张海
中公高科养护科技股份有限公司 北京 100095
摘要：本文首先对公路路面养护经济性分析的必要性进行了简要的介绍，然后分析了提高公路路面养护经济性的措施，最后介绍了公路路面养护决策优化的方法，并提出了公路路面养护决策优化的分析与反思，希望可以给相关人士提供一定的借鉴。
关键词:公路路面养护；经济性；决策优化
引言
随着我国加快社会基础设施投资政策的实施，公路建设正以前所未有的速度发展。随着使用年限和里程的不断增加，许多公路已出现车辙、龟裂、坑槽等病害，路面使用性能及服务能力逐渐降低。为了使路面保持一定的服务水平，必须进行定期的大、中修养护，不断地投入养护资金。一个成功的路面养护技术决策分析模型，不仅要对路面状况具有很强的敏感性，而且能够很好地反映路面状况。
1公路路面养护经济性分析的必要性
据相关调查研究发现，目前因为资金不到位，公路路面养护工作存在一定的局限性，再加之有关部门的拨款也难以落实，使得公路路面养护工作人员开始重视路面养护的经济性与高效性。公路路面养护的费用主要包括两个部分，分别是:道路费用与用户费用。目前而言,我国公路管理中，因为用户费用的计算非常复杂，难以有效的将计算结构反应到有关部门，在优化当前的公路路面养护管理费用体系前，重点考虑道路费用，也就是道路建设初期以及后期所产生的费用。在公路建设后期的费用中还包括:道路的养护费、日常维修费等，这些都是公路路面养成本的重要构成。要想保证公路路面的质量,一定要不断提高路面养护的经济性。
2 公路路面养护养护决策优化方法
2.1系统决策方法
按照复杂系统理论，随机性和模糊性是复杂系统不确定性的两种主要表现形式，因而复杂系统的决策往往是一个多目标、多层次、多阶段的系统优化决策过程，所涉及到的决策目标、约束条件和对象属性之间的联系也十分复杂。在系统决策优化的过程中，一般所遵循的基本原则主要有最优化原则、系统原则、信息准全原则、可行性原则和集团决策原则等，其中最优化原则是决策最主要的原则。但在实际应用过程中，很多问题不存在最优解，或无法求出最优解，因此需要按照“满意优化”的基本原则，找出满意解、可行解甚至非劣解。系统决策优化所采用的方法主要有系统效能分析法、矩阵相乘法、层次分析法、数据包络分析等。
2.2网级优化方法
一般来说，网级优化方法是以一定规模的路网作为研究的对象，在一定的资金与资源的约束下，寻找最佳的资金分配方案与路面养护策略，从而实现路面性能最优化;或者在市政道路路面使用性能最优化以及一定的资源制约下，寻找最佳的路面优化策略，从而实现费用的最低化。网级决策主要涉及养护策略、养护时机以及养护路面三个决策变量，若要对这三个变量同时进行考虑，必将是一个很大的规划问题。面对这么庞大的规划问题，若应用线性规划方式，特别是整数规划方式求解，必然会耗费许多时间，而且有时难以求解。所以，寻求优化算法是解决大规模路网问题的重要途径。
2.3进化算法
应用数学规划方法能够很好的解决路网规模较小的道路路面优化问题，但对于路网规模较大的市政道路，即便运用最新的整数规划技术以及最快的计算机技术也很难切实提高计算的速度，计算速度成为在路面养护决策中推广数学规划方法的主要制约因素。若应用近似优化方法替代传统的解法，往往不能取得理想的优化效果。所以，需要应用一个快速、有效的算法来解决这一问题。进化算法通常应用”并行搜索”技术来加快搜索的过程，并且在“全局性搜索”的基础上确保取得优化结果。
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2.4养护对策分析与选择
