基于物元模型的網級高速公路瀝青路面養(yǎng)護決策研究.pdf

1、隨著高速公路網的不斷完善，高速公路的里程不斷增加，各高速公路路面都存在著不同程度的損壞，但每年的養(yǎng)護預算是有限的，難以滿足所有高速公路的養(yǎng)護需求。因此如何把給定的道路養(yǎng)護預算分配到路網中最需要處治的路段上，是高速公路管理部門急需解決的難題。本文以江蘇省高速公路為依托，基于項目級路面養(yǎng)護管理決策支持系統(tǒng)的研究成果，對高速公路瀝青路面網級決策問題進行系統(tǒng)研究。
　　網級路面養(yǎng)護決策是一個多因素、多屬性的決策問題。根據(jù)路網的具體特點，采

2、用工程經驗結合專家調查法，對影響路面養(yǎng)護決策的因素，包括路面性能和結構強度、路面結構材料、交通軸載、路齡和道路的地位等進行深入研究，提取其中的主要影響指標作為網級養(yǎng)護決策的特征指標。運用主客觀聯(lián)系和概率統(tǒng)計方法，研究各因素對路面養(yǎng)護決策的影響，采用曲線擬合的方法，對各影響指標進行規(guī)范化評價，將評價指標的特征值變換到[0，100]區(qū)間上。對路面結構材料、交通軸載和路齡的的決策影響參數(shù)，根據(jù)擬合精度，選取冪函數(shù)、對數(shù)函數(shù)和立方函數(shù)進行擬合。

3、
　　采用層次分析法計算得到各影響因素的權重。網級決策各影響因素包括路面性能，路面結構強度，路面結構材料，交通軸載，路齡和道路等級對應的權重向量為WP=[0.5176，0.1840，0.1271，0.1020，0.0405，0.0287]T。進行歷史養(yǎng)護費用和路面殘余壽命對網級決策各影響因素的敏感性分析，分析結果與層次分析法得到的權重分析結果基本吻合。運用物元分析理論，采用各決策影響指標的規(guī)范化分值和權重，對物元模型建立過程中的各

4、影響評價指標與養(yǎng)護路段的關聯(lián)度進行分析確定，從而對各高速公路路段的養(yǎng)護緊迫性程度進行綜合排序。
　　通過對路面性能直接檢測指標主要包括車轍深度和平整度的比較，選取車轍深度RD作為路面養(yǎng)護效益分析的路面性能指標。對于路面使用性能綜合評價指標，主要采用路面破損狀況指數(shù)PDCI計算路面養(yǎng)護的效益。從回歸模型精度以及回歸模型的顯著性上來比較，選取立方模型進行回歸分析建立路面車轍深度RD和破損狀況指數(shù)PDCI的發(fā)展曲線。通過對工程經濟分析方

5、法的比較，選用年度等額費用法和效益費用比法對江蘇省常見的預防性養(yǎng)護措施的費用-效益分析比較，在輕、中交通條件下，選擇預防性養(yǎng)護措施時需要優(yōu)先考慮微表處和薄層罩面;在重、特重交通條件下，則應主要選擇普通罩面和就地熱再生。
　　通過對主要的幾種確定型預測模型的分析比較，選取灰色預測模型對路面車轍深度的發(fā)展進行預測。根據(jù)路面性能預測，采用決策樹進行項目級決策，確定需要養(yǎng)護的路段，并為每個路段選擇適宜的路面養(yǎng)護措施，制定未來幾年的路面養(yǎng)護

6、需求計劃。對高速公路網級路面養(yǎng)護決策優(yōu)化問題提出了基于動態(tài)規(guī)劃思想的決策規(guī)劃模型，并采用整數(shù)規(guī)劃的算法進行求解，以多年內總的效益費用比最大為目標?；谖镌Ｐ偷玫礁餍枰B(yǎng)護路段的綜合排序，把排序結果應用到路網的養(yǎng)護計劃的優(yōu)化分析過程，能夠大大減少計算量。把動態(tài)規(guī)劃法用于網級系統(tǒng)決策優(yōu)化，得到未來3年系統(tǒng)內江蘇省14條高速公路的路面養(yǎng)護資金分配計劃，顯示模型的的合理性和實用性。本文的研究成果可用于建立合理的網級高速公路路面養(yǎng)護管理系統(tǒng)，為