瀝青路面使用性能綜合評價研究

李興 商艷 唐寶利 朱成釗

(內蒙古大學鄂爾多斯學院土木工程系，內蒙古鄂爾多斯 017000)

東康舊線屬于一級公路，瀝青路面鋪筑。自修建以來，一直承受著重載交通，路面使用性能急劇下降，對養護工作提出了更高要求。在養護資金相對緊缺的情況下，如何把有限的資金分配到最需要養護的路段，是一個亟待解決的問題。而對線路的路面使用性能進行分段評價恰恰可以衡量路網的分段服務水平，為制定養護對策提供依據。

模糊數學自1965年創始以來，雖歷時不長，但發展迅速，它可以解決許多“確定性數學”和“隨即數學”不能解決的問題，它對描述和處理那種具有模糊性的事件具有較大的優越性。由于路面使用性能是一個涉及到結構承載力、行駛質量、路面破損狀況、抗滑性能等諸多因素的復雜問題，具有模糊性和不完全確定性，因此，將模糊數學應用到路面使用性能綜合評價中是合適的。

1 評價范圍及評價單元確定

此次研究選取東康舊線破損情況較為嚴重的500 m路段(K1+000～K1+500)作為評價范圍，每100 m劃分1個單元，將整個評價范圍分為5個單元。

2 選取評價模型

設 U={u1，u2，…，um}為評價因素集，V={v1，v2，…，vm}為質量等級集。評價因素論域和質量等級論域之間的模糊關系用矩陣R來表示:

其中，rij=u(ui，vj)(0≤rij≤1)表示就因素ui而言被評為vj的隸屬度;矩陣R中第i行Ri=(ri1，ri2，…，rin)為第i個評價因素ui的單因素評判，它是V上的模糊子集。實際上，不同因素在使用性能綜合評價中所起的作用是有大小之分的，即必須考慮因素的權重問題。假定a1，…，am分別是評價因素u1，…，um的權重，并滿足 a1+…+am=1，令 A=(a1，a2，…，am)，則 A 為反映了因素權重的模糊集(即權向量)。由權向量與模糊矩陣進行“合成”得到綜合隸屬度B，即通過B=A·R求出模糊集B=(b1，b2，…，根據最大隸屬度準則，}所對應的分級即為質量等級［1］。

3 評價指標體系的建立

針對公路路面特征和主要病害類型，JTG H20-2007公路技術狀況評定標準建立了一套相應的路面使用性能評價指標，即路面損壞狀況指數PCI、路面平整度、路面車轍深度指數RDI和路面抗滑性能指數SRI指標［2］。本文選取這四項作為路況評定指標，即選擇指標因素集:U={PCI，平整度，RDI，SRI}。

4 評價指標權重的確定

根據JTG H20-2007公路技術狀況評定標準中關于瀝青路面使用性能評價分項指標權重的規定，選取各指標權重［2］，構成綜合評價權重集 A=［0．35，0．4，0．15，0．1］，見表 1。

表1 東康舊線路面使用性能評價指標權重

5 評價指標的分級

JTG H20-2007公路技術狀況評定標準中規定，將路面使用性能評價等級分為五級，即優、良、中、次、差，各指標分級標準也做了詳細規定［2］，見表 2。

表2 路面使用性能評價指標分級標準

6 評價單元數據測定

本次評價數據來源于現場實測數據，調查指標及調查方法見表3。

表3 路況數據采集內容及方法

5個單元路面使用性能檢測基礎數據見表4。

表4 路面使用性能檢測數據

7 評價數據轉化

根據JTG H20-2007公路技術狀況評定標準要求，利用下面的公式將采集到的DR，RD和SFC數值轉化為相應的PCI，RDI，SRI的百分制形式，為下一步隸屬度的確定做基礎。

轉化完的數據見表5。

表5 路面使用性能各項指標計算結果

8 隸屬度的確定

模糊數學中，是以隸屬度來刻畫事物的模糊界線的。目前絕大多數的研究中都使用隸屬函數法來確定隸屬度［3］。根據評價指標采用的是實數型分級的特點，本文選擇直線型隸屬函數來確定評價指標對質量等級的隸屬度。對于分級標準aj，直線型隸屬函數的圖形及所對應的函數公式見圖1。

其中，rij為隸屬度;aj為分區標準;x為實測值。由實測值x代入上述公式即可確定出隸屬度。

圖1 直線型隸屬函數

9 分區評價

在上述所有工作的基礎上進行分區評價，具體步驟如下:

1)根據隸屬度函數計算出隸屬度值，確定模糊矩陣R。5條路段的模糊矩陣如下:

2)權重矩陣 A=［0．35，0．4，0．15，0．1］。

3)由B=A·R得到綜合隸屬度B:

A:B=［0．828，0．172，0，0，0］;B:B=［0，0．704，0．296，0，0］;C:B=［0，0．027，0．484 5，0．488 5，0］;D:B=［0．032，0．196 5，0．663 5，0．108，0］;E:B=［0．103 5，0．698 5，0．198，0，0］。

根據最大隸屬度原則確定綜合評價等級。

A屬于優，B屬于良，C屬于次，D屬于中，E屬于良。

10 養護對策

根據評價結果，參考JTG H10-2009公路養護技術規范，制定相應養護措施［4］。A路段以日常養護為主，對局部破損進行小修;B路段雖然評價為良，但橫向力系數SFC＜40，故應采取加鋪罩面層以提高其抗滑力;C路段應采取中修罩面措施;D路段應采取中修罩面措施;E路段以日常養護為主，對局部破損進行小修。

11 結語

本文將模糊數學應用到路面使用性能的綜合評價中，可操作性強，評價結果能真實的反映路面使用狀況。根據評價結果，可為制定有針對性的養護對策提供依據。

［1］馮寶成，汪培莊．模糊數學實用集粹［M］．北京:中國建筑工業出版社，1991．

［2］JTG H20-2007，公路技術狀況評定標準［S］．

［3］邵愛軍，張發旺，邵太升，等．煤礦地下水［M］．北京:地質出版社，2005:28-30．

［4］JTG H10-2009，公路養護技術規范［S］．