關(guān)鍵詞： 張亮 黃曉明 金志強(qiáng) 蔣磊 1　概述    建立水泥混凝土路面管理系統(tǒng)的一個主要目的，是提供有關(guān)最佳養(yǎng)護(hù)和改建對策和最佳資金分配方案的 分析 ，以便決策者選擇最 經(jīng)濟(jì) 合理的方案，合理地分配和使用有限的資金。因此，進(jìn)行項目排序、方案優(yōu)化和輔助決策是路面管理系統(tǒng)的核心組成部分。 

 

路面管理系統(tǒng)包括項目級和網(wǎng)級兩個層次。對于項目級路面管理系統(tǒng)而言，決策與優(yōu)化指在進(jìn)行 科學(xué) 的路面的使用性能和結(jié)構(gòu)狀況評價后，根據(jù)其結(jié)果確定是否需要修復(fù)或改建，何時進(jìn)行改建，應(yīng)采取何種修復(fù)或改建對策。而對于網(wǎng)級系統(tǒng)，須考慮網(wǎng)內(nèi)所有路段，根據(jù)各路段的使用狀態(tài)和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，以及各路段在路網(wǎng)中的地位，作出科學(xué)、合理的決策。因此，不同于項目級決策，它在分析中要著重考慮項目間的平衡和資金限制 問題 。為此，要用排序和優(yōu)化以幫助作出管理決策。排序和優(yōu)化方法可分為以下幾種類型：

 

(1)根據(jù)路面的使用性能參數(shù)進(jìn)行排序，例如現(xiàn)時服務(wù)能力指數(shù)(PSI)、路面狀況指數(shù)(PCI)等。這類方法以客觀路況進(jìn)行分等，使用迅速簡便，但所得的結(jié)果可能遠(yuǎn)非最優(yōu)。

 

(2)根據(jù)經(jīng)濟(jì)分析參數(shù)進(jìn)行排序，例如凈現(xiàn)值、效益-費(fèi)用比、內(nèi)部回收率等。這類方法比較簡便、分析結(jié)果較接近于最優(yōu)。

(3)利用線性規(guī)劃和整數(shù)規(guī)劃模型，按總費(fèi)用最小或效益最大進(jìn)行優(yōu)化。此種方法較復(fù)雜，但可以得到最優(yōu)結(jié)果。

 

(4)利用動態(tài)決策模型，按總費(fèi)用最小進(jìn)行優(yōu)化。2　決策與優(yōu)化方法   水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)的決策與優(yōu)化是建立在使用性能評價和結(jié)構(gòu)狀況評價的基礎(chǔ)上。通過路面使用性能評價和結(jié)構(gòu)狀況的評價，可以了解各路段路面的服務(wù)水平和結(jié)構(gòu)狀況，知道哪些路面需要采取養(yǎng)護(hù)和改建措施。對于需要采取措施的項目，則要進(jìn)一步為之選擇合適的養(yǎng)護(hù)和改建對策，以便估算所須費(fèi)用，并進(jìn)而依據(jù)效益和投資可能性篩選項目和編制計劃。 

 

養(yǎng)護(hù)和改建對策的合理選擇，主要考慮三個方面：第一方面是路面的現(xiàn)狀，即各項使用性能滿足的程度，要依據(jù)不適應(yīng)的方面和程度選擇相應(yīng)的對策。第二方面是今后需要改善的程度， 交通 量大或 發(fā)展 快的路段，顯然要采取較重的措施。第三方面是效益和經(jīng)濟(jì)性，不能僅僅考慮一項對策，而應(yīng)比較分析期內(nèi)各可能對策方案的經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)此選擇最佳方案。��

 

2.1　備選方案

 

