農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)決策智能化思路

文 浙江交通科學(xué)研究院 張煥炯 中國(guó)公路學(xué)會(huì)養(yǎng)護(hù)與管理分會(huì) 黃超超

科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)決策是提升農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)績(jī)效和養(yǎng)護(hù)水平的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為助推行業(yè)“建好”“管好”“護(hù)好”“運(yùn)營(yíng)好”農(nóng)村公路，筆者借助構(gòu)建智能決策支持系統(tǒng)的相關(guān)思想方法，根據(jù)系統(tǒng)最優(yōu)化決策的相關(guān)理論，并結(jié)合當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)的實(shí)際情況，提出了一種養(yǎng)護(hù)決策智能化實(shí)現(xiàn)途徑和系統(tǒng)架構(gòu)，有利于提高農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)信息化和智能化水平。

養(yǎng)護(hù)決策的重要性

隨著農(nóng)村公路逐漸由“建好”向“管好”“護(hù)好”“運(yùn)營(yíng)好”的方向推進(jìn)，養(yǎng)護(hù)管理的重要性愈發(fā)凸顯。早在2015年、2016年，交通運(yùn)輸部就明確提出，要平穩(wěn)有序地推進(jìn)農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)專業(yè)化進(jìn)程，同時(shí)圍繞“因地制宜、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、綠色環(huán)保、安全耐久”的原則，建立了與道路所屬區(qū)域環(huán)境、氣候和地質(zhì)等特點(diǎn)相適應(yīng)的農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范體系，進(jìn)一步提升了農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)管理質(zhì)量。

根據(jù)《農(nóng)村公路中長(zhǎng)期發(fā)展綱要》，2035年我國(guó)農(nóng)村公路總里程穩(wěn)定在500萬(wàn)公里左右。田文國(guó) 攝

由于我國(guó)農(nóng)村公路等級(jí)相對(duì)較低，且分布廣泛，受所屬區(qū)域地理、地質(zhì)條件等因素影響較大，在采用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備，提升農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)專業(yè)化、規(guī)范化、信息化、機(jī)械化和智能化等方面的探索不足，加之農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)資金長(zhǎng)期投入不足、傳統(tǒng)的“重建設(shè)、輕管養(yǎng)”等觀念普遍存在，農(nóng)村公路距離“四好”的要求還有很大的差距。

除此之外，在農(nóng)村公路的整個(gè)養(yǎng)護(hù)實(shí)施過(guò)程中，具體環(huán)節(jié)之間互相脫節(jié)，也是影響?zhàn)B護(hù)績(jī)效的重要原因。農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)過(guò)程可以分為申請(qǐng)、決策、實(shí)施和驗(yàn)收恢復(fù)四個(gè)主要環(huán)節(jié)，其中申請(qǐng)養(yǎng)護(hù)的前提是道路存在病害，因此會(huì)涉及病害的識(shí)別和檢測(cè)；決策主要是對(duì)發(fā)現(xiàn)的病害做出是否需要養(yǎng)護(hù)修復(fù)的具體判斷；實(shí)施則是按照養(yǎng)護(hù)決策要求開(kāi)展具體施工；驗(yàn)收恢復(fù)是對(duì)已完工的養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，修復(fù)路段方可重新投入使用。

通過(guò)深入分析上述四個(gè)環(huán)節(jié)，不難發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)決策是整個(gè)養(yǎng)護(hù)實(shí)施過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它不僅上承道路的病害識(shí)別和養(yǎng)護(hù)申請(qǐng)，還會(huì)在精準(zhǔn)判別病害程度的基礎(chǔ)上，做出是否實(shí)施養(yǎng)護(hù)施工的決策，并對(duì)養(yǎng)護(hù)施工的周期、規(guī)模、養(yǎng)護(hù)方案優(yōu)化等有一個(gè)較全面的預(yù)測(cè)。但在實(shí)際中，由于養(yǎng)護(hù)決策不及時(shí)、不到位等原因引發(fā)的各類養(yǎng)護(hù)問(wèn)題比比皆是，且養(yǎng)護(hù)決策的科學(xué)與否已成為制約農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)績(jī)效提升的重要原因。因此，從養(yǎng)護(hù)決策智能化的角度入手，分析提升養(yǎng)護(hù)績(jī)效的具體方法，成為了一個(gè)需要重視的課題。

