基于模型計(jì)算的縣鄉(xiāng)道路超前預(yù)防性維護(hù)資金規(guī)劃研究

田 萍

（宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心上高分中心,江西 上高 336400）

0 引言

我國(guó)縣鄉(xiāng)道路管養(yǎng)存在決策分離、模式不合理、資金不足、養(yǎng)護(hù)資金利用率低等突出問(wèn)題，不壞不修、小病成大病再修，最壞的先修，補(bǔ)丁性、應(yīng)急性、被動(dòng)矯正性維護(hù)仍不鮮見(jiàn)，這與我國(guó)縣鄉(xiāng)三農(nóng)事業(yè)發(fā)展，縣鄉(xiāng)道路維護(hù)需求不相適應(yīng)，需要促進(jìn)其盡快改變。案例縣鄉(xiāng)道路網(wǎng)維護(hù)規(guī)劃中，面對(duì)上述不足，綜合應(yīng)用超前預(yù)防性維護(hù)指數(shù)和維護(hù)資金規(guī)劃數(shù)理模型，探討將中長(zhǎng)期超前預(yù)防性維護(hù)目標(biāo)同道路超前預(yù)防性維護(hù)資金規(guī)劃和科學(xué)計(jì)算結(jié)合起來(lái)，取得了較好的縣鄉(xiāng)道路超前預(yù)防性維護(hù)資金規(guī)劃應(yīng)用效果[1]。

1 超前預(yù)防性維護(hù)資金規(guī)劃技術(shù)要點(diǎn)

1.1 超前預(yù)防性維護(hù)指數(shù)

案例規(guī)劃應(yīng)用了PMI超前預(yù)防性維護(hù)指數(shù)，應(yīng)用該指數(shù)表征衡量超前預(yù)防性維護(hù)的開(kāi)展水平。其數(shù)理公式如下：

式中，B——維護(hù)所需總費(fèi)用；Bpm——超前預(yù)防性維護(hù)所需費(fèi)用；L——維護(hù)區(qū)段總長(zhǎng)度；Lpm——超前預(yù)防性維護(hù)的路段總長(zhǎng)度。

要實(shí)現(xiàn)常態(tài)化超前預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，在規(guī)劃期每個(gè)維護(hù)規(guī)劃年度維持一定量化水平。即PMI量化值在規(guī)劃年度一定要保證不低于某一量化水平值[2]。

1.2 維護(hù)資金規(guī)劃數(shù)理模型

PQI模型是一款路面質(zhì)量指數(shù)模型，可以應(yīng)用PQI指數(shù)提升狀態(tài)，量化表征維護(hù)措施功效，揭示維護(hù)資金應(yīng)用效率和效益。因?yàn)榫S護(hù)資金一定程度上會(huì)受到地方財(cái)政條件的限制，維護(hù)資金規(guī)劃數(shù)理模型有必要納入這種資金約束條件，才會(huì)使維護(hù)規(guī)劃更符合地區(qū)實(shí)際，適用性更好。還要保證超前預(yù)防性資金投入在維護(hù)總額度中的占比不可低于某一水平，該水平應(yīng)該是維持常態(tài)化超前預(yù)防性維護(hù)所需的水平標(biāo)準(zhǔn)。維護(hù)資金規(guī)劃數(shù)理模型如下：

式中，αt——目標(biāo)函數(shù)，表達(dá)為采取維護(hù)措施后規(guī)劃期第t年的路面功效PQI提升值，PQI為路面質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)；

βk——第k個(gè)區(qū)段的優(yōu)先維護(hù)級(jí)系數(shù)，也是區(qū)段所在的線路的優(yōu)先維護(hù)級(jí)系數(shù)；

Lk——第k個(gè)區(qū)段線路總長(zhǎng)度（km）；

χk,j——第k個(gè)區(qū)段采取第j種維護(hù)措施所形成的工程費(fèi)用單價(jià)（萬(wàn)元/km）；

Bt——路面維護(hù)資金第t年的預(yù)算值，具體工程中，須基于地方財(cái)政政策限制設(shè)置約束資金；

pmit——第t年度的超前預(yù)防性維護(hù)資金占總維護(hù)費(fèi)用的最小比例；

Dk,i,t——t年度第k個(gè)區(qū)段處在i種功效組合所占的比例；

Ci,j——i功效組合區(qū)段實(shí)施j種維護(hù)措施后，路面功效PQI的提升值。

約束條件1，限定規(guī)劃期內(nèi)每區(qū)段僅能維護(hù)1次，且每次僅能采取1種維護(hù)措施。

約束條件2，限定計(jì)算所得方案的資金總額度，不能超過(guò)規(guī)劃期第t年的約束資金。

約束條件3，限定計(jì)算所得方案的t年度投入的超前預(yù)防性維護(hù)資金，在t年度總維護(hù)資金中占比要大于等于年度設(shè)定的最低投入量水平。

