現(xiàn)代路面管理 新的剛出現(xiàn)的技術

第四十二章新的剛出現(xiàn)的技術421簡介可用于路面管理的新的技術不斷發(fā)展。一些技術有直接的和瞬間的利益，而另一些卻有間接的或長期的利益。本章不可能包羅所有新的技術。因此活動在路面管理領域中的各級人士都應經常不斷地調查和研究可用的新技術。本章簡要地從例子中考察了地理信息系統(tǒng)GIS、新的數據庫方法、新的計算機硬件和軟件、新的量測技術、PMS對其他領域的應用和與其他管理系統(tǒng)的交接，這些領域的每一個都值得花很多時間和精力，但因篇幅限制而不能詳細地論述。422地理信息系統(tǒng)一個地理信息系統(tǒng)可有多種定義方式。美國地質勘測局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字資料的一個計算機硬件和軟件系統(tǒng)“PENNDOT90，USGS將空間的供參考的數字資料定義為由地理位置和屬性描述的計算機可讀的、地理參考特征”PENNDOT90。PENNDOT將GIS定義為“使用戶能更易過濾、管理、分析、顯示和享用定向地點的資料和相關的解釋性信息的一種自動系統(tǒng)”。PENNDOT90，從這些和其他來源來看，下面的GIS的工作定義是恰當的涉及到一個計算機化的資料管理系統(tǒng)，用于獲取、儲存、回溯、分析和顯示空間參考資料的一種方法。把GIS應用于路面管理過程已得贏得很多注意。好幾個州，包括TEXAS和WISCONSIN，都已經研究了GIS的可能應用WISDOT90TEXAS現(xiàn)場人員認為，與PMS相關的一個最緊急的需要就是要求總部能生產可指示低于標準的路段的位置和狀況的地圖。這是GIS的理想的應用。那些區(qū)域也要從地理上指出對于進入、操作、分析、顯示和報告路網信息的需要。GIS是可直接應用的。安排人員到現(xiàn)場除了列舉外也需要將他們對路面需求的好處的圖形形式給出。一個圖形的顯示表明了各路段的分布和地點，并有很強的視覺效果。WISCONSIN，控制和管理著一個8，000英里的公路系統(tǒng)，在徹底了解了其需要后，就指令應用GIS。引導委員會的他們的路面管理系統(tǒng)特別強調所必須的用于較大決策支持的數據庫設計中和評價路面性能的空間分析程序中的空間資料的概念。在許多州，運輸部門上都作為州的制圖員以及公路系統(tǒng)本身的制圖員。因此，對實現(xiàn)全州范圍應用的GIS，DOTS通常是基本的選擇。自動繪圖不是GIS，但GIS可執(zhí)行自動給圖的功能。如果自動繪圖是路面管理系統(tǒng)中所要求的唯一應用，那么最好買一臺專用的自動繪圖系統(tǒng)。然而，GIS是結合成路面管理過程所必須的圖形文件，大量的數據和其他信息的很好的方式。GIS結合數據，然后將它們圖形方式顯示出來，以及結合一種基于地理位置的分析方法的能力是主要優(yōu)勢。GIS對于路面管理過程許多其他可能的應用。例如，GIS可用于進行交通流模型和交互式的交通的模擬。這類模型允許對公路的物理特性中存在的假定的變化進行檢查反過來能評價路面中預期的性能變化而不必時每隔幾年的數據庫進行重分析而開發(fā)和重寫一個新的模型。用全球定位系統(tǒng)GPS坐標收集在公路速度上的以數據形式的路面的現(xiàn)況信息，這在未來是可能的。由38個州贊助的在OHIO州大學演示的項目已經顯示了這個觀念的可行性。這個試驗成功地組合了一個裝有GPS的篷車、一個用于公路信息的電視攝像機和一個能的公路進行米尺量測的數字的立體攝影系統(tǒng)、照片的質量和各個路況單元的量測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。423新的軟件、硬件、數據庫和個人計算機計算機技術以驚人的速度不斷發(fā)展。現(xiàn)在許多工程師都有個計算機。其數據處理能力超過二十世紀六十年代早期的整個公路部門的計算機的效率。同樣重要地是，最近幾年數據存貯的技術已經增長了幾年數量級。當前，關系數據庫可在許多個人計算機上使用，并且100兆或更多的數據存貯是相對他廉價。其他數據存貯的概念和新的集成做片在未來的幾十年中將會在尺寸和數據處理能力的速度上大大增長。所有這些新的技術都會從根本上輔助路面管理，但是同時它們也要求明智的應用。數據處理和計算能力都不會替代好的工程的想法和判斷。然而，它們會補充和提高工程的應用。下十年將可能出現(xiàn)聲音輸入計算機、能通過衛(wèi)星傳送進入中央數據庫存貯的輕便的用電池供電的計算機和目前無法想象的其他革新。如果能明智地使用，這些將會增強路面管理過程，但是能正確運用它們的路面工程師和管理人員的知識和技術仍然是必要的。