高速公路路面养护管理系统决策优化的研究

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1、西南交通大学博士学位论文高速公路路面养护管理系统决策优化的研究姓名：喻翔申请学位级别：博士专业：交通运输规划与管理指导教师：彭其渊20050501西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要路面管理系统(PMS)是一种科学的管理方式和辅助决策工具，能够有效改变传统的经验决策模式，发挥路面资源的最佳效益，保证路面管理决策的系统化、科学化和现代化。作为PMS的一个子系统，路面养护管理系统(PMMS)决策的关键是有效利用养护资金，使路面处于最佳服务水平或产生最大经济效益。随着我国高速公路建设的发展和高速公路网的逐渐形成，高速公路的养护管理问题显得越发突出和重要。由于目前我国尚缺乏统一的高速公路养护

2、技术标准和规范，而且各地的高速公路养护管理模式都有所不同，因此本文的研究对高速公路自身和区域社会经济的可持续发展都具有重要的理论意义，对高速公路主管部门和具体养护部门的管理决策工作有积极的现实意义。本文针对我国高速公路路面养护管理的现状，以省级范围的高速公路网级路面养护管理决策问题为研究对象，在路面使用性能评价和预测的基础上，构建了高速公路网级路面养护管理系统决策优化研究的主要框架，建立了路面养护资金分配优化模型，讨论了模型的求解算法，并结合四川省高速公路养护管理的现状，运用本文提出的方法与模型，进行了网级路面养护管理决策的案例分析。论文研究的两个关键问题是：路面使用性能预测与评价、路面

3、养护管理决策优化。在路面使用性能评价方面，论文提出了一种适用于我国高速公路路面使用性能评价的基于属性评价和客观性权重计算的模糊综合评价方法，将属性综合评价的思路与方法用于属性测度计算，采用向量夹角余弦的客观性权重计算方法，并探讨了权重系数的调整确定原则：在路面使用性能预测方面，论文提出了一种将灰色系统预测模型与马尔可夫概率预测模型相结合的方法，并给出了一种计算转移概率矩阵的简化方法。论文研究的核心内容是高速公路网级路面养护管理系统的决策优化问题，其目标是在一定规划期内制定科学合理的路面养护维修计划和资金分配方案。首先根据各种决策优化方法在该领域的应用情况，构建了网级路第Ⅱ页西南交通大学博

4、士研究生学位论文面养护管理决策优化研究的主要框架；其次，对路面养护管理进行了需求分析和对策分析，提出秘面性能组合状态和组合状态转移概率的概念，研究了组合状态转移概率豹计算确定方法；然后，将“加权偏差平方和最小”的多目标决策问题群排序方法应用于路面养护排序问题，确定路网中线路养护的优先顺序；最后，重点研究了高速公路网级路面养护资金分配优化问题，将动态规划的思想与马尔可夫决策规划的方法结合起来，建立了路面养护资金分配优化的马尔可夫决策规划模型(加DP模型)，建模基本思路是：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把握其变化规律，采用线性目标函数形式描述

5、系统优化条件，用线性规划算法求解MDP模型，实现养护资金分配优化的目标。同时，论文还讨论了Ⅶ)P模型最优解的存在性和采用线性规划方法求解的可行性，对路面养护资金分配优化的财政规划和项目规划闯题两类模型，采用在切割面上求优的线性规划核心算法进行求解，并研究了每一决策阶段养护需求量，决策措施的选择，路面组合状态分布情况三二者问的相互关系。关键词高速公路；路面管理系统：养护管理；决策优化：评价预测；模型西南交通大学博士研究生学位论文第111页AbstractPavementManagementSystem(PMS)isakindofscientificmanagementmodeandatoo

6、lforassistantdecision．ItiSdistinctfromthetraditionaldecisionmodethatdependsonhumanexperience．SoPMSisofbenefittOthesystematism，scientificityandmodernizationofthepavementmanagementdecision，andgoodformakingbestriseofthepavementresource．PavementMaintenanceManagementSystem(PMMs)isoneofthesubsystemsofP

7、MS．nekeyofthePMMSistomakegooduseofmaintenancefundsinordertokeeppavementstayonthebestservicelevelandgainbesteconomicbenefits．WiththedevelopmentofexpresswayconstructionandthegradualformationofexpresswaynetworkinChina,the