約束條件4～7，限定路面功效組合及相應(yīng)的維護(hù)措施，保證所采取的維護(hù)措施處于區(qū)段允許范圍之內(nèi)。

2 縣鄉(xiāng)道路超前預(yù)防性維護(hù)資金規(guī)劃應(yīng)用

2.1 工程案例

案例為某縣鄉(xiāng)道路網(wǎng)2016—2020年5年路面維護(hù)資金規(guī)劃的分析與制定過(guò)程。該規(guī)劃包括8條鄉(xiāng)道，5條縣道，共71.836 km。實(shí)際維護(hù)規(guī)劃區(qū)段全長(zhǎng)67.53 km，維護(hù)可支配資金1 141.079萬(wàn)元/年。

2.2 應(yīng)用計(jì)算的相關(guān)參數(shù)取值

2.2.1 維護(hù)基本價(jià)格

不同區(qū)段的結(jié)構(gòu)和路面寬度有所不同，維護(hù)費(fèi)率自然有所不同。因?yàn)榭h鄉(xiāng)道路路面的維護(hù)管理目前仍缺乏統(tǒng)一定額標(biāo)準(zhǔn)，該研究結(jié)合案例所在地區(qū)路面維護(hù)基本價(jià)格（見(jiàn)表1），結(jié)合路面結(jié)構(gòu)形式與路面寬度，換算成為1 km線路路面維護(hù)費(fèi)用，以確定各區(qū)段的維護(hù)資費(fèi)單價(jià)。

表1 案例所在地區(qū)路面維護(hù)基本價(jià)格表（元/m2）

2.2.2 限定超前預(yù)防性維護(hù)年度最低水平

為實(shí)現(xiàn)常態(tài)化超前預(yù)防性維護(hù)的資金可維持性，借鑒地區(qū)專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，案例項(xiàng)目對(duì)規(guī)劃期內(nèi)縣鄉(xiāng)道路各年度的超前預(yù)防性維護(hù)最低水平給予限定，具體見(jiàn)表2所示。

表2 超前預(yù)防性維護(hù)的年度最低實(shí)施水平

2.2.3 優(yōu)先維護(hù)級(jí)系數(shù)

基于縣鄉(xiāng)路網(wǎng)的維護(hù)優(yōu)先級(jí)排序，獲得相關(guān)路線的優(yōu)先維護(hù)級(jí)系數(shù)，具體見(jiàn)表3所示。

表3 路線的優(yōu)先維護(hù)級(jí)系數(shù)

2.3 縣鄉(xiāng)道路超前預(yù)防性維護(hù)資金規(guī)劃

確定了前述參數(shù)取值標(biāo)準(zhǔn)后，借助計(jì)算機(jī)，根據(jù)公式（3）開(kāi)展維護(hù)資金分配模型計(jì)算。

將確定的年度路段年度維護(hù)需求（見(jiàn)表4）和表2的超前預(yù)防性維護(hù)的年度最低實(shí)施水平帶入模型，按圖1所示的模型求解過(guò)程開(kāi)展解析。整理模型解析結(jié)果，匯總=1的區(qū)段，最終獲得目標(biāo)路網(wǎng)維護(hù)5年規(guī)劃方案。其中2016年度規(guī)劃計(jì)算結(jié)果具體見(jiàn)表5所示。通過(guò)模型解析，2016年度的維護(hù)路段PQI增強(qiáng)值的最大值在260.601，處治區(qū)段平均每千米PQI提升3.86。