更為復雜的軟件隨著不斷強大的硬件而來。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例子。除了這些一般軟件，路面管理者還可開發(fā)更為復雜的分析工具諸如路面結構機理分析的有限元方法和確定網絡規(guī)劃的最優(yōu)化算法。例如，ARIONADOT網絡優(yōu)化系統(tǒng)現(xiàn)在可在OS下操作的486微機上運行。424新的量測技術新的量測技術不斷發(fā)展，但是就路面量測而言，仍然存在一些未解決的問題，這主要是由于技術的相對費用。例如，AASHO實驗路職員在1958年找到了一個實驗路的回旋的水平參照物。這樣的一個陀螺儀可在美國宇航局得到，但是該設施的費用實際上已經花掉了三千萬美元預算的全部。航空和軍事工業(yè)的可用的技術都能直接應用于路面領域，但是其相對費用常比路面領域所考慮的要高幾個數量級。對能充分發(fā)揮新技術對我們的運輸系統(tǒng)的影響的路面管理的量測技術的相對的費用效益方面需要整理出來。在此不可能繪出所必須的或不可得到的量測技術的整個范圍的概況，但是在下面給出一些可能的例子。4241集成的觀測車輛對研制一種真正的集成的觀測車輛有一種需求，這種車輛可以正常的車速行駛在公路系統(tǒng)上，記錄和處理有關公路和路面的數據，包括行駛質量、狀況、結構的足夠、安全和其他的特征。正如本書的第二部分所描述的那樣的車輛，許多嘗試已朝向這種車被做出了。然而，都有各種各樣的局限性，包括費用、可靠性、運行的不嚴整和維修的需要。隨著好的路面管理數據和其應用價值變得越來越明顯，以及能定量化其利益，每年應當達到數億美元，我們就能有效地進行開發(fā)研制和操作自動的觀測車輛。4242高速結構分析高速的結構量測可能不需成為整個集成的觀測車輛的一部分，因為單獨進行結構分析是重要的，并需多次。因此，就存在一個單獨進行開發(fā)研制高速結構量測裝備的要求。對生產這種裝置的嘗試已做了許多年，而且已取得了一定的進步。其中就有由加利福尼亞研制的自動的貝克曼梁和溘研制的以每小時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讀數據的其他彎沉量測量裝置的時間要快。新的技術，諸如路表波的分析以及雷達和激光技術都可能被應用。理想地是，那個儀器不僅在行駛速度下可獲取數據，而且還可在實時的時間里處理數據，或至少在現(xiàn)場就能對現(xiàn)存路面及新建路面作出快速評價。4243直接成像和分析技術新技術發(fā)展迅速，這就對路面的直接成像包括路表損壞、級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配的質量控制。集料級理的定量量測對解決集料的形狀和其他因素的問題；這些問題對瀝青和砼混合料的穩(wěn)定性有很強的影響，無疑需很長一般時間。4244自動試驗程序用于混合料設計和質量控制的材料試驗現(xiàn)在花費很大的資源。同時，戰(zhàn)略公路研究規(guī)劃部門正在推薦極其復雜的試驗方法。很明顯，這就需要研制自動的試驗裝備，它能減輕潛在的要求。同時能改善測量質量。這可能比公路機構通?；ㄙM在儀器裝備上的要昂貴。然而，如果結果能使路面更好地發(fā)揮作用，那么對投資的回報能很快付清其費用。425與其他系統(tǒng)的交接路面管理在將各種規(guī)則集成一個有用的過程中已顯示了真正的領導地位。開始于二十世紀六十年代的路面管理，它對集結從計劃、設計和施工直到養(yǎng)護和修復的路面的所有方面提供了一個框架。已經成功地取得了橋梁管理的成功和好處。在這個管理中，一些有影響的工作是在二十世紀八十年代的十年間做的，并且現(xiàn)在仍用于路網的堵塞、交通流和安全方面。路面管理的成功性的證據沒有比它已被廣泛地運用于其他公路和運輸的地區(qū)能更好地說明問題?，F(xiàn)在來成功地應用這些技術和協(xié)調它們的應用是重要的，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，對路面修復的資金的規(guī)劃必須認真地完全地與以下需求相協(xié)調1橋梁養(yǎng)護和修復，2通行能力的膨脹堵塞管理，3安全修正和改善。當這些方面的每個都達到其規(guī)定要求時，它們就是全面公路管理系統(tǒng)的真正的子系統(tǒng)，或正如有時在運輸領域叫的一樣稱為執(zhí)行管理系統(tǒng)、很明顯，許多共同部分在開始就須考慮。僅舉一些，這些包括交通數據、車輛荷載和地理位置。426總結將下十年中對路面管理中新方