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路网养护规划与决策技术研究

时间:2016-12-12 访问人数:

 

截至2013年年末全国公路总里程达435.62万公里,高速公路通车里程达10.44万公里,国家公路网总体更趋完善,公路养护压力随之日益增加。如何科学、有序、合理地对路网进行养护是公路养护管理和科技人员亟待解决的问题之一。尤其是在养护资金的争取与计划统筹安排、养护决策的科学性与透明度、提高养护资金的使用效率等方面,是我们面临的现实问题。

一.路网养护规划与决策思路

路网养护规划与决策需要综合考虑并依据路况水平及变化趋势、社会与服务要求、养护历史、病害原因、投资效益等核心因素,制定养护对策、测算资金总体需求,根据资金来源将可用养护资金再进行科学分配,并据此明确养护时间、养护路段、养护措施、养护资金及预期达到的养护效果,形成总体养护规划。

1、首先对路网现状进行深入调查与分析,理清历年养护措施、养护资金投入、多年养护后现有路面结构,掌握路网使用现状、主要病害特征与类型,以养护规范和养护目标为基础,制定适合路网的评价标准,深入评价路面性能现状。

2、结合路网现状,分析路网内各条道路的重要性和养护需求,运用多影响因素综合评价方法,建立各条道路在路网中的养护优先顺序。

3、分析道路性能衰减规律、影响因素和道路性能预测模型优劣,建立适合路网的专项路段(新建)和不同养护措施路段的性能预测模型,以每公里为单位进行参数自动调整和多年预测。

4、结合道路实际状况、养护要求、既往研究成果等,建立适合路网的养护决策体系。

5、通过评价分析既往不同养护措施的效果、费用效益比,确定适合路网的养护措施建议及适用范围。

6、根据路网内不同道路现状和病害特点,分析路面病害原因,结合路面结构强度状况和养护历史,分析适用于不同道路的养护对策

7、从资金分配、国检要求、养护实施对交通的影响等因素考虑,统筹安排所辖路网网级规划,通过多种养护方案的全寿命周期分析,最终提出未来规划期限内具体养护规划实施方案,包括养护路段、养护措施、养护时间和养护资金安排。

二.路网养护规划与决策难点

科学合理地制定养护规划是一项系统和庞杂繁复的工作,是专家决策与数据辅助决策的融合,在实际项目实施过程中,路网养护规划与决策技术的有关难点问题如下:

1.基础资料的翔实、准确与信息化

基础资料的翔实与准确是科学合理制定路网养护规划的前提,需要收集的基础资料繁多,包括路网信息、路网内各条道路建设历史(路面结构、构造物信息、原材料、施工数据等)、环境数据(气候数据、交通量、轴载谱等)、养护历史(养护时间、养护路段、养护措施、养护资金、施工数据等)、历年路况检测数据(破损、车辙、平整度、抗滑性能、强度等)以及其他数据(取芯、雷达、室内试验、材料性能衰变状况等),同时需要实现信息化的管理、查询与显示。

2.路网内道路养护时序确定方法

科学合理地确定养护时序是养护规划中需要考虑的重要因素。需要对道路状况、社会需求与服务水平、养护历史与周期等进行优先排序,通常考虑的因素包括公路等级、路龄、交通量和路面状况等,通过授予不同的影响因素不同的权重,计算出不同道路的需求指数,并根据需求指数的大小得出路网内不同道路的养护时序。

3.道路性能及病害发展趋势预测

道路性能及发展趋势预测的准确性是实现决策科学合理的基础因素之一,进行准确预测的前提是多年准确数据的积累。国内外目前产生了多种预测方法和模型,如线性模型、负指数模型、S型模型、修正S型模型、双参数模型等,由于路面状况发展趋势受不同道路的结构条件、环境因素和交通量影响,需要根据不同道路、不同性能指标的总体发展趋势选择不同的预测模型。同时在整条道路的模型参数的确定上,可根据实际情况采用单一的模型参数或分段对模型参数进行调整。

4.不同养护措施的使用效果、性能变化趋势及投资效益分析

科学合理地确定养护措施是养护规划的核心要素之一。需要根据路网养护实践、新技术的应用情况,分析不同措施的使用效果、性能变化趋势,制定适合路网的养护措施库,并进行技术经济比较,计算其费用效益比,明确不同措施的投资效益和适用范围,明确不同路况适宜采用的养护措施和单位费用。

5.养护对策的制定

路况数据是“表”是“果”,材料变化是其“根”,在进行养护规划之前,需要在路况数据分析与预测、交通量数据、环境状况的基础上,通过现场验证、补充取芯、试验和雷达检测等方式,研究材料性能和内部状况的衰变情况,结合专家经验与专家判断,摸清路网内道路的主要病害类型、病害原因、发展趋势和影响因素,进行有针对性的评价,分析其“里” 找到其“因”,并在此基础上确定有针对性的养护对策。

6.养护决策体系的制定

养护决策体系的确定是影响养护规划的核心因素,不同的养护决策体系、决策方法和要求会带来差异巨大的结果。

养护决策的目标是确定养护路段、养护时间和养护措施。

目前常用的决策方法是经验决策法或专家决策法,即对一些常规性、大量发生的养护情况,根据经验选择一种有效的养护方案、确定养护路段。这种方法的优点是决策简单,缺点是缺乏科学根据、主观性强、系统性弱。

科学的路面决策多采用路况数据分析与工程(专家)经验判断相结合的方法。近年来大量工程经济分析方法用于养护决策分析,包括决策树、排序法和部分数学规划方法。国内目前多采用决策树法和排序法或两者结合的方法。针对不同的路网状况,需针对其最主要的病害和不同的养护目标确定有针对性的评价指标和决策体系,结合性能预测、养护对策确定养护路段、养护时间及养护措施,并据此计算养护需求和养护资金测算。

路网养护规划与项目级养护规划是互为依存互为基础的关系,项目级养护规划是路网养护规划的基础,路网养护需求建立在项目级养护规划的基础之上。路网规划用于指导项目级养护规划,同时综合各种因素后将有限的养护资金分配到具体的项目上。完全脱离项目级养护规划的路网养护规划将在实践过程中带来较大的误差,从而影响路网规划的准确性和可靠性。在实践中,需视具体情况和要求予以适当深化,使路网规划与项目级养护规划得到有效融合和衔接。