養(yǎng)護(hù)決策的現(xiàn)存問(wèn)題

導(dǎo)致農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)績(jī)效相對(duì)較差的原因是多方面的，目前已有大量學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究分析。在筆者看來(lái)，從養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的各具體環(huán)節(jié)出發(fā)，分析養(yǎng)護(hù)績(jī)效相對(duì)較低的原因，不失為一條新路徑。從養(yǎng)護(hù)決策環(huán)節(jié)看，影響?zhàn)B護(hù)績(jī)效的因素主要包括：養(yǎng)護(hù)決策相對(duì)滯后，實(shí)施的養(yǎng)護(hù)預(yù)案與工程實(shí)際需求存在較大差異。其中，農(nóng)村公路的智能化決策水平不高，大部分還需要依靠人工分析決策，是造成當(dāng)前養(yǎng)護(hù)決策主觀性較強(qiáng)、科學(xué)合理性不足，且決策相對(duì)滯后的主要原因，而養(yǎng)護(hù)決策滯后則會(huì)引發(fā)工期壓縮、長(zhǎng)期影響車(chē)輛通行等一系列問(wèn)題；做出的養(yǎng)護(hù)決策（主要指養(yǎng)護(hù)預(yù)案）與實(shí)際情況差異較大，不僅會(huì)阻礙養(yǎng)護(hù)施工的正常推進(jìn)，還會(huì)因資金、材料、人力、工具投入等原因，影響?zhàn)B護(hù)施工的整體質(zhì)量，為后期運(yùn)營(yíng)留下安全隱患。

在某種意義上，路面養(yǎng)護(hù)就是發(fā)現(xiàn)病害、處理病害、恢復(fù)路面健康狀態(tài)的過(guò)程。

具體到實(shí)際工作中，一家養(yǎng)護(hù)單位往往會(huì)負(fù)責(zé)多條（段）公路的養(yǎng)護(hù)工作，同一時(shí)間段內(nèi)可能會(huì)收到多條病害報(bào)告、多個(gè)養(yǎng)護(hù)請(qǐng)求，因而很難在短時(shí)間內(nèi)基于“全局最優(yōu)”原則做出精確的養(yǎng)護(hù)決策安排。如此一來(lái)，很容易錯(cuò)失病害養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)，進(jìn)而降低公路養(yǎng)護(hù)績(jī)效。筆者認(rèn)為，以上種種問(wèn)題，都可以直接或間接地歸結(jié)為養(yǎng)護(hù)決策的有效性和科學(xué)性不足所致。

事實(shí)上，養(yǎng)護(hù)決策環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，或相應(yīng)的信息化、智能化技術(shù)支撐不足，都會(huì)影響農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)績(jī)效。養(yǎng)護(hù)決策的本質(zhì)不僅是結(jié)合給定條件做出最優(yōu)化判斷的過(guò)程，也是一個(gè)面向未來(lái)養(yǎng)護(hù)施工開(kāi)展最優(yōu)化預(yù)測(cè)的過(guò)程。因此，借助相關(guān)的信息處理技術(shù)，構(gòu)建基于多因素、多條件、多目標(biāo)的農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)決策體系，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)決策的精準(zhǔn)化判別和預(yù)測(cè)，是農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)決策智能化的發(fā)展方向，也是提升農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量和水平的基礎(chǔ)保障。

養(yǎng)環(huán)節(jié)護(hù)上決承具策體病害的感知和檢測(cè)，下啟養(yǎng)護(hù)工程的具體實(shí)施，是整個(gè)養(yǎng)護(hù)實(shí)施過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

智能化決策系統(tǒng)架構(gòu)

由于養(yǎng)護(hù)決策環(huán)節(jié)上承具體病害的感知和檢測(cè)，下啟養(yǎng)護(hù)工程的具體實(shí)施，中間還涉及到多個(gè)養(yǎng)護(hù)工程的合理安排，因而需要打造一套可統(tǒng)籌考慮多種條件、可實(shí)現(xiàn)多步驟操作、可根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整策略的養(yǎng)護(hù)決策智能化系統(tǒng)。

基于此，筆者借助決策支持系統(tǒng)（DSS：decision supporting system），尤其是智能決策支持系統(tǒng)（IDSS：intelligent decision supporting system）構(gòu)建的相關(guān)思想方法，對(duì)養(yǎng)護(hù)決策的智能化實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)置，進(jìn)而可形成基于信息化和智能化的養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

由圖1可知，農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)決策智能化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，至少包含3個(gè)具體的判別決策環(huán)節(jié)：針對(duì)病害報(bào)告，精確分析病害的危害程度，并將其與閾值相比較，獲得具體的判別結(jié)論；對(duì)已被判定需要養(yǎng)護(hù)的病害路段，根據(jù)病害的危害程度、對(duì)道路的通行能力的影響等多個(gè)條件，進(jìn)行賦值處理，并根據(jù)賦值的大小進(jìn)行排序；對(duì)已排序的需要養(yǎng)護(hù)的病害路段，根據(jù)已有的病害特征分析，對(duì)養(yǎng)護(hù)工程實(shí)施期間所需的資金、材料、人力、養(yǎng)護(hù)工具等進(jìn)行預(yù)案處理，并較精準(zhǔn)地預(yù)估工程的具體周期，以確保相關(guān)聯(lián)環(huán)節(jié)間的無(wú)縫對(duì)接。此外，養(yǎng)護(hù)決策過(guò)程中還要盡可能避免其他因素干擾，為后續(xù)的養(yǎng)護(hù)施工監(jiān)控和管理提供具體支撐和保障。

圖1 養(yǎng)護(hù)決策智能化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)架構(gòu)

