基于費(fèi)用效益分析的澄邁縣屯大線路面養(yǎng)護(hù)方案比選研究

蘇 炳 遠(yuǎn)

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410006； 2.海南省公路管理局，海南 ?？?570100)

0 引言

在路面養(yǎng)護(hù)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)經(jīng)費(fèi)不足的情況，為滿足路面性能提升最大化和經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化的目的，則需一種合理的分析方法來(lái)確定路段養(yǎng)護(hù)先后順序[1]。本文以海南澄邁縣屯大線K14+000～K34+000為研究對(duì)象，采用等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法對(duì)路段養(yǎng)護(hù)先后順序進(jìn)行優(yōu)選[2]，以期為海南省公路管養(yǎng)單位的養(yǎng)護(hù)工作提供理論參考。

1 工程概況

海南省澄邁縣屯大線K14+000～K34+000路段全長(zhǎng)35.45 km，設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h，路段處于熱帶季風(fēng)氣候，溫度偏高。通過(guò)2018年的檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，路面的典型病害為裂縫和車(chē)轍，路面性能指標(biāo)RQI，RDI偏低，具體情況見(jiàn)表1,圖1。

表1 路面使用性能指標(biāo)均值統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)路況檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，此路段路面性能指標(biāo)RQI處于“良”等狀態(tài)，部分路段的平整度較低，RDI整體上偏低，車(chē)轍病害較為明顯；由裂縫病害統(tǒng)計(jì)圖可知，部分路段的裂縫病害較為嚴(yán)重(如K32+000～K33+000)。

2 等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法的計(jì)算方法

相關(guān)研究指出：采用不同的維修對(duì)策J，對(duì)路面性能瞬時(shí)提升值(即時(shí)效果)和壽命增長(zhǎng)時(shí)間(長(zhǎng)期效果)是不一樣的，通過(guò)養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策效果分析可以計(jì)算出不同的維修對(duì)策J對(duì)路面性能提升的分值和增加的壽命，為對(duì)擬養(yǎng)護(hù)路段選擇進(jìn)行維修方案優(yōu)選，計(jì)算采取不同措施的費(fèi)用效益比BCR(Benefit Cost Ratio)。費(fèi)用效益比公式如下[3]：

(1)

其中，∑B為各項(xiàng)指數(shù)累計(jì)養(yǎng)護(hù)效益；C為費(fèi)用和。

(2)

其中，Bi為第i種養(yǎng)護(hù)措施的效益；t0為第i種養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施的時(shí)間；t限為衰減到限值的時(shí)間。

養(yǎng)護(hù)效益B為路面性能衰變曲線及效益計(jì)算基線所圍成的面積，在路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)中通常采用養(yǎng)護(hù)維修前后路面性能衰變曲線與限值所圍成的陰影部分的面積來(lái)表示效益的大小(見(jiàn)圖2)，可以通過(guò)曲線積分求解[4]?？紤]到模型數(shù)學(xué)表達(dá)式積分計(jì)算復(fù)雜不易求解，且不同養(yǎng)護(hù)對(duì)策對(duì)同一路段的主要影響曲線瞬間提升效果，對(duì)曲線衰變形狀影響很小，可以近似認(rèn)為決定陰影部分面積的為提升后值與限值的差與延長(zhǎng)時(shí)間，即圖2中三角形的對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度和高度，對(duì)面積求解過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，將曲線積分簡(jiǎn)化為三角形面積，可方便求得養(yǎng)護(hù)效益各項(xiàng)B，進(jìn)而得到累計(jì)效益∑B[5]。

為了更直觀的反映各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)措施的使用效果和方便計(jì)算，且根據(jù)養(yǎng)護(hù)維修效果分析及已有參數(shù)，試算出不同養(yǎng)護(hù)對(duì)策實(shí)施后延長(zhǎng)年限(各路段的均值并取整)，常用維修措施費(fèi)用單價(jià)及預(yù)計(jì)延長(zhǎng)年限如表2所示。

表2 常用維修措施參考單價(jià)及效果

基于全壽命周期費(fèi)用考慮時(shí)，對(duì)某一路段在t0時(shí)刻維修之后，費(fèi)用C主要由該項(xiàng)維修對(duì)策所需的直接費(fèi)用構(gòu)成，費(fèi)用C可參見(jiàn)表2中所列出養(yǎng)護(hù)維修對(duì)策的參考單價(jià)或采用實(shí)際發(fā)生費(fèi)用，并計(jì)算不同維修措施的費(fèi)用效益比BCR。