各地區(qū)養(yǎng)護(hù)部門在長期的路面養(yǎng)護(hù)工作過程中積累了大量的經(jīng)驗，都有一套適應(yīng)當(dāng)?shù)?自然 條件(氣候、土質(zhì)、料源)及施工水平和習(xí)慣的路面養(yǎng)護(hù)和改建措施。因而，可以收集和調(diào)查這些習(xí)用的措施，并邀請有經(jīng)驗的養(yǎng)護(hù)工程師，征詢他們對這些措施的使用效果的評論意見。在此基礎(chǔ)上，通過歸類、舍棄和增添等分析。制訂出一套更為簡明而合理的典型備選對策，供系統(tǒng)分析和抉擇。

 

根據(jù)句容市公路管理處的養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗， 總結(jié) 各種損壞類型采用的小修保養(yǎng)和中修措施，列于表1。   小修保養(yǎng)和中修措施選擇表 1    損壞類型      措施       不修      裂縫 

 

填封       接縫 

 

填封       深修補(bǔ)      全厚 

 

修補(bǔ)       換板      板底 

 

灌漿       磨平 

 

板面       抬高 

 

板面        縱、橫、斜向裂縫      L      LMH      H      H      交叉裂縫和破碎板      LH      板角斷裂      L      LMH      MH      MH      唧泥      √      √      √      錯臺      H      LM      LM       接縫破碎      L      LM      LMH      MH      MH      紋裂、網(wǎng)裂和起皮      L      MH      H      坑洞      √      修補(bǔ)損壞      L      M      MH      H      H      注：表中 L-輕微；M-中等；H-嚴(yán)重?fù)p壞。�お�    這里需要指出的是，這些備選對策并不是在養(yǎng)護(hù)計劃中一定要具體實施的措施，而是在網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)中供資源和選擇項目時進(jìn)行分析用的可考慮的典型對策。 ��

 

對于使用性能很低、結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重的路段，應(yīng)考慮大修或改造。一般方案可選擇：①瀝青混凝土罩面；②敲碎板塊，碾壓整平，若強(qiáng)度不夠則作為基層，再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計路面厚度；③敲碎板塊，碾壓整平，若強(qiáng)度足夠則用瀝青混凝土罩面。

 

2.2　方案的經(jīng)濟(jì)分析

無論是網(wǎng)級還是項目級路面管理系統(tǒng)，都需要 應(yīng)用 工程經(jīng)濟(jì)原理，分析每一個項目或每一個對策方案所的各項費(fèi)用，并將它同其它項目或?qū)Σ叻桨杆�需的費(fèi)用作比較。

 

一般可用于方案比較的經(jīng)濟(jì)分析方法有；

 

(1)現(xiàn)值法；

(2)年費(fèi)用法；

 

(3)收益率法；

 

(4)效益-費(fèi)用比法；

 

(5)費(fèi)用-效果法等。

 

前三種方法屬于貼現(xiàn)現(xiàn)金流量分析法，是比較常用的方法。

 

2.3　決策及其優(yōu)化準(zhǔn)則

 

 

水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2的規(guī)定。    水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表 2    評件指數(shù)      單位      高速、一級公路      其它等級公路       平整

 

度       平整度儀 (σ)       mm      2.5      3.5       三米直尺 (h)       5      8       路面狀況指數(shù) PCI       60分以上      50分以上       抗滑系數(shù)      0.30      0.40          根據(jù)對現(xiàn)有路面質(zhì)量的評價及預(yù)測結(jié)果的分析，以及對公路性質(zhì)、等級和交通量等因素的考慮，并結(jié)合當(dāng)?shù)丶夹g(shù)水平、地理區(qū)域特點 (氣候、土質(zhì)特點等)、及實際交通量增長情況，合理提出、安排大、中、小修及常規(guī)養(yǎng)護(hù)的對策和先后順序，為該路段制定一個短期和中長期養(yǎng)護(hù)的日程安排表。�ァ○B(yǎng)護(hù)對策應(yīng)符合下列要求：

 

(1)路面綜合評定指標(biāo)(SI)為優(yōu)、良，壞板率在5%以下的路段，宜以日常養(yǎng)護(hù)為主，局部修補(bǔ)一些對行車安全有 影響 的板塊；

