高速公路瀝青路面養護排序

辛 欣，鄭 婉

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

?

高速公路瀝青路面養護排序

辛 欣，鄭 婉

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

介紹了高速公路瀝青路面養護排序。

高速公路；瀝青路面；養護排序

1 路面養護決策概述

養護決策模型在路面管理中的應用可以追溯到20世紀60年代的AASHTTO試驗路時，第一次將在一定時間范圍的路面使用性能進行了系統的量化；隨后經濟分析法在道路養護分析決策中的應用，一些公路機構將公路和用戶的效益定量化，提出了壽命周期費用分析的方法；后來數學的規劃方法、各種近似優化方法均被引用到路面管理系統中的決策模型。在數學規劃法中主要的幾種有：決策樹法、排序法、優化法。數學規劃模型對于大規模規劃問題的求解速度緩慢，并且解的不確定性，以此產生了人工智能的優化方法，主要有遺傳算法、人工神經網絡、物元模型、灰色系統理論等。

2 基于路面使用性能的路段排序

由于各種資源的限制，路面養護的實施有一定的先后順序，傳統的養護決策方法是決策人員依據路面檢測數據，按照工作經驗，以“最壞的最優先”判斷需要進行養護的路段及相應的養護方式，這種做法人為主觀因素較強，且缺乏科學依據。如何根據路網內各路段已有的使用狀態和使用性能指標科學合理地安排路網內養護工程實施的次序，是路面管理系統的重要組成部分；文章采用灰色關聯度分析法對養護路段排序。

灰色關聯分析法的基本思想是計算各個指標的灰色關聯度，然后按照關聯度的大小進行先后排序。

假設擬進行養護的路段為m個，影響路段決策的因素有n個，則可以構造m×n階決策矩陣B=(bij)m×n，其中，bij為第i個路段在第j個決策指標下的值。

評價指標可以分為效益型和成本型兩類，成本型目標追求的是最小值，效益型目標追求的是最大值；路面使用性能的各個指標為極大值指標，即其值越大越好。當b0j為某指標的極大值，b0j=max{bij}，當為某指標的極小值，b0j=min{bij}，則可以構造最優向量B0=(b01,b02,…,b0n)。

在決策矩陣B中，加入向量B0，則構造(m+1)×n階評價矩陣：B=b(bij)(m+1)×n，對矩陣進行規范化處理：

對于效益型指標，令

xij=bij/maxbij,i=1,2,…,m,j=1,2,…,n

(1)

對于成本型指標，令

xij=minbij/bij,i=1,2,…,m,j=1,2,…,n

(2)

式中：bij為i項目方案所對應的j指標值；maxbij，minbij為所有方案集中j指標的最大和最小值。

能夠得到規范化后的矩陣X=(xij)(m+1)×n，規范化化后矩陣中的最優向量X0j=(1,1,…,1)。

定義最優向量X0j=(1,1,…,1)為母序列，待評價方案Xi=(xi1,xi2,…,xin)為子序列，定義母序列和子序列中第j點的關聯度按系數為rij，計算公式如式(3)所示。

(3)

其中：ρ為分辨率系數，通常取ρ=0.5。

灰色關聯系數構成的多指標灰色關聯矩陣為：R=(rij)m×n，關聯系數反映各方案與理想方案之間的關聯度，即相似程度，但關聯系數提供的信息過于分散，不便比較，為此將關聯系數加權集中得到加權關聯度：

(4)

其中：ωj的值依據規范結合實際工程進行確定，在分析路面使用性能指標關聯度時ωj取各分項指標所對應的權重值。

由于加權關聯度反映的是各路段和最優方案的關聯度，其值越小，路況越差，因此，按照加權關聯度最小的路段最先養護的原則進行路段排序。

在高速公路的養護路段排序的影響因素中，僅考慮路面使用性能這一因素。根據第二章中建立的模糊綜合評價模型，所采用的評價指標包括四項：路面損壞狀況指數PCI、路面行駛質量指數RQI、路面車轍深度指數RDI、路面抗滑性能指數SRI。所對應的權重向量為ω=(0.33,0.39,0.15,0.13)，以某高速公路路面6個路段的路況數據進行養護排序決策。路況數據如表1所示。

表1 路況數據表

將表1中數據輸入數據輸入窗口如圖1。

圖1 數據輸入窗口

輸入數據后，點擊“計算決策矩陣”按鈕，得到決策矩陣如圖2所示。

圖2 決策矩陣

點擊“計算評價矩陣”按鈕，得到評價矩陣如圖3所示。

圖3 評價矩陣

點擊“標準化處理”按鈕，得到評價矩陣標準化結果如圖4所示。

圖4 評價矩陣的標準化

點擊“計算灰色關聯矩陣”按鈕，得到灰色關聯度矩陣如圖5所示。

圖5 灰色關聯矩陣

點擊“計算加權灰色關聯度”按鈕，得到加權灰色關聯度結果如圖6所示。

圖6 加權灰色關聯度

點擊“養護排序結果”按鈕，得到路段排序結果如圖7所示。

各路段養護排序為：路段6、路段2、路段5、路段1、路段3、路段4，在養護資金有限的情況下，按照這個排序安排資金分配。

圖7 養護排序

3 小 結

文章介紹了路面養護決策的幾種常用方法，結合規范對瀝青路面的狀態進行了劃分，并依據實際工程中可能出現的組合給出了相應的養護對策。提出了灰色關聯分析的方法在有限資金情況下對路段進行養護排序，使得養護路段的排序問題脫離了主觀因素的影響，更加科學合理。

[1] 程培峰.現代公路養護管理技術[M].哈爾濱：東北林業大學出版社，2007.

[2] 強薇. 山東省棗莊市農村公路路面養護維修技術及決策研究[D].長安大學碩士論文，2012.

[3] 肖麗平. 公路路面質量評價指標體系及養護優化決策模型應用研究[D].上海交通大學碩士論文，2008.

2016-02-15

U418.9

C

1008-3383(2016)12-0183-02