，F(xiàn)在許多工程師都有個(gè)計(jì)算機(jī)。其數(shù)據(jù)處理能力超過(guò)二十世紀(jì)六十年代早期的整個(gè)公路部門(mén)的計(jì)算機(jī)的效率。同樣重要地是，最近幾年數(shù)據(jù)存貯的技術(shù)已經(jīng)增長(zhǎng)了幾年數(shù)量級(jí)。當(dāng)前，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可在許多個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用，并且100兆或更多的數(shù)據(jù)存貯是相對(duì)他廉價(jià)。其他數(shù)據(jù)存貯的概念和新的集成做片在未來(lái)的幾十年中將會(huì)在尺寸和數(shù)據(jù)處理能力的速度上大大增長(zhǎng)。所有這些新的技術(shù)都會(huì)從根本上輔助路面管理，但是同時(shí)它們也要求明智的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理和計(jì)算能力都不會(huì)替代好的工程的想法和判斷。然而，它們會(huì)補(bǔ)充和提高工程的應(yīng)用。下十年將可能出現(xiàn)聲音輸入計(jì)算機(jī)、能通過(guò)衛(wèi)星傳送進(jìn)入中央數(shù)據(jù)庫(kù)存貯的輕便的用電池供電的計(jì)算機(jī)和目前無(wú)法想象的其他革新。如果能明智地使用，這些將會(huì)增強(qiáng)路面管理過(guò)程，但是能正確運(yùn)用它們的路面工程師和管理人員的知識(shí)和技術(shù)仍然是必要的。更為復(fù)雜的軟件隨著不斷強(qiáng)大的硬件而來(lái)。GIS和專家系統(tǒng)是可給路面管理者提供有力工具的一般軟件類的兩個(gè)例子。除了這些一般軟件，路面管理者還可開(kāi)發(fā)更為復(fù)雜的分析工具諸如路面結(jié)構(gòu)機(jī)理分析的有限元方法和確定網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的最優(yōu)化算法。例如，ARIONADOT網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化系統(tǒng)現(xiàn)在可在OS下操作的486微機(jī)上運(yùn)行。424新的量測(cè)技術(shù)新的量測(cè)技術(shù)不斷發(fā)展，但是就路面量測(cè)而言，仍然存在一些未解決的問(wèn)題，這主要是由于技術(shù)的相對(duì)費(fèi)用。例如，AASHO實(shí)驗(yàn)路職員在1958年找到了一個(gè)實(shí)驗(yàn)路的回旋的水平參照物。這樣的一個(gè)陀螺儀可在美國(guó)宇航局得到，但是該設(shè)施的費(fèi)用實(shí)際上已經(jīng)花掉了三千萬(wàn)美元預(yù)算的全部。航空和軍事工業(yè)的可用的技術(shù)都能直接應(yīng)用于路面領(lǐng)域，但是其相對(duì)費(fèi)用常比路面領(lǐng)域所考慮的要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)能充分發(fā)揮新技術(shù)對(duì)我們的運(yùn)輸系統(tǒng)的影響的路面管理的量測(cè)技術(shù)的相對(duì)的費(fèi)用效益方面需要整理出來(lái)。在此不可能繪出所必須的或不可得到的量測(cè)技術(shù)的整個(gè)范圍的概況，但是在下面給出一些可能的例子。4241集成的觀測(cè)車(chē)輛對(duì)研制一種真正的集成的觀測(cè)車(chē)輛有一種需求，這種車(chē)輛可以正常的車(chē)速行駛在公路系統(tǒng)上，記錄和處理有關(guān)公路和路面的數(shù)據(jù)，包括行駛質(zhì)量、狀況、結(jié)構(gòu)的足夠、安全和其他的特征。正如本書(shū)的第二部分所描述的那樣的車(chē)輛，許多嘗試已朝向這種車(chē)被做出了。然而，都有各種各樣的局限性，包括費(fèi)用、可靠性、運(yùn)行的不嚴(yán)整和維修的需要。