高速公路日常養護費用影響因素研究

楊亭棟 許存宏 劉浩忠

摘 要：高速公路養護費用的影響因素錯綜復雜，養護工程費用影響因素的確定，是科學管理養護費用的必要條件。本文依據重慶市典型高速公路的日常養護費用數據，選取其中典型的影響因素，分析其對日常養護費用的影響程度，得到日常養護費用與各影響因素的定量的關系，并依據數據資料對各個影響因素的重要性進行排序，六個主要影響因素對日常養護費用的影響程度由低到高依次為車道數、路基寬度、通車年限、橋隧比、重車比例（交通量）、超載率，該結論對于高速公路養護費用的控制有重要的作用。

關鍵詞：高速公路；日常養護費用；影響因素

1 高速公路養護費用影響因素分析

高速公路的車道數和路基寬度、橋隧比、超載率不盡相同，以上因素的不同構成了高速公路的獨特性，正是這些特點導致了各條高速公路養護費用的差異。

1）通車年限。

通車時間越長，隨著環境對公路的侵蝕和車輛荷載的作用，公路病害逐漸顯現出來。為保持高速公路正常運營，年齡越長的公路，將會投入越多的養護費用，一直處于增長狀態，直至高速公路進行大中修[1]。文章結合重慶市典型高速公路日常養護費用數據，主要選取4車道，路基寬24.5m，橋隧比在20%65%之間，重車比例在35%50%之間且近幾年未進行大修的數據作為樣本進行研究，結果如下：

y=5.421.98*x+0.38*x^2

X代表通車年限；y代表基準年養護費用。日常養護費用隨著通車年限增加而不斷增加，保持是二次函數的增長。并且R2=0.943，擬合效果非常的好，數據與之前的分析結果保持一致，更加支撐了分析結果。

2）橋梁隧道比例。

橋梁和隧道的養護費用一般比高速公路道路工程的養護費用要高很多，橋隧比這個指標越高，那么養護費用就越高。主要選擇4車道、重車比例在30%～60%之間、路基寬度為245、通車年限在3～6年之間的高速路段作為樣本基礎資料，分析結果如下：

y=1.660.01*x+1.77E-3*x^2

X代表橋隧比（%），y代表基準年養護費用。基準年日常養護費用與橋隧比的比例呈二次函數的關系，相關系數為0924，隨著橋隧比的比例的增加，基準年日常養護費用增速越來越快，與前文的分析結果相一致。

3）重車比例（交通量）。

路面病害最主要的一個原因就是車輛荷載，重車比例是交通量對養護費用影響的一個直觀的量化數據，主要選取4車道、路基寬度為24.5m、橋隧比在30%60%之間、通車時間在3～6年之間且未進行過大修的路段數據進行分析，分析結果如下圖所示。

y=2.70.08*x+2.69E-3*x^2

X代表交通量；y代表基準年養護費用。基準年日常養護費用與軸載較大的重車比例呈二次函數的關系，相關系數為0.986，隨著重車所占交通量比例的增加，基準年日常養護費用增速越來越快，與前文的分析結果相一致。

4）車道數和路基寬度。

由于6車道樣本數據較少，四車道路基寬度主要有24.5m和26m兩種。主要選擇4車道、重車比例在30%～60%之間、通車年限在36年之間的高速路段作為樣本基礎資料，分析得到寬度大的養護費用明顯高于寬度小的。基準年日常養護費用與路基寬度有關，隨著路基寬度的增加，基準年每公里日常養護費用的分布點中心明顯上移，路基寬度增長，日常養護費用增大。與前文的分析結果相一致。

5）超載率。

研究超載對于日常養護費用的影響，同樣為了控制相對單一變量，主要選擇4車道、路基寬度24m、重車比例在30%～60%之間、通車年限在3～6年之間的高速路段作為樣本基礎資料，分析得到超載率高的公路的養護費用明顯高于超載率小的。超載對路面的傷害甚至達到普通車輛荷載對路面影響的8～10倍，隨著超載率的增加，基準年每公里日常養護費用的分布點中心明顯上移。

6）其他影響因素。

除了以上幾種影響因素，路面類型、路面材料及厚度、地形地貌、路面保潔方式、超載等都將會對日常養護費用產生影響，但與前幾點相比，影響程度較低。

①路面類型。高速公路一般采用水泥路面、瀝青路面和瀝青/水泥路面，根據已有的研究成果[2]，三類路面的日常養護由低到高分別是水泥路面、瀝青路面、瀝青/水泥路面。不同路面類型，養護費用也不同。

②路面材料及厚度。同種類型的養護費用隨著材料的不同費用也不同，同種路面材料，當路面面層厚度不同時，養護的費用也不同。

③地形地貌。平原微丘區和山嶺重丘區是常見的兩種公路沿線地形，因此山嶺重丘區的道路日常養護費用要高于平原微丘區。

④路面保潔方式。機械打掃和人工打掃是路面保潔常見的兩種方式，單公里機械打掃的成本低于人工打掃。但是該項本身的費用占據養護成本的比例較低，所以清掃方式對于日常養護費的沒有很多的影響。

2 影響因素的重要性排序

高速公路日常養護費用的影響因素有多鐘，各因素對費用的影響機制不是很確定，具有灰色性的特征。并且灰色關聯度分析法不要求大樣本，因此采用該方法研究各種因素對于日常養護費用的影響程度。本方法計算過程簡潔方便，模型如下。

（1）求各序列均值像（初值像）：

令 X′i = Xi /xi （1）= （x′i （1），x′i （2），...，x′i （n），）i = 1，2，...，m（1）

（2）求差序列：

Δi（k）=|x′0（k）-x′i（k）|，Δi=（Δi（1），Δi（2），...，Δi（n））i=1，2，...m（2）

（3）求最大差和最小差令 M=maximaxkΔi（k），m=miniminkΔi（k）（3）

（4）求灰色關聯系數：

γ0i（k）=m+ξMΔi（k）+ξM，ξ∈（0，1）k=1，2，...n；i=1，2，...m（4）

（5）計算關聯度：

γ0i=1n∑nk=1γ0i（k），i=1，2，...m（5）

根據收集到的日常養護費用數據，由計算可得，γ16<γ11<γ13<γ15<γ14<γ12，這六個指標對日常養護費用的影響程度由低到高依次為超載率、車道數、路基寬度、通車年限、橋隧比、重車比例（交通量）。

參考文獻：

[1]田海寧.全壽命周期費用成本分析在吐烏大高速公路大修方案選擇中的應用[J].公路交通科技：應用技術版，2010（12）：143145.

[2]胡霞光，王秉綱.兩種基于遺傳算法的路面性能綜合評價方法[J].長安大學學報自然科學版，2002，22（2）：69.

作者簡介：楊亭棟（1993），男，漢族，河南洛陽人，重慶交通大學在讀研究生，主要研究方向：工程項目管理。