 

(2)路面綜合評定指標(biāo)(SI)為優(yōu)、良，壞板率在5%～15%的路段，除按正常的程序進(jìn)行保養(yǎng)維修外，宜安排大中修進(jìn)行處治；

 

(3)路面綜合評定指標(biāo)(SI)為中、差，壞板率在15%～50%的路段，必須安排大中修進(jìn)行處治；�ァ�(4)壞板率在50%以上的路段，必須進(jìn)行改善。

 

優(yōu)先順序的主要考慮原則為：

 

(1)路線行政等級高的先于路線行政等級低的；

 

(2)路面使用質(zhì)量差的先于路面使用質(zhì)量好的；

(3)在相同條件下，以壞板率大者為先。

 

依據(jù)以上原則 ，經(jīng)綜合考慮后選定優(yōu)先順序。

 

同時，針對某一路段的某種程度的損壞狀況，按以往養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗 ，公路局可能有多種養(yǎng)護(hù)對策，因而必須通過經(jīng)濟(jì)分析，在一定資金條件下使得凈效益最大，從而確定最佳養(yǎng)護(hù)方案。

 

按使用性能排序所得到的優(yōu)化順序，雖能反映出各項目需采取改建措施的迫切性，但并不能保證其優(yōu)化結(jié)果，還必須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的定量分析，以選擇經(jīng)濟(jì)合理的最佳養(yǎng)護(hù)和改建方案。�お�    3　水泥路面決策與優(yōu)化的 計算 機(jī)實現(xiàn)  �お�    在本系統(tǒng)開發(fā)初期，考慮今后跟網(wǎng)級路面管理系統(tǒng)的連接及和其它子系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，并且根據(jù)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫管理的計算機(jī)語言的 發(fā)展 趨勢，我們選擇 Microsoft公司的Foxpro for windows(2.5b)作為數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在總體設(shè)計過程中，充分發(fā)揮Foxpro在數(shù)據(jù)庫管理方面的特殊優(yōu)越性，一改以往將數(shù)據(jù)管理與運(yùn)行程序相分離后而造成兩者界面的不完整性，將Foxpro作為主體，而將C++語言程序作為動態(tài)程序庫，通過Foxpro的API(application programinterface)接口將其動態(tài)與Foxpro連接，從而使整個系統(tǒng)顯得結(jié)合靈活、功能齊全。

3.1　數(shù)據(jù)庫的功能實現(xiàn)

 

在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫時，考慮到各個子系統(tǒng)所用的數(shù)據(jù)有一定的重疊性，故建立一個統(tǒng)一、公用的數(shù)據(jù)庫，其容納了水泥混凝土路面所有的數(shù)據(jù)。各子系統(tǒng)運(yùn)行時，可從總庫中拷貝相應(yīng)的數(shù)據(jù)，形成自己的數(shù)據(jù)庫，退出系統(tǒng)時再將其寫回公用數(shù)據(jù)庫。路面管理系統(tǒng)的源數(shù)據(jù)種類繁多，故根據(jù)數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系將其分別組成幾個文件，分別如下：

 

(1)路面基本文件：指路段名、路段編號、設(shè)計單位、施工單位、施工時間、全段總長等。

 

(2)設(shè)計文件：包括設(shè)計軸載、 交通 量增長率、設(shè)計年限、道路等級、幾何數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)的材料、厚度等。

 

(3)養(yǎng)護(hù) 歷史 ：指以往養(yǎng)護(hù)工作的歷史。

 

(4) 路面狀況文件：包括損壞狀況數(shù)據(jù)、彎沉、平整度、磨擦系數(shù)。

 

所有數(shù)據(jù)的輸入均采用數(shù)據(jù)屏幕輸入、編碼輸入、自動生成數(shù)據(jù)文件，并提供修改、刪除、添加、搜索等功能，同時保證生成的數(shù)據(jù)文件與程序完全脫離，便確保了程序的獨(dú)立性。