隨著好的路面管理數(shù)據(jù)和其應(yīng)用價(jià)值變得越來(lái)越明顯，以及能定量化其利益，每年應(yīng)當(dāng)達(dá)到數(shù)億美元，我們就能有效地進(jìn)行開(kāi)發(fā)研制和操作自動(dòng)的觀測(cè)車(chē)輛。4242高速結(jié)構(gòu)分析高速的結(jié)構(gòu)量測(cè)可能不需成為整個(gè)集成的觀測(cè)車(chē)輛的一部分，因?yàn)閱为?dú)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析是重要的，并需多次。因此，就存在一個(gè)單獨(dú)進(jìn)行開(kāi)發(fā)研制高速結(jié)構(gòu)量測(cè)裝備的要求。對(duì)生產(chǎn)這種裝置的嘗試已做了許多年，而且已取得了一定的進(jìn)步。其中就有由加利福尼亞研制的自動(dòng)的貝克曼梁和溘研制的以每小時(shí)5英里行駛的彎沉儀。這些都肯定不是高速，但是它們確定比需要每次停下來(lái)讀數(shù)據(jù)的其他彎沉量測(cè)量裝置的時(shí)間要快。新的技術(shù)，諸如路表波的分析以及雷達(dá)和激光技術(shù)都可能被應(yīng)用。理想地是，那個(gè)儀器不僅在行駛速度下可獲取數(shù)據(jù)，而且還可在實(shí)時(shí)的時(shí)間里處理數(shù)據(jù)，或至少在現(xiàn)場(chǎng)就能對(duì)現(xiàn)存路面及新建路面作出快速評(píng)價(jià)。4243直接成像和分析技術(shù)新技術(shù)發(fā)展迅速，這就對(duì)路面的直接成像包括路表?yè)p壞、級(jí)理和許多其他部分提供了可能。這種方法也能適用于集料級(jí)配的質(zhì)量控制。集料級(jí)理的定量量測(cè)對(duì)解決集料的形狀和其他因素的問(wèn)題；這些問(wèn)題對(duì)瀝青和砼混合料的穩(wěn)定性有很強(qiáng)的影響，無(wú)疑需很長(zhǎng)一般時(shí)間。4244自動(dòng)試驗(yàn)程序用于混合料設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制的材料試驗(yàn)現(xiàn)在花費(fèi)很大的資源。同時(shí)，戰(zhàn)略公路研究規(guī)劃部門(mén)正在推薦極其復(fù)雜的試驗(yàn)方法。很明顯，這就需要研制自動(dòng)的試驗(yàn)裝備，它能減輕潛在的要求。同時(shí)能改善測(cè)量質(zhì)量。這可能比公路機(jī)構(gòu)通?；ㄙM(fèi)在儀器裝備上的要昂貴。然而，如果結(jié)果能使路面更好地發(fā)揮作用，那么對(duì)投資的回報(bào)能很快付清其費(fèi)用。425與其他系統(tǒng)的交接路面管理在將各種規(guī)則集成一個(gè)有用的過(guò)程中已顯示了真正的領(lǐng)導(dǎo)地位。開(kāi)始于二十世紀(jì)六十年代的路面管理，它對(duì)集結(jié)從計(jì)劃、設(shè)計(jì)和施工直到養(yǎng)護(hù)和修復(fù)的路面的所有方面提供了一個(gè)框架。已經(jīng)成功地取得了橋梁管理的成功和好處。在這個(gè)管理中，一些有影響的工作是在二十世紀(jì)八十年代的十年間做的，并且現(xiàn)在仍用于路網(wǎng)的堵塞、交通流和安全方面。路面管理的成功性的證據(jù)沒(méi)有比它已被廣泛地運(yùn)用于其他公路和運(yùn)輸?shù)牡貐^(qū)能更好地說(shuō)明問(wèn)題?，F(xiàn)在來(lái)成功地應(yīng)用這些技術(shù)和協(xié)調(diào)它們的應(yīng)用是重要的，大量的協(xié)助作用都可以路面管理系統(tǒng)和橋梁管理的相互作用中獲取，很明顯，對(duì)路面修復(fù)的資金的規(guī)劃必須認(rèn)真地完全地與以下需求相協(xié)調(diào)1橋梁養(yǎng)護(hù)和修復(fù)，2通行能力的膨脹堵塞管理，3安全修正和改善。當(dāng)這些方面的每個(gè)都達(dá)到其規(guī)定要求時(shí)，它們就是全面公路管理系統(tǒng)的真正的子系統(tǒng)，或正如有時(shí)在運(yùn)輸領(lǐng)域叫的一樣稱為執(zhí)行管理系統(tǒng)、很明顯，許多共同部分在開(kāi)始就須考慮。僅舉一些，這些包括交通數(shù)據(jù)、車(chē)輛荷載和地理位置。426總結(jié)將下十年中對(duì)路面管理中新方