關(guān)于如何充分運(yùn)用典型病害處治經(jīng)驗(yàn)，一種較好的方法是依據(jù)行業(yè)專家提出的系統(tǒng)理論，搭建病害案例數(shù)據(jù)庫(kù)（包含養(yǎng)護(hù)實(shí)施預(yù)案），在制定新病害路段的養(yǎng)護(hù)實(shí)施預(yù)案時(shí)，先與數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的典型案例進(jìn)行對(duì)比，然后選擇相似度最高的已養(yǎng)護(hù)案例作為參考，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際作出適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)而形成具體的、針對(duì)性較強(qiáng)的病害養(yǎng)護(hù)實(shí)施預(yù)案。如此循環(huán)往復(fù)，迭代優(yōu)化，逐步構(gòu)建起豐富、龐大的養(yǎng)護(hù)實(shí)施預(yù)案數(shù)據(jù)庫(kù)，助力養(yǎng)護(hù)決策高效化、精準(zhǔn)化。

智能化決策工作步驟

上文提出的養(yǎng)護(hù)決策智能化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，不僅能較充分地應(yīng)用道路病害的識(shí)別檢測(cè)成果，還能依據(jù)農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)的相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等要求，結(jié)合道路附近的環(huán)境、氣候等具體條件，對(duì)養(yǎng)護(hù)決策進(jìn)行優(yōu)化處理，以獲得待養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的最優(yōu)化配置預(yù)案，包含養(yǎng)護(hù)的具體資金、工程量、人力配備、時(shí)間安排等，為農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工作高質(zhì)量開(kāi)展提供有力保障。

目前，我國(guó)農(nóng)村公路總里程已經(jīng)突破435萬(wàn)公里，具備條件的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和建制村通硬化路、通客車(chē)目標(biāo)全面實(shí)現(xiàn)。

結(jié)合圖1，在獲得病害識(shí)別檢測(cè)結(jié)果的基礎(chǔ)上，該決策系統(tǒng)的關(guān)鍵工作步驟可歸納為：首先，在深入分析病害特征，統(tǒng)籌考慮相關(guān)養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則的基礎(chǔ)上，確定具體的閾值條件，以便對(duì)檢測(cè)到的病害做出是否需要養(yǎng)護(hù)修復(fù)的判別；其次，進(jìn)一步分析被判定為需要養(yǎng)護(hù)的病害路段的相關(guān)信息，對(duì)需要養(yǎng)護(hù)的病害事件庫(kù)進(jìn)行緊急程度排序，以便按照優(yōu)先級(jí)做好病害養(yǎng)護(hù)施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作；再次，對(duì)需要實(shí)施養(yǎng)護(hù)施工的病害路段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)預(yù)案設(shè)計(jì)，細(xì)化養(yǎng)護(hù)施工所需的資金、材料、人力、工具、工期等內(nèi)容，確保養(yǎng)護(hù)施工各環(huán)節(jié)的順利開(kāi)展；最后，對(duì)具體的養(yǎng)護(hù)預(yù)案進(jìn)行必要的優(yōu)化，進(jìn)而形成具有最佳養(yǎng)護(hù)績(jī)效的個(gè)案，使之成為下一次養(yǎng)護(hù)個(gè)案預(yù)案選比的參照對(duì)象。

養(yǎng)護(hù)決策智能化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，可統(tǒng)籌考慮多種條件、可實(shí)現(xiàn)多步驟操作、可根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，有助于農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工作高質(zhì)量開(kāi)展。

該系統(tǒng)的一系列功能實(shí)現(xiàn)可大致歸納為四個(gè)方面：在較全面感知檢測(cè)病害的基礎(chǔ)上，能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)決策的精準(zhǔn)判別，從而避免了需要養(yǎng)護(hù)但沒(méi)被判斷為養(yǎng)護(hù)和不需要養(yǎng)護(hù)但被判斷為養(yǎng)護(hù)的情況發(fā)生；對(duì)于多個(gè)需要養(yǎng)護(hù)的病害，能夠通過(guò)排序的方式，解決當(dāng)前養(yǎng)護(hù)決策中相對(duì)無(wú)序的問(wèn)題，而這種基于綜合因素的待養(yǎng)護(hù)排序，能極大提升農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)績(jī)效，發(fā)揮智能化決策的優(yōu)勢(shì)；基于多條件的養(yǎng)護(hù)預(yù)案設(shè)計(jì)，通過(guò)積極支持養(yǎng)護(hù)進(jìn)程中的人力、物力和時(shí)間的統(tǒng)籌安排，能較好地解決盲目開(kāi)展養(yǎng)護(hù)作業(yè)的弊??；隨著成功案例的不斷增加，系統(tǒng)還能迭代優(yōu)化、自我完善，助力養(yǎng)護(hù)決策更高效。

文中所述的養(yǎng)護(hù)決策智能化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)是從公路養(yǎng)護(hù)的各環(huán)節(jié)出發(fā)，通過(guò)借助相關(guān)信息技術(shù)，對(duì)養(yǎng)護(hù)流程進(jìn)行梳理和再造后形成的，能夠有效提升養(yǎng)護(hù)的信息化和智能化水平。