3 等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法的應(yīng)用

根據(jù)前文中費(fèi)用效應(yīng)分析，對(duì)海南省屯大線K14+000～K34+000路段進(jìn)行資金規(guī)劃分析，分別采用指標(biāo)分值高低排序和費(fèi)用效益比分析法進(jìn)行資金規(guī)劃，并根據(jù)實(shí)際資金情況對(duì)不同方案進(jìn)行優(yōu)選。具體情況見(jiàn)表3。

表3 路段路況指標(biāo)基本情況表

1)方案一：以PCI，RQI，RDI指標(biāo)綜合得分的高低進(jìn)行排序。

方案一的計(jì)算方法可由《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[6]得到，標(biāo)準(zhǔn)中PCI權(quán)重為0.35，RQI權(quán)重為0.4，RDI權(quán)重為0.15，則最終路段的指標(biāo)綜合得分可以算出。下面以K14+000～K15+000為例，計(jì)算出其指標(biāo)綜合得分S。計(jì)算式如下：

S=r1×PCI+r2×RQI+r3×RDI

(3)

其中，r1,r2,r3分別為路面PCI,RQI和RDI權(quán)重，由《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》可得r1=0.35，r2=0.4，r3=0.15。

其中路段K14+000～K15+000的PCI值為93.8，RQI值為85.6，RDI值為77.42，分別代入上式，計(jì)算綜合得分S如下：

S=78.68

(4)

根據(jù)上述指標(biāo)綜合得分S的計(jì)算方法，可以得出海南省屯大線K14+000～K34+000路段的綜合得分，再按照綜合得分進(jìn)行升序排序(在資金有限的情況下，綜合得出最低的路段應(yīng)優(yōu)先養(yǎng)護(hù))。各路段的綜合得分S明細(xì)見(jiàn)表4。

表4 按指標(biāo)分值高低排序結(jié)果

2)方案二：年度等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法。

若養(yǎng)護(hù)資金不充足的情況下，則優(yōu)先選擇BCR分值高的路段，養(yǎng)護(hù)維修之后所余資金對(duì)其他路段進(jìn)行小修保養(yǎng)。對(duì)各路段的BCR值進(jìn)行降序排列，具體見(jiàn)表5。

表5 按費(fèi)用效益比BCR分析結(jié)果

此方案不同于路段指標(biāo)綜合排序法，是按照等額年度的費(fèi)用效益思想進(jìn)行養(yǎng)護(hù)對(duì)策選擇，不僅要考慮路面的使用性能以及費(fèi)用，還要對(duì)路段養(yǎng)護(hù)后的效益進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4 效果評(píng)價(jià)

近幾年海南省屯大線的路面養(yǎng)護(hù)資金投放金額為1 000萬(wàn)元左右，通過(guò)對(duì)兩方案進(jìn)行效益分析，經(jīng)兩方案維修處治后路面使用性能指數(shù)預(yù)期值和養(yǎng)護(hù)資金需如表6,圖3所示。

表6 養(yǎng)護(hù)方案預(yù)期效果需求資金對(duì)比表

由表6,圖3分析可得：方案一為指標(biāo)分值高低排序法、方案二為費(fèi)用效益分析法，兩方案均能改善路面性能。在資金充足的情況下，方案一和方案二對(duì)路段性能的提升效果是相同的。在資金不充足的情況下，方案一(指標(biāo)得分高低排序法)只對(duì)路況較差的路段進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)，并沒(méi)有考慮效益的因素對(duì)路段養(yǎng)護(hù)資金的影響。方案二(效益費(fèi)用比法)與方案一相比，其在資金需求相差不多的情況下，路面性能提升效果相對(duì)于方案一較好，更好的滿足路面性能提升最大化和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)化的目標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

為使海南省屯大線K14+000～K34+000路段養(yǎng)護(hù)達(dá)到最佳效果，本文通過(guò)等額—費(fèi)用效益比BCR分析對(duì)養(yǎng)護(hù)維修方案進(jìn)行了比選，得出如下結(jié)論：

1)通過(guò)等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法進(jìn)行優(yōu)選，路面性能得到了大幅度的提升，PCI提升值為5.97分，RQI提升值為6.94，RDI提升值為24.4；能滿足路面性能提升值最大化和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)化的目的。

2)等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法和綜合評(píng)分法相比，其PCI，RQI，RDI的提升幅度較大，且費(fèi)用相近。等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法不僅要考慮路面的使用性能以及費(fèi)用，而且要考慮路面在整個(gè)壽命期的使用性能和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，即在整個(gè)壽命期內(nèi)尋求滿足使用性能和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的養(yǎng)護(hù)方案，使各路段得到及時(shí)修復(fù)，并且使路面使用性能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。