高连生

湖南中天建设集团股份有限公司（412000）

0 前言

路面使用性能[1]包括很多属性，主要有功能、安全和结构三个方面。路用功能主要是为道路使用者提供舒适度，路面结构主要包括结构承载力和路面破损状况，路面安全是指路面抗滑能力。路面使用性能的三个方面既有区别又有联系，道路使用者关注路面功能和路面安全，道路管理者更关注路面结构。

路面在使用过程中，其使用性能会随路龄、路面特征因素、交通量和轴载因素、气候因素以及工程因素的影响而衰减。当路面指标衰减到一定程度时，需对路面进行养护。因此，路面性能的预测对预防性养护的实施至关重要，直接影响到养护时机的确定和养护措施的选择。

1 高速公路路面使用性能评价方法研究

我国高速公路经过几十年的发展，在高速公路路面性能评价方面取得了很大的进展，制定了很多关于高速公路路面养护的规范和高速公路路面性能评价体系，并经过长时间的积累，形成了系统的高速公路路面评价标准体系。

1.1 现有的沥青路面使用性能评价体系

《公路技术状况评定标准》(JTGH20—2018)规定，沥青路面检测内容包括路面破损状况指数、路面抗滑性能指数、路面行驶质量指数、路面车辙深度指数、路面跳车指数和路面磨耗指数。路面使用性能指标分为综合指标和分项指标。分项指标包括路面破损状况指数(PCI)、路面结构强度指数(PSSI)、路面抗滑性能指数(SRI)、路面行驶质量指数(RQI)、路面车辙深度指数(RDI)、路面构造深度MPD，其中路面构造深度MPD和横向力系数SFC应二选一。综合指数(PQI)是各分项指数的加权求和。

路面使用性能指数(PQI)按式（1）计算。

式 中:ωPCI、ωRQI、ωRDI、ωSRI、ωPBI为 对 应 的 指 标 在PQI中的权重，按表1取值[2]。

表1 PQI各分项指标权重

1.2 现有的沥青路面使用性能评价体系存在的问题

《公路状况技术评定标准》(JTGH20-2018)中以路面使用性能指数(PQI)作为综合评价指标，这种方法还存在以下不足[3]，主要表现为:

1）路面综合评价等级判定不明确。各分项指标的权重是定值，路面分项指标评分差别大的路段其综合评价指标可能相同，因此还需进一步确定各分项指标的权重值，使综合指标的计算结果更符合实际路面情况[4]。

2）现有的路面使用性能评价体系对路面行驶质量指数的权重是0.4，更多的是侧重于路面的服务能力，不能全面、充分地反映路面的病害特征。

3）规范的综合评价标准是针对路面技术状况评定而确定的标准。

规范中高速公路各分项指标权重系数ωRQI＞ωPCI＞ωRDI＞ωSRI，规范主要侧重道路行驶舒适性，重视其服务功能[5]。通过调查发现广东省某高速公路2016年95.8%以上的路面破损状况指数(PCI)评分为优，91.9%以上的路面行驶质量指数(RQI)评分为优，而路面车辙深度指数(RDI)和抗滑性能指数(SRI)等级评定为良和中，按照规范中的权重值获得的综合指数(PQI)仍是优，该路段很容易被忽略而不养护。

4）路面破损状况指数的计算缺乏针对性。规范中包含了所有的破损类型，实际路面不可能产生所有的病害，而是以裂缝或者车辙又或者坑槽为主，规范没有考虑上述因素，统一采用一套分类标准和计算方法，使得PCI不能有针对性的指导养护。

1.3 文章沥青路面使用性能评价方法的确定

付新新[6]使用包含五个分项指标的综合指标法来评价路面使用性能，研究发现综合指标能很好的反映路面使用性能的衰减过程。因此，为了使研究更具有科学性和准确性，文章使用包含路面破损状况指数(PCI)、路面行驶质量指数(RQI)、路面抗滑性能指数(SRI)、路面车辙深度指数(RDI)和路面结构强度指数(PSSI)五个分项指标的综合指标(PQI)来表征路面使用性能。具体见下式。

式中各分项指标的权重按表4~7取值。

文章基于多年的路面性能检测数据利用熵权法确定各分项指标的权重值，对各指标的权重值取平均值作为该指标的权重值，加权计算获得路面使用性能指数(PQI)，通过定期和不定期的路面状况检测数据，对路面使用性能衰变预测模型进行修正，使其预测结果更加符合路面实际状况。

