高速公路路面養(yǎng)護(hù)決策運(yùn)用

王超

摘? 要：據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至二〇二〇年底我國(guó)高速公路總通車?yán)锍碳s為十六萬(wàn)公里，已接近美國(guó)高速公路總里程。隨著高速公路交通流量的持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)于高速公路的養(yǎng)護(hù)體量也不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致高速公路的老齡化比例居高不下，為了充分發(fā)揮高速公路使用性能，對(duì)于高速公路養(yǎng)護(hù)工作的重要性逐漸凸顯。本文通過(guò)對(duì)我國(guó)高速公路發(fā)展現(xiàn)狀，分析了高速公路路面的病害成因，對(duì)高速公路路面養(yǎng)護(hù)的決策提出了些許參考建議和意見，僅供參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;路面養(yǎng)護(hù);養(yǎng)護(hù)方案;養(yǎng)護(hù)管理;決策運(yùn)用

引言：《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》中明確要求，對(duì)于交通的建設(shè)要從“保持良好技術(shù)狀況”轉(zhuǎn)變?yōu)椤疤嵘举|(zhì)安全水平”，明顯突出了養(yǎng)護(hù)工作的重要所在。對(duì)于高速公路，其所地處的地質(zhì)情況、自然環(huán)境以及交通量的大小均存在較大差異，而且我國(guó)目前尚未制定統(tǒng)一的關(guān)于高速公路養(yǎng)護(hù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，因此本文將對(duì)高速公路的主管部門以及具體的養(yǎng)護(hù)部門等決策工作具有一定的意義。

一、我國(guó)高速公路發(fā)展的現(xiàn)狀分析

我國(guó)高速公路建設(shè)雖然起步相對(duì)較晚，但整體發(fā)展較快。一九九八年至今在國(guó)家積極的財(cái)政政策推動(dòng)下，我國(guó)高速公路發(fā)展非常迅速，截至二〇二〇年底我國(guó)高速公路總通車?yán)锍碳s為十六萬(wàn)公里，規(guī)模并仍在逐漸擴(kuò)大。

1、高速公路路面特征

高速公路路面結(jié)構(gòu)一般是由面層、基層、底基層及摯層組成。面層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及剛度均要足夠強(qiáng)，具有較好的水穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性，還需有抗變形的能力，此外抗滑性、平整度也應(yīng)良好。

2、高速公路路面的主要病害

（1）瀝青路面：我國(guó)對(duì)瀝青路面的研究起步比較晚，可以按孫立軍教授的分類方法，將將瀝青路面的病害分為裂縫、變形、表面損壞和水損壞四大類。對(duì)于早期破壞以水破壞的性質(zhì)最為嚴(yán)重，其本身空氣率大、壓實(shí)度不夠充足、分布不均勻是水破壞產(chǎn)生的首要原因。對(duì)于水破壞的預(yù)防工作，就是及時(shí)排水的工作，要確保路面結(jié)構(gòu)層所滲入的水得到第一時(shí)間的排出。

（2）水泥混凝土路面：其可分為接縫破壞、混凝土面板損壞兩大破損類型。對(duì)于混凝土路面的病害主要是路基壓實(shí)度不足、氣象條件、施工質(zhì)量、路面結(jié)構(gòu)形式以及水破壞。水泥混凝土路面應(yīng)重視基層材料的剛度、強(qiáng)度以及水溫穩(wěn)定性，同時(shí)要對(duì)其路面機(jī)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)、防水處理等加強(qiáng)重視程度。

二、高速公路路面養(yǎng)護(hù)決策研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，世界對(duì)于路面養(yǎng)護(hù)決策，主要是通過(guò)路面管理系統(tǒng)對(duì)高速公路路面進(jìn)行統(tǒng)籌安排及輔助決策。路面管理系統(tǒng)主要包括：路面數(shù)據(jù)采集及養(yǎng)護(hù)決策優(yōu)化系統(tǒng);路面使用性能評(píng)價(jià)、路面使用性能預(yù)測(cè)及資金分配模型等。

目前存在的主要問(wèn)題：由于我國(guó)早期路面結(jié)構(gòu)、施工水平、材料質(zhì)量以及養(yǎng)護(hù)水平均不如現(xiàn)今水平，所以導(dǎo)致對(duì)于路面的實(shí)用性能預(yù)測(cè)的衰變率存在明顯差異，所以我們必須對(duì)高速公路提出全新的路面衰變模型。另一方面，我國(guó)大部分瀝青路面的高速公路一直以養(yǎng)護(hù)干預(yù)其使用壽命，而關(guān)于性能預(yù)測(cè)模型中對(duì)于養(yǎng)護(hù)后的路面衰變研究甚少，所以我們還需研究更加符合實(shí)際的高度公路路面使用性能的衰變規(guī)律。于此之外，雖然現(xiàn)在很多的數(shù)學(xué)方法精準(zhǔn)度很高，但是在建立模型時(shí)，其穩(wěn)定性以及可解釋性仍需進(jìn)一步的研究。

三、高速公路路面養(yǎng)護(hù)決策運(yùn)用分析

1、關(guān)于基年養(yǎng)護(hù)的需求分析

首先，依據(jù)現(xiàn)有高速公路的位置、作用、路齡及交通量等因素，并考慮養(yǎng)護(hù)決策優(yōu)化的求解規(guī)模，合理選擇研究對(duì)象，并根據(jù)路面的使用性能評(píng)價(jià)的相關(guān)結(jié)果，路面組合狀態(tài)的劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)選取道路進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。在此，根據(jù)各個(gè)線路歷年的路面檢測(cè)數(shù)據(jù)，確定其轉(zhuǎn)移概率矩陣，可以利用馬爾可夫模型，對(duì)所需要的各項(xiàng)指標(biāo)的進(jìn)行計(jì)算以得出轉(zhuǎn)移概率。最終，得出基年養(yǎng)護(hù)需求量。

