基于物元模型的網(wǎng)級(jí)高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)決策研究.pdf

1、隨著高速公路網(wǎng)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(hù)預(yù)算是有限的，難以滿足所有高速公路的養(yǎng)護(hù)需求。因此如何把給定的道路養(yǎng)護(hù)預(yù)算分配到路網(wǎng)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(xiàng)目級(jí)路面養(yǎng)護(hù)管理決策支持系統(tǒng)的研究成果，對(duì)高速公路瀝青路面網(wǎng)級(jí)決策問題進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　網(wǎng)級(jí)路面養(yǎng)護(hù)決策是一個(gè)多因素、多屬性的決策問題。根據(jù)路網(wǎng)的具體特點(diǎn)，采

2、用工程經(jīng)驗(yàn)結(jié)合專家調(diào)查法，對(duì)影響路面養(yǎng)護(hù)決策的因素，包括路面性能和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面結(jié)構(gòu)材料、交通軸載、路齡和道路的地位等進(jìn)行深入研究，提取其中的主要影響指標(biāo)作為網(wǎng)級(jí)養(yǎng)護(hù)決策的特征指標(biāo)。運(yùn)用主客觀聯(lián)系和概率統(tǒng)計(jì)方法，研究各因素對(duì)路面養(yǎng)護(hù)決策的影響，采用曲線擬合的方法，對(duì)各影響指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化評(píng)價(jià)，將評(píng)價(jià)指標(biāo)的特征值變換到[0，100]區(qū)間上。對(duì)路面結(jié)構(gòu)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(duì)數(shù)函數(shù)和立方函數(shù)進(jìn)行擬合。

3、
　　采用層次分析法計(jì)算得到各影響因素的權(quán)重。網(wǎng)級(jí)決策各影響因素包括路面性能，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，路面結(jié)構(gòu)材料，交通軸載，路齡和道路等級(jí)對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量為WP=[0.5176，0.1840，0.1271，0.1020，0.0405，0.0287]T。進(jìn)行歷史養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和路面殘余壽命對(duì)網(wǎng)級(jí)決策各影響因素的敏感性分析，分析結(jié)果與層次分析法得到的權(quán)重分析結(jié)果基本吻合。運(yùn)用物元分析理論，采用各決策影響指標(biāo)的規(guī)范化分值和權(quán)重，對(duì)物元模型建立過程中的各

4、影響評(píng)價(jià)指標(biāo)與養(yǎng)護(hù)路段的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行分析確定，從而對(duì)各高速公路路段的養(yǎng)護(hù)緊迫性程度進(jìn)行綜合排序。
　　通過對(duì)路面性能直接檢測指標(biāo)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(hù)效益分析的路面性能指標(biāo)。對(duì)于路面使用性能綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要采用路面破損狀況指數(shù)PDCI計(jì)算路面養(yǎng)護(hù)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(jìn)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(duì)工程經(jīng)濟(jì)分析方

5、法的比較，選用年度等額費(fèi)用法和效益費(fèi)用比法對(duì)江蘇省常見的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的費(fèi)用-效益分析比較，在輕、中交通條件下，選擇預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施時(shí)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(yīng)主要選擇普通罩面和就地?zé)嵩偕?br>　　通過對(duì)主要的幾種確定型預(yù)測模型的分析比較，選取灰色預(yù)測模型對(duì)路面車轍深度的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)路面性能預(yù)測，采用決策樹進(jìn)行項(xiàng)目級(jí)決策，確定需要養(yǎng)護(hù)的路段，并為每個(gè)路段選擇適宜的路面養(yǎng)護(hù)措施，制定未來幾年的路面養(yǎng)護(hù)

6、需求計(jì)劃。對(duì)高速公路網(wǎng)級(jí)路面養(yǎng)護(hù)決策優(yōu)化問題提出了基于動(dòng)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(jìn)行求解，以多年內(nèi)總的效益費(fèi)用比最大為目標(biāo)?；谖镌Ｐ偷玫礁餍枰B(yǎng)護(hù)路段的綜合排序，把排序結(jié)果應(yīng)用到路網(wǎng)的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的優(yōu)化分析過程，能夠大大減少計(jì)算量。把動(dòng)態(tài)規(guī)劃法用于網(wǎng)級(jí)系統(tǒng)決策優(yōu)化，得到未來3年系統(tǒng)內(nèi)江蘇省14條高速公路的路面養(yǎng)護(hù)資金分配計(jì)劃，顯示模型的的合理性和實(shí)用性。本文的研究成果可用于建立合理的網(wǎng)級(jí)高速公路路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，為