 

3.2　動態(tài)庫的實現(xiàn)

 

在實現(xiàn)評價、 分析 、預(yù)測、決策優(yōu)化等 應(yīng)用 模塊時，考慮到系統(tǒng)的后續(xù)開發(fā)功能，將生成的評價、決策都生成規(guī)范文件，保證程序端口友好，同時也提供給其它應(yīng)用模塊作為初始數(shù)據(jù)。

 

考慮到路面管理系統(tǒng)的使用者可能對評價原理、決策 方法 不甚了解，因此，系統(tǒng)提供了兩種應(yīng)用模塊。①專家級(Expert)，提供給有關(guān)專業(yè)分析人員，可根據(jù)不同條件，選擇不同的評價規(guī)則、預(yù)測模型、 經(jīng)濟(jì) 分析模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較處理。②普通級(Common)提供給對數(shù)據(jù)分析不甚了解的人員，在選定當(dāng)前最可靠的評價、預(yù)測、決策優(yōu)化方法后，自動處理數(shù)據(jù)，生成報表。

 

在輸出結(jié)果中含有路況圖顯示、評價結(jié)果、養(yǎng)護(hù)決策排序、投資分配等。

 

 

以上采用標(biāo)準(zhǔn)C語言編譯器Watcom 10.0(C、C++)編譯，加上foxpro的API庫連接，生成Windows資源文件，最后產(chǎn)生動態(tài)連接庫文件.FLL。

 4　應(yīng)用實例

在 104國道江蘇段的路況評定后，鑒于路面狀況指數(shù)、壞板率遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，江蘇省公路局決定對于破損嚴(yán)重的板塊，根據(jù)其斷裂形式進(jìn)行修補(bǔ)或重澆，進(jìn)行全厚式修補(bǔ)；對局部破損十分嚴(yán)重的段落，應(yīng)采用重新加鋪的方法。路面類型及方案     工程項目      原水泥混凝土路面       方案 1.1

 

水泥混凝土加鋪

 

(24cm)       方案 1.2

 

鋼纖維混凝土

 

(14cm)       方案 2

 

舊板修復(fù)       方案 3       方案 4        中粒式瀝青混凝土 4cm       28      中粒式瀝青混凝土 5cm       35      二灰碎石 15cm       24      水泥混凝土 24cm       108      鋼纖維混凝土 14cm       75      150      連續(xù)配筋路面 20cm       90       舊混凝土板處理      10      10      10      10      10       造價合計 (萬元/km)       53.1      38.25      38.25      43.65      45.0          注： 1.假定混凝土路面的斷板率為50%；

 

2.假定車道寬4.5m。      經(jīng)過仔細(xì)分析后，大致選定四種方案： 

 

(1)舊水泥混凝土路面上加鋪普通水泥混凝土；

 

(2)對舊水泥混凝土路面斷板逐塊修補(bǔ)；

 

(3)舊水泥混凝土路面上，加鋪15cm二灰碎石、4+5cm中粒式瀝青混凝土面層；

 

(4)舊水泥混凝土路面上，加鋪20cm連續(xù)配筋混凝土路面。

 

 5　結(jié)論     (1)本文對 目前 水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)決策與優(yōu)化的 問題 提出了一套較完整的解決辦法。

 

(2)在路面養(yǎng)護(hù)與決策過程中，根據(jù)現(xiàn)行最新規(guī)范《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073-96)，采用最新養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

 

(3)在建立和使用數(shù)據(jù)庫時，采用公共數(shù)據(jù)庫概念，各子系統(tǒng)采用拷貝建立各自數(shù)據(jù)庫的方法，使系統(tǒng)具有完整、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的優(yōu)點。

 

(4)在程序編制上，采用Foxpro 對各種數(shù)據(jù)、報表進(jìn)行操作處理，方便可行；并采用WatcomC(C++)10.0編譯源程序，實現(xiàn)動態(tài)庫的連接，使管理系統(tǒng)方便靈活。