2、高速公路路面養(yǎng)護(hù)決策

首先對(duì)路面養(yǎng)護(hù)的重要性進(jìn)行排序：綜合考量路面的使用性能相關(guān)指標(biāo)、路齡、交通量以及道路在其路網(wǎng)中的地位及作用進(jìn)行影響排序，最終可以得出線路在路網(wǎng)中的地位、作用。其次，要對(duì)高速公路路面養(yǎng)護(hù)的資金分配進(jìn)行優(yōu)化。第一步是要建立關(guān)于其養(yǎng)護(hù)資金的分配模型，而對(duì)于模型的建立必須要確定有關(guān)模型建立的參數(shù)取值?，F(xiàn)實(shí)工作中，對(duì)于養(yǎng)護(hù)費(fèi)率的確定相對(duì)困難，因?yàn)槲覈?guó)至今為止還沒(méi)有發(fā)放過(guò)統(tǒng)一的關(guān)于養(yǎng)護(hù)技術(shù)的規(guī)范或者定額，不同地區(qū)及路段的養(yǎng)護(hù)費(fèi)均存在較大差異。我們?cè)谟?jì)算時(shí)要調(diào)取并考慮各線路歷年的養(yǎng)護(hù)費(fèi)情況，在結(jié)合國(guó)內(nèi)其他高速公路的相關(guān)資料及數(shù)據(jù)，對(duì)其參數(shù)取值綜合考慮。通常我們可以采用線性規(guī)劃核心算法對(duì)高速公路路面決策養(yǎng)護(hù)資金落實(shí)其財(cái)政規(guī)劃以及項(xiàng)目規(guī)劃的相關(guān)問(wèn)題，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)其模型進(jìn)行編程求解，一般情況下迭代20次即可得到一個(gè)理想化的可行解（在允許誤差的范圍之內(nèi)）。對(duì)于規(guī)模大、未知變量多并且對(duì)于最優(yōu)解很難實(shí)現(xiàn)，可以根據(jù)決策的需求對(duì)模型進(jìn)行多次迭代，其可行解可視為其模型優(yōu)化解。

對(duì)路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)的需求分析需要依靠對(duì)路面的檢測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析完成，通過(guò)對(duì)高速公路的路面評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)得出養(yǎng)護(hù)的需求量，是對(duì)高速公路路面養(yǎng)護(hù)決策的制定提供最最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)依據(jù)。傳統(tǒng)意義上的養(yǎng)護(hù)，基本是通過(guò)養(yǎng)護(hù)工程師的實(shí)地考察來(lái)安排養(yǎng)護(hù)措施及養(yǎng)護(hù)周期，主觀性過(guò)強(qiáng)，但隨著路面檢測(cè)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)于路面的檢測(cè)更加系統(tǒng)，同時(shí)增加了客觀性，是對(duì)日后路面養(yǎng)護(hù)作出科學(xué)合理決策的保障。在決策中可以充分利用決策樹及排序法等決策方法，首先決策樹分析問(wèn)題較為全面，并且簡(jiǎn)單直觀;排序法通過(guò)經(jīng)濟(jì)參數(shù)與性能參數(shù)兩大方面進(jìn)行排序，也是應(yīng)用較多的決策方法。

3、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)新技術(shù)

所謂的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，是在路面狀況相對(duì)良好的情況之下，基于費(fèi)用與效益而對(duì)道路展開的有計(jì)劃的養(yǎng)護(hù)策略。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)尚歸為以下四類：改性瀝青混合料罩面技術(shù)、SMA混合料罩面技術(shù)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)“瀝再生”技術(shù)以及乳化瀝青稀漿封層的應(yīng)用。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)一方面可以減少高速公路路面的破壞速率，另一方面可以大大降低水分進(jìn)入路面機(jī)構(gòu)的幾率，同時(shí)可以及時(shí)糾正路面平整度以及非荷載性的破壞等。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可以有效促進(jìn)高速公路養(yǎng)護(hù)資金的合理利用，對(duì)養(yǎng)護(hù)決策的確定有利。

4、MapGIS高速公路養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)的建設(shè)

GIS是一門擁有強(qiáng)大分析功能和可視化功能，利用范圍非常廣泛的新興學(xué)科。通過(guò)GIS可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于高速公路相關(guān)的各屬性要素與空間圖形的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)高速公路養(yǎng)護(hù)的可視化和智能化。MapGIS高速公路養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)的建設(shè)的目標(biāo)就是要利用網(wǎng)絡(luò)與GIS的相互融合，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)決策所需的集地理位置、空間范圍、道路屬性為一體的科學(xué)數(shù)據(jù)決策系統(tǒng)。它的建立不僅對(duì)養(yǎng)護(hù)決策起到關(guān)鍵性的作用，更是為百姓出行夯實(shí)基礎(chǔ)。

結(jié)語(yǔ)：高速公路是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動(dòng)脈，而我國(guó)在這條路上已經(jīng)走出了令人矚目的腳印，將其養(yǎng)護(hù)的管理設(shè)計(jì)做好才能使高速路面的正常使用性能得以保障，同時(shí)也是提高其經(jīng)濟(jì)效益的前提條件。交通量越大，通車的時(shí)間越長(zhǎng)，就更需要通過(guò)道路養(yǎng)護(hù)來(lái)延長(zhǎng)高速公路的使用壽命。所以我們需要在實(shí)踐的過(guò)程中，從認(rèn)識(shí)-總結(jié)-創(chuàng)新-提高，要在此道路上不斷前行，以實(shí)現(xiàn)高速公路為社會(huì)服務(wù)能力的不斷提升。

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