基于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)最佳時(shí)機(jī)的多指標(biāo)費(fèi)用效益法研究

王志超

(遼陽(yáng)市交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法隊(duì),遼寧 遼陽(yáng) 111200)

1 費(fèi)用效益法的提出

1.1 效益的計(jì)算

如果措施指標(biāo)確定，產(chǎn)生的效益就是實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后性能曲線(xiàn)面積與零養(yǎng)護(hù)下相應(yīng)年份的性能曲線(xiàn)面積之差，低于性能指標(biāo)下限的部分不計(jì)為效益面積。

1.2 費(fèi)用的計(jì)算

(1)費(fèi)用組成

新建公路到養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生的費(fèi)用主要包括日常小修費(fèi)用以及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，用路人產(chǎn)生的費(fèi)用主要有油耗費(fèi)用、輪胎消耗費(fèi)、汽車(chē)修理費(fèi)，并且不考慮殘值。

(2)日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用

對(duì)公路的日常養(yǎng)護(hù)本文參考同濟(jì)大學(xué)提出的日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型

MCi=a+b·(100-PCIi)AADTi

(1)

式中：MCi為第i年養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，元/m2·年；PCIi為第i年路況指數(shù)；AADTi為第i年平均日交通量；a、b均為參數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況標(biāo)定。

(3)用戶(hù)費(fèi)用

①油耗費(fèi)用。根據(jù)油耗一平整度關(guān)系建立油耗費(fèi)用計(jì)算公式為

CFL=FUC·(x+y·IPI)

(2)

式中：CFL為汽車(chē)百公里燃油費(fèi)，元/100 km；x,y均為回歸系數(shù)；FUC為燃油單價(jià)，元/L；IRI為國(guó)際平整度指數(shù)，m/km。

②輪耗費(fèi)用。輪胎消耗費(fèi)用計(jì)算模型為

(3)

式中：CTC為輪耗費(fèi)用，元/1 000 km；Pt為新輪胎價(jià)格；a0和ai為回歸系數(shù)。

③修理費(fèi)用。保修材料的消耗費(fèi)用為

(4)

(5)

式中：CPC為車(chē)倆修理消耗費(fèi)用；Pvi為第i種類(lèi)型車(chē)輛的價(jià)格；PCI為第i種類(lèi)型車(chē)輛千車(chē)公里消耗的修理費(fèi)用占新車(chē)價(jià)格的比例；e、f為模型的回歸系數(shù)，k為維修費(fèi)系數(shù)；Kp為車(chē)齡指數(shù)或車(chē)輛老化系數(shù)；CKM為車(chē)輛的累計(jì)行駛里程。

1.3 最佳時(shí)機(jī)的確定

本文采用效益指標(biāo)(EI)來(lái)評(píng)價(jià)最佳的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，且用每種方案的效益費(fèi)用比與最大的效益費(fèi)用比的比值來(lái)表示效益指標(biāo)。效益指標(biāo)的計(jì)算公式為

(6)

式中：EIi為第i個(gè)時(shí)間方案的效益指標(biāo)；(E/C)i為第i個(gè)方案的效益費(fèi)用比；(E/C)max為方案中效益費(fèi)用比的最大值。

2 實(shí)例分析

2.1 零養(yǎng)護(hù)下的性能衰變曲線(xiàn)

收集了吉林省長(zhǎng)太線(xiàn)、同三高速公路、濟(jì)聊高速公路的性能數(shù)據(jù)，用PCI和IRI兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析后得到未采取措施下的變化趨勢(shì)如表1所示。

表1 未采取措施時(shí)的路況指標(biāo)數(shù)據(jù)

對(duì)PCI采用負(fù)指數(shù)曲線(xiàn)進(jìn)行回歸擬合建立預(yù)測(cè)模型，對(duì)IRI采用指數(shù)曲線(xiàn)進(jìn)行回歸擬合建立預(yù)測(cè)模型，其表達(dá)式為

PCI=100e-ax

(7)

IRI=cebx

(8)

