城市道路交通基礎設施養(yǎng)護資金配置的優(yōu)化

趙悅彤 何永泰 周愷 王路

摘? ?要：本文調查評價某城區(qū)城市道路交通基礎設施服役和養(yǎng)護維修狀況，基于AHP層次分析法對設施進行優(yōu)先級排序，并針對城市路網(wǎng)交通基礎設施養(yǎng)護決策中多選擇多維背包問題，采用DEA數(shù)據(jù)包絡分析法研究網(wǎng)級養(yǎng)護資金分配優(yōu)化的項目規(guī)劃問題。

關鍵詞：交通基礎設施;養(yǎng)護資金分配優(yōu)化;AHP層次分析法;DEA數(shù)據(jù)包絡分析法

中圖分類號：U418? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

交通基礎設施是城市發(fā)展的基礎，在荷載與環(huán)境等因素作用下性能衰減，為維持性能，許多學者進行了深入研究，有代表性的方法有：按使用性能參數(shù)和經(jīng)濟分析參數(shù)排序的排序方法;線性和非線性規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法等方法。然而仍存在不足：以城市道路為研究對象較少;缺乏對相關附屬設施的協(xié)同考慮;基礎設施養(yǎng)護成本及資源分配優(yōu)化多為單一目標。因此，基于多目標的交通基礎設施養(yǎng)護資金優(yōu)化就尤為必要。

本文選取某城區(qū)典型11條城市道路，基于多目標對交通基礎設施養(yǎng)護決策進行優(yōu)化。養(yǎng)護資金不足以覆蓋各交通設施時，采用AHP層次分析法確定養(yǎng)護順序;資金足以覆蓋各設施時，通過DEA數(shù)據(jù)包絡分析優(yōu)化資金分配，提高養(yǎng)護效果。

1 某城區(qū)部分典型路段交通基礎設施調查與評價

調查表明，某城區(qū)部分道路（路面結構：7cmAC-20瀝青砼+5cmAC-13瀝青砼）交通基礎設施服役狀態(tài)普遍良好，壽命期內無大中修記錄。調查與評價結果見表1。

2 基于AHP層次分析法的養(yǎng)護設施優(yōu)先級排序

構建交通基礎設施的判斷矩陣，將道路、排水、人行道、綠化、照明設施按照指數(shù)標準進行兩兩比較，比較結果寫成正互反矩陣的形式，各設施重要性等級矩陣如式（1）所示。

（1）

各行求和得到各設施的得分矩陣：B=[8.86? 6.18? 5.34? 4.30? 3.72]T，根據(jù)得分矩陣中各元素占比即可求出功能重要性系數(shù)矩陣（權重向量）如式（2）所示。

C=[0.311? 0.218? 0.188? 0.151? 0.131]T? ? ? ? ? （2）

在此基礎上，對得到的功能重要性矩陣進行一致性檢驗。

（3）

ci—權重向量中的第i個元素;λ—最大特征根的近似值，取λmax=4.760。

一致性指標：

（4）

隨機一致性比率：

（5）

RI——隨機一致性比率，按照表2取值。

由于|CR|<0.1，根據(jù)上述計算過程可以得出矩陣A通過一致性檢驗的結論，特征向量C=[0.311? 0.218? 0.188? 0.151? 0.131]T就是所求的權重?？紤]到排水設施作為城市道路排水的主要途徑，直接關系到洪澇季節(jié)排水安全，故而微調整后的養(yǎng)護優(yōu)先級順序為路面、排水、人行道、綠化、照明設施。

3 基于多目標的養(yǎng)護資金分配優(yōu)化

本部分網(wǎng)級決策優(yōu)化依托調查的某城區(qū)部分道路組成的道路網(wǎng)，采用DEA數(shù)據(jù)包絡分析在資金足以覆蓋各設施的情況下進行分配優(yōu)化，當養(yǎng)護資金不足以覆蓋各設施時參考AHP層次分析法得出的養(yǎng)護順序優(yōu)先級。

3.1 DEA算法輸入輸出指標的選取

本文選取單位里程年平均養(yǎng)護費用為輸入指標，選取路網(wǎng)整體養(yǎng)護服務質量、養(yǎng)護經(jīng)濟效益、養(yǎng)護環(huán)境效益為輸出指標，并采用專家打分法進行打分。輸入輸出指標見表3。

3.2 模型求解

C2GS2模型求解，對求解結果分析：S1-=S2-=S3-=S4-=S1+=S2+=S3+=0，共有道路2、道路3、道路5、道路6、道路7、道路10和道路11共7條道路，也就是這7條道路的DEA有效，其分配于道路、排水、照明和綠化設施的養(yǎng)護資金最佳，養(yǎng)護效果最優(yōu)，資金不需要再做調整。而道路1 S1-=19.7250，S3+=0.0647;道路4 S1-=42.1066，S3-=21.4708，S3+=0.0533;道路8S4-=7.4800;道路9S1-=6.3679，S3-=2.5897，可知這4條道路資金比例分配嚴重不合理，利用率低，應該建議相關部門進行調整。

按照上述模型求解結果對某城區(qū)的11條城市道路養(yǎng)護資金進行最優(yōu)分配求解，通過DEA優(yōu)化，可以對養(yǎng)護資金進行合理的資金比例分配優(yōu)化，使資金得到了更高價值的使用，最終養(yǎng)護效果提升。因此DEA優(yōu)化方法在城市道路養(yǎng)護資金分配中具有很明顯的提升效果。

結語

（1）對某城區(qū)11條城市道路交通基礎設施的服役狀態(tài)及養(yǎng)護現(xiàn)狀進行了實地調查分析，該城區(qū)道路病害主要表現(xiàn)為裂縫、坑槽、松散和沉陷。

（2）運用AHP層次分析法確定在養(yǎng)護資金不足以覆蓋各交通設施條件下的養(yǎng)護優(yōu)先級順序為：路面、排水設施、人行道設施、綠化設施、照明設施。

（3）選取某城區(qū)11條典型道路，基于養(yǎng)護資金分配歷史，以尋求路網(wǎng)整體養(yǎng)護效益最大為目標進行DEA決策優(yōu)化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)道路1、道路4、道路8和道路9資金比例分配嚴重不合理，建議相關部門進行調整。

參考文獻

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