公路预防性养护最优化决策与分析

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1、长安大学硕上学位论文含的LTPP最具有代表性。在SHRP期间，利用国家路面性能数据库(NPPDB)已获得的数据，进行了若干初步数据分析工作，针对LTPP的各方面目标开展，如：评价现有设计方法，改进路面维修策略和新建路面的设计过程，确定荷载、环境、材料特性及其变异性、施工质量和养护水平对路面性能的影响，确定设计中的某些要点内容对路面性能的影响。SHRP还对今后的数据分析研究提出若干目标【4】：1．开发可用于设计程序、路面管理和敏感性分析的路面损坏预测模型；2．用数据对现有力学经验模型进行标定；3．研究路面各层刚度与路表断面的季节性变化：

2、4．开发全面的性能预测和策略选择工具；5．以上面模型为基础，引入路面寿命周期内的养护维修策略分析、可靠性设计概念和经济分析，完善路面设计、养护策略选择工具。尽管国外已形成了较为完善的高速公路路面管理系统，但这些系统都是根据本国公路结构形式，材料性质和地理环境条件等建立起来的。其性能评价指标和方法不适合我国高速公路路面结构和行车特点，其采用的路面养护决策也与我国的实际情况有差别。1．2．2国内研究现状及存在的问题我国对路面养护管理系统的研究始于1984年。1985年交通部在辽宁引进了英国的沥青路面养护管理系统，1987年湖南省开发了适合

3、该地区的路面养护系统，而后，北京、广东、河北、山东、河南、云南和江西等省市的公路部门相继建立了省市级或地区级沥青路面养护管理系统。“七五"、“八五"期间，我国在引进、消化的基础上，建立了我国的路面管理系统CPMS(ChinaPavementManagementSystem)，并且其理论水平已接近或达到发达国家的水平【5，6l。高等级公路路面养护管理系统的核心问题是路面的养护决策优化，通过建立路面使用性能的评价模型，对所采集的路面检测基础数据进行分析评价，按照路面养护维修列策模型、费用模型确定养护维修方案，然后依据路面使用性能、政策要求

4、、资金约束等因素对路网内各项目进行排序，确定最优方案，为公路养护管理部门提供决策支持。因此，高等级公路养护管理系统的建立和实施，对减少和延缓各种设施的损坏，充分发挥和利用各种设施的功能，维护和提高公路的服务水平，以及合理分配养护和进行科学狭策，具有重要意义。国内从20世纪90年代后期随着高速公路的发展，已有人对高速公路的养护性能评3第一章绪论价和预测进行过研究，但对高速公路的养护决策研究较少。决策是一种系统的方法或过程，它通过对系统当前所处状态的评估和未来发展的分析，判断、选择恰当的系统对策，以最大限度地满足系统的要求。对于路面管理系

5、统来讲，需要决策的是路面养护、大中修和改建的策略、计划和资金分配。有效的决策可以合理分配有限养护资金等资源，确定最佳养护对策和实施时间的过程。为了提高高速公路养护管理水平，使有限的养护资金发挥最大的经济效益，江西省交通科研院、江西公路开发总公司和长安大学合作开发了专门针对高速公路沥青路面养护的管理系统一高速公路养护管理系统，简称HPMS；蒋红妍，戴经梁等提出了基于智能决策支持系统IDSS的高速公路路面养护管理系统【7】；潘玉利等提出了专家系统在路面养护管理中的应用研究【8】：郑渊等提出了基于GIS的高速公路养护管理系统设计方法【91。

6、长期以来，我国公路部门对路面的养护一直是处于被动的位置，一般都是路面破坏比较严重时才临时采取相应的措施，没有真正建立起预防性养护的理念，往往错过最佳养护时机。路面使用性能指标数据的采集也大都是被动的收集，很多都是出于应付上级部门的检查，没有真正建立起相关的数据库系统。我国早在80年代就在《公路养护技术规范》中提出了评价体系和标准，而这个评价体系是建立在普通公路数据的基础上，无法有效的对路面使用性能进行评价、预测和决策研究。路面性能预测问题，预测模型和方法繁多，相对数据不足如何选取预测模型与方法的办法不多，建立的预测模型移植性差，局限性

7、强，这些对路面养护决策的制定很不利，因此传统的高速公路路面养护决策是高速公路养护决策者是根据以往工作的经验进行决策，选择养护方案，即对一些常规性的、经常大量发生的养护情况，根据经验选择一种有效的路面养护方案，同时根据方案实施的情况为以后类似问题的决策提供参照依据，这种方法缺乏科学根据，主观性太强。目前我国部分省市还实行的是路面管理系统(cpms2001)，它的决策结果没有充分考虑当地的实际情况，而且cpms2001得到的养护计划与实际需要的养护计划又有较大的误差。’1．3国内外高速公路发展情况高速公路是上世纪20年代兴起的一种完全‘快

8、速、通过能力大的新型交通手段。世界各国的高速公路没有统一的标准，命名也不尽相同。美国、加拿大、澳大利亚把高速公路命名为freeway，德国命名为autobahn，法国命名为autoroute，英国命名为motorway。