式中:a、b、c為回歸系數(shù)。

未采取措施時(shí)的性能曲線(xiàn)方程及不同年份隨影的PCI分別見(jiàn)表2和表3。

表2 未采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施時(shí)的性能曲線(xiàn)方程

表3 根據(jù)性能曲線(xiàn)確定的PCI值

根據(jù)表2中的曲線(xiàn)方程以及指標(biāo)的最低水平80，可以得出PCI和IRI達(dá)到最低水平時(shí)的路齡分別為4.5和10.6年，因此確定零養(yǎng)護(hù)下的分析周期為4.5年。

2.2 相關(guān)費(fèi)用及數(shù)據(jù)的確定

日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和交通量數(shù)據(jù)分別如表3和表4所示，年交通增長(zhǎng)率為10%。不同車(chē)型的耗油單價(jià)、輪胎單價(jià)、新車(chē)價(jià)如表5所示。

表3 日常養(yǎng)護(hù)費(fèi)用

表4 各年的年平均日交通量(AADT)

表5 不同車(chē)型的耗油單價(jià)、輪胎單價(jià)、新車(chē)價(jià)

2.3 實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后效益以及總效益的計(jì)算

①實(shí)施措施后PCI和IRI指標(biāo)壽命及曲線(xiàn)方程

NCHRP523報(bào)告表明，在連續(xù)兩年實(shí)施碎石封層措施后，兩方案的道路壽命相差為1.2年，而在天津某高速的養(yǎng)護(hù)工程中，連續(xù)兩年實(shí)施微表處措施后的道路壽命相差1.3年左右。根據(jù)這些實(shí)體工程經(jīng)驗(yàn)及措施本身的特性，同時(shí)結(jié)合PCI的最低水平80，擬定兩種措施在不同時(shí)間實(shí)施時(shí)的道路壽命如表6所示。

表6 碎石封層、微表處措施不同方案的壽命

選擇在第2、3、4、5年時(shí)實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，而IRI與PCI相比不是主要的控制指標(biāo)，因此兩種措施采用同樣的IRI曲線(xiàn)方程，且在路齡為2、3、4、5年實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后的IRI值分別為1.68 m/km、1.69 m/km、1.72 m/km、1.74 m/km，得出相應(yīng)的性能衰變曲線(xiàn)方程如7所示。

表7 不同方案的PCI衰變曲線(xiàn)

②各指標(biāo)效益以及總效益的計(jì)算

把PCI和IRI的權(quán)重定為0.85和0.15，根據(jù)零養(yǎng)護(hù)及各方案PCI和IRI的曲線(xiàn)方程以及各方案實(shí)施后PCI和IRI的壽命，計(jì)算出兩種措施不同年份PCI值(表3)、總費(fèi)用現(xiàn)值、總效益、效益費(fèi)用比、效益指數(shù)EI等參數(shù)分別見(jiàn)表8和表9。

表8 碎石封層措施效益費(fèi)用比

表9 微表處措施效益費(fèi)用比

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)在考慮多個(gè)路況評(píng)價(jià)指標(biāo)的情況下，根據(jù)效益費(fèi)用比最大的原則形成了確定最佳預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的方法-效益費(fèi)用法。用該方法計(jì)算出實(shí)施不同預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的效益，結(jié)合日常小修費(fèi)用、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程費(fèi)用，用路人產(chǎn)生油耗費(fèi)用、輪胎消耗費(fèi)、汽車(chē)修理費(fèi)等，使得最佳時(shí)機(jī)選擇更為科學(xué)。

(2)依托現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)體工程數(shù)據(jù)，采用路面狀況指數(shù)(PCI)、國(guó)際平整度(IRI)兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)微表處、碎石封層兩種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳實(shí)施時(shí)機(jī)進(jìn)行了分析，分析結(jié)果表明：效益費(fèi)用法是一種確定最佳預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)的有效方法，且微表處、碎石封層都是在PCI下降到86附近時(shí)實(shí)施的效益費(fèi)用比最大，對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程的實(shí)施有一定的指導(dǎo)作用。