2 路面使用性能评价指标权重的确定

各分项指标权重值的选取直接影响到路面性能的综合评价，权重值的大小表征了路面各性能指标的重要性和路面的主要病害。而不同时间的沥青路面的主要病害是动态变化的，本文基于2014年、2015年和2016年广东省某高速公路检测数据使用熵权法[7]计算各分项指标权重，发现根据每年的检测数据获取的权重值各不相同，也就是说使用固定的一组权重值显然不能准确表征路面的主要病害，因此，文章基于多年的路面性能检测数据利用熵权法确定各分项指标的权重值，对各指标的权重值取平均值作为该指标的权重值，计算路面性能综合评价指标。

熵权法具体计算过程如下:

1）确定原始数据矩阵为:

其中yij为评价指标值。

2）将该矩阵进行归一化处理，也就是以Y矩阵中列向量与列向量中所有元素之和的比值作为归一化结果，按式（4）计算。

式中：zij：第i个评价单元第j个指标标准化值。

3）确定评价指标的熵权值，按式（5）计算。

4）将评价指标的熵值转化为权重值:

最终确定权重系数向量:d=(d1,d2,…,dn)。

文章利用综合评价指数（PQI）评价广东省某高速公路路面状况，利用熵权法确定广东省某高速公路五种评价指标的权重。

将具体数据代入上述计算过程，结果如下:

①确定路面使用性能指数（PQI）原始数据矩阵。

②矩阵归一处理。

总之，以颐和园和凡尔赛宫为例，中西方皇家园林在轴线的造园手法上确实存在着很大的差异性，不管是在宫廷区还是在园林区。从政治美学的视角看，这与二者不同背景下的政治文化意蕴有关，中国的皇家园林要立足于儒家的礼制文化，兼之统治者对江南园林的喜爱，在宫廷区要符合礼制的要求，在园林区则是要满足统治者对自然山水的追求。西方的皇家园林则是与唯理主义的意识形态有关，并且要满足统治者集权的要求，不论是在宫廷区还是在园林区都要用轴线布局来强调理性，以及统治者统摄一切的权威。

③确定评价指标的熵权值。

式中:k:调节系数，k=1/(lnm)，m=100；pqiij:第i个评价单元第j个指标标准化值。

表2 各分项评价指标熵权值

④将评价指标的熵值转化为权重值。

从表3可以看出，文章使用熵权法得到的各分项指标的权重值中抗滑指标的权重值最大，其次是路面行驶质量指数的权重，这两个指标的权重值占总权重的80%左右，和规范中权重值差别较大。附表1的检测数据表明，广东省该路段高速公路的抗滑指标几乎都处于良，少量路段处于中；所有路段的路面破损和强度指标几乎都处于优；大部分路段的平整度和车辙指标处于优，少部分路段处于良；抗滑性能不足是主要的路面病害，在进行预养护时应重点考虑抗滑指标。文章使用熵权法获的各分项指标权重是符合实际路面情况的，能反映出路面主要病害，这也证明文章使用熵权法确定各指标权重的合理性。

表3 熵权法各分项评价指标权重(2014年)

同理，利用上述熵权法基于广东省2015年和2016年某高速公路的路面性能检测数据计算各分项指标的权重，计算结果见表4和表5。

表4 熵权法各分项评价指标权重(2015年)

表5 熵权法各分项评价指标权重(2016年)

不同年份的各分项指标的权重值变化情况如图1所示。

图1 不同年份的五个分项指标的权重值变化情况

图1表明，抗滑性能指数的权重值一直是最大的，说明抗滑性能不足是该高速公路的主要病害。随着时间的增长，路面车辙指数的权重值不断增大，说明2014年到2016年这三年中该路段车辙深度发展较快。这两个指标的权重占总权重的70%以上，说明抗滑性能不足和路面车辙是该高速公路的主要病害，这两个指标是预防性养护应重点考虑的指标。

不同年份各分项指标的权重值是不断变化的，原因是路面病害发展的速度各不相同，且病害程度各不相同，使用某一年的检测数据获得各分项指标权重来计算路面使用性能指数显然是不合理的。通过分析发现，不同指标的权重值是在某一值附近波动，文章对多年检测数据获得的权重值取平均值来计算各指标的权重值。文章基于2014年、2015年、2016年三年的检测数据获得各分项指标权重值，并取平均值作为各指标的权重值，加权计算路面使用性能指数对路面性能进行预测。

表6 各分项评价指标权重值

3 结语

分析了国内现有沥青路面使用性能评价体系，针对规范中规定的各分项指标权重不能真实反映实际路面状况的问题，本章基于多年的路面性能检测数据利用熵权法确定各分项指标的权重值，对各指标的权重值取平均值作为该指标的权重值，文章获取的权重值能较真实的反映路面的实际破损状况。