表4 路段年度維護(hù)需求表

通過(guò)表5可知，由維護(hù)資金分配模型計(jì)算所得的2016年度維護(hù)規(guī)劃結(jié)果如下：

表5 2016年度維護(hù)規(guī)劃方案

（1）維護(hù)年度規(guī)劃所需資金總額：

而該區(qū)段的年度維護(hù)約束資金為1 141.08萬(wàn)元，規(guī)劃資金總額在約束資金之內(nèi)。

（2）預(yù)防維護(hù)水平狀態(tài)：

1）按公式（1）計(jì)算：

滿足超前預(yù)防性常態(tài)化維護(hù)的最低水平標(biāo)準(zhǔn)。

2）按公式（2）計(jì)算：

顯示2016年度超前預(yù)防性維護(hù)規(guī)劃路段計(jì)5.9 km，而年度維護(hù)規(guī)劃路段總長(zhǎng)是11.494 km，超前預(yù)防性維護(hù)在總規(guī)劃路段中占比51.3%，其超前預(yù)防性維護(hù)屬于較高水平。

按上述計(jì)算，將參數(shù)帶入模型，解析獲得2017年度規(guī)劃計(jì)算結(jié)果，具體見(jiàn)表6所示。2017年度的維護(hù)路段PQI增強(qiáng)值的最大值在275.324，處治區(qū)段平均每千米PQI提升4.07。

表6 2017年度維護(hù)規(guī)劃方案

通過(guò)表6可知，由維護(hù)資金分配模型計(jì)算所得的2017年度維護(hù)規(guī)劃結(jié)果如下：

（1）維護(hù)年度規(guī)劃所需資金總額：

105+45+48.75+67.5+27.653+92.4+257.4+55.17+30+378.662+32.994=1 140.529萬(wàn)元

而該區(qū)段的年度維護(hù)約束資金為1 141.079萬(wàn)元，規(guī)劃資金總額在約束資金之內(nèi)。

（2）預(yù)防維護(hù)水平狀態(tài)：

1）按公式（1）計(jì)算：

滿足超前預(yù)防性常態(tài)化維護(hù)的最低水平標(biāo)準(zhǔn)。

2）按公式（2）計(jì)算：

顯示2017年度超前預(yù)防性維護(hù)規(guī)劃路段計(jì)9.129 km，而年度維護(hù)規(guī)劃路段總長(zhǎng)是14.952 km，超前預(yù)防性維護(hù)在總規(guī)劃路段中占比61%，其超前預(yù)防性維護(hù)屬于較高水平。

綜合前述模型計(jì)算規(guī)劃成果，可以得到下述結(jié)論：

（1）在資金受限條件下，增強(qiáng)縣鄉(xiāng)道路維護(hù)資金的應(yīng)用覆蓋率和效益，通過(guò)維護(hù)資金數(shù)理模型開(kāi)展養(yǎng)護(hù)規(guī)劃，雖然同樣是有限的維護(hù)資金，卻發(fā)揮了較好的維護(hù)使用效益。

（2）有限的維護(hù)資金得到了合理規(guī)劃和分配，對(duì)解決縣鄉(xiāng)道路維護(hù)需求與決策分離、維護(hù)資金應(yīng)用效率低等問(wèn)題，提供解決思路。對(duì)縣鄉(xiāng)道路維護(hù)規(guī)劃的科學(xué)制定和實(shí)施，扭轉(zhuǎn)被動(dòng)矯正性維護(hù)管養(yǎng)模式，有管理應(yīng)用和技術(shù)借鑒意義[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，進(jìn)行了基于模型計(jì)算的縣鄉(xiāng)道路超前預(yù)防性維護(hù)資金規(guī)劃技術(shù)研究。技術(shù)點(diǎn)包括超前預(yù)防性維護(hù)指數(shù)、維護(hù)資金規(guī)劃數(shù)理模型、規(guī)劃方案模型求解過(guò)程。案例縣鄉(xiāng)道路超前預(yù)防性維護(hù)資金規(guī)劃應(yīng)用過(guò)程和模型計(jì)算規(guī)劃成果顯示，將常態(tài)化，中長(zhǎng)時(shí)期，超前預(yù)防性維護(hù)以及資金應(yīng)用模型計(jì)算相結(jié)合，開(kāi)展縣鄉(xiāng)道路中長(zhǎng)時(shí)期路面維護(hù)規(guī)劃，可以使有限的維護(hù)資金得到合理規(guī)劃和分配，增強(qiáng)縣鄉(xiāng)道路維護(hù)資金的應(yīng)用覆蓋率和效益。