公路路面养护维修对策的选择，主要根据路面使用性能的现状、交通量大小、道路在路网中的地位作用，结合专家经验和相关经济、政策等因素综合分析确定的。我国《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ073.2-2001），《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）和《高速公路养护管理手册》中，均对各级公路沥青路面和水泥混凝土路面的养护对策进行了类型划分。其中日常养护维修和小修主要进行预防性养护，中修是以修复路面的功能性能和结构性能为主，大修主要以恢复路面结构承载力为目标。根据网级路面养护管理决策的需要，论文针对沥青路面选择了日常养护与小修、中修罩面、中修加铺抗滑层、大修重建、大修补强等5项具体养护措施；针对水泥混凝土路面选择了日常养护与局部修补、中修罩面或加铺、中修加铺抗滑层、大修等 4 项具体养护措施。
2.5公路路面养护资金分配优化模型的建立
公路路面养护资金分配问题，属于一种多阶段资源分配问题，在具体应用时根据目标函数和约束条件的不同，又有财政规划和项目规划两类问题。基于以上分析研究，本文将动态规划的思想与马尔可夫决策规划的方法结合起来，针对省级范围的公路路面养护管理决策问题，建立网级路面养护资金分配优化的马尔可夫决策规划模型（MDP模型）。建模的基本思路是：将路面使用性能的发展变化视为一个多阶段动态随机过程，用路面性能组合状态的转移概率来把握其变化规律，采用线性目标函数形式来描述系统优化条件，用线性规划的算法求解MDP模型，以实现养护资金分配优化的目标。
3 公路路面养护决策优化分析与反思
（1）公路路面养护决策优化是个十分复杂的问题，在建立模型的时候通常会设计到诸多指标参数与诸多因素等，这也致使优化模型的求解过程极为复杂，进而提高了最优方案制定的难度。就理论计算分析而言，现在还没有非常科学的算法来应对大规模线性规划问题与大规模马尔科夫决策规划问题，还需要相关工作人员不断的努力去寻找新的算法与新的思路。就实际路面养护决策需要而言，越来越多的道路网规模给模型的求解与问题的研究等带来了很大的问题，所以，未来的工作重点应该是大规模决策算法的研究与改进，确保算法的有效性与科学性，从而使得实际问题解决的需要得以满足;(2)就当前情况而言,公路养护管理系统决策优化仍然处于不断发展的使其，我国对于公路路面养护决策优化的研究仍然处于改革阶段，在许多方面的研究还不够完善，不同的路面养护管理模式与系统会对养护决策产生很大的影响，所以，在公路路面养护决策优化中需要予以重视;(3)在开展公路路面养护管理系统决策优化研究的过程之中，需要对公路路面基础数据的统计与检测进行格外的注意，其是养护决策制定的重要基础与前提。通过一系列的调查研究发现，如果可以把公路路面病害的快速自动检测和养护决策、路面评价等结合起来，可以使得路面养护管理的水平得以很大的提高,能有效发挥公路网的养护效益，充分体现市政道路的社会性与公益性。
4 结语
随着我国经济的快速发展,运输行业也得到了快速的发展,而公路作为运输行业重要的通行道路,其质量的好坏将直接决定了运输行业的发展,也间接的影响到人们的日常生活。而关于对公路路面的养护工作我国仍处于初级阶段,因此相关部门应加大对公路路面养护工作的重视。
参考文献:
[1]李园园，李果高速公路路面养护经济分析以及养护决策优化研究[J]科技视界，2015(32):296-297.
[2]邹培国.路面养护决策优化技术研究[J].中国公路学报,2010(2):3-5.
[3]陈蕊姗.高速公路路面养护管理系统决策优化的研究[J].科技与企业,2013(11):15-16.
[4]张敏江，张丽萍等.路面使用性能灰色理论建模方法[J].吉林大学学报（工学版），2012，32（3）：82-85.
[5]李志刚，邓学钧，顾锋.高速公路沥青路面性能综合评价模型的探讨[J].东南大学学报（自然科学版），2011，3（4）：129-131.
论文作者:张海
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
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