道路路面修復(fù)和養(yǎng)護(hù)優(yōu)化程序設(shè)計(jì)

1、道路路面修復(fù)和養(yǎng)護(hù)優(yōu)化程序設(shè)計(jì)1建立比較方案和政策的基本方法公路機(jī)構(gòu)使幾種基本方法建立公路修復(fù)和養(yǎng)護(hù)的比較方案和政策，包括如一、預(yù)測遠(yuǎn)景國標(biāo)的重要方法，如：a 公路網(wǎng)里程的最大量或百分?jǐn)?shù)（在最小服務(wù)性能設(shè)計(jì)之上）b 公路加權(quán)平均服務(wù)性能c 測定所有修復(fù)公路的最佳服務(wù)性能水平或最大使用費(fèi)用的有效值。二、確立一系列驗(yàn)證的修復(fù)和比較方案。此法在 1中的關(guān)鍵方法中起補(bǔ)充作 用或成其一部分。三、由于政略和社會(huì)效益，規(guī)定一些限制類型的比較方案。例如：有效資金 內(nèi)僅依薄面或表面處置來達(dá)到最大作用次數(shù)。這種關(guān)鍵方法，同一系列證實(shí)修復(fù)和養(yǎng)護(hù)的可選方案，在優(yōu)化程序設(shè)計(jì)中不 斷闡述成組盛開菜式。充分使用有用資金的條

2、件下，僅有法兒將帶來效益最好或 最少費(fèi)用。在城市道路，圖形1已顯示：修復(fù)的最小總費(fèi)用的最佳 PSI水準(zhǔn)值總 在2.0-2.5之間。由于城較低速度增長，鄉(xiāng)村郊區(qū)公路或公路網(wǎng)的最佳 PSI水準(zhǔn) 值建議為大概3.0處。如圖形19.1中所示狀況，在低PSI水準(zhǔn)值處它們在費(fèi)用 上突變上升，正如我們所預(yù)料，在水準(zhǔn)值處有更高費(fèi)用。這是由于修復(fù)的額外的 結(jié)構(gòu)費(fèi)不為保存的汽車行車費(fèi)所抵消。規(guī)定的或證明的一系列修復(fù)或養(yǎng)護(hù)的比較方案為定期的現(xiàn)代化制定條款。這樣的現(xiàn)代化包括降低比較方案其中很明顯的使用費(fèi)用，同時(shí)增加其它實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的新經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果。為社會(huì)、政略規(guī)定的比較方案的政策定向方法一定通過某些公路使用所實(shí)踐 的

3、。通常，這將是一定類型的路面，或關(guān)健比較方案中象薄罩面與表面處置來覆 蓋最大量的里程數(shù)，這種方法的限制在于包括從經(jīng)濟(jì)點(diǎn)比基金相當(dāng)少的最佳使 用。（圖見所附）2選擇項(xiàng)目期限修復(fù)改良的期限并不是必要同循環(huán)壽命經(jīng)濟(jì)性的提高相同。實(shí)際上，由于后 者包括20年或更多年項(xiàng)目期限將變得很短。當(dāng)然，養(yǎng)護(hù)期限通常僅1到5年。故問題就成為一個(gè)既有理論又實(shí)用的修復(fù)期限。它將是一年又一年到多年的 項(xiàng)目。在前的是方便的，但不能是認(rèn)為修復(fù)比較方案作用的期。這樣，側(cè)時(shí)從優(yōu) 選中分離出來。下列修復(fù)項(xiàng)目期限的引導(dǎo)被認(rèn)為可行同時(shí)在實(shí)踐中得到本質(zhì)可受之處。3優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的基本功能路面管理的一個(gè)重要部分是比較公路網(wǎng)和項(xiàng)目水平上的投資

4、應(yīng)在某些基金 和預(yù)算限制內(nèi)，相比結(jié)果應(yīng)是為在程序設(shè)計(jì)中每個(gè)項(xiàng)目或保養(yǎng)部分的新路面的修 復(fù)、修復(fù)、重建的保養(yǎng)、花費(fèi)效用比較方案的公路網(wǎng)水平優(yōu)化設(shè)計(jì)程序。美國和其它一些國家在它們的路面管理系統(tǒng)中已合并成優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的步 驟，這種實(shí)踐毫無凝問地加速了美各州公路局建立路面系統(tǒng)的政策。FHWAJ政策允許在各個(gè)部分的使用有相當(dāng)?shù)膹椥浴８M(jìn)一步說，這沒有明確這種彈性超出優(yōu)選法多少。優(yōu)化估價(jià)方法從單一等級到復(fù)雜的數(shù)學(xué)程序設(shè)計(jì)在路面參數(shù)、經(jīng)濟(jì)分析類型等每個(gè)都有確定的特征。然而，公路網(wǎng)水準(zhǔn)的路面管理的每一種優(yōu)化程序基本四 個(gè)主要中心步驟：信息、鑒定需求、優(yōu)化分析和結(jié)果報(bào)告。如圖形 2所示，在步 驟和圖形2的作用范

5、圍中單一方法將包含單一程序。 無論使用哪一種優(yōu)化程序設(shè) 計(jì)方法必須直接使回答下列問題：1什么項(xiàng)目（或部分）應(yīng)修復(fù)或維護(hù)？（在候選中選擇）2 它們怎樣修筑或維護(hù)（在項(xiàng)目、維護(hù)處置比較方案中選擇）？3 應(yīng)當(dāng)什么時(shí)間修筑或維護(hù)（選擇時(shí)間）？模型能同時(shí)處理這些問題而不是單一的（例：評估所有可能聯(lián)系和交替使用 狀態(tài)），大多數(shù)作用模型能處理第一項(xiàng)或第一、二個(gè)問題。然而，若投資適合， 可估計(jì)三個(gè)問題的所有可能聯(lián)系這樣優(yōu)化和適合性并不必要為同一事情有。4優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的方法優(yōu)化能由在先前的許多方法，從單一等級到真正優(yōu)化所決定，表 197的總結(jié)不同等級的方法及它們的優(yōu)缺點(diǎn)， 在等級方法的基礎(chǔ)上使用參數(shù)、合理因素

6、的分級法則是一例，在此法中使用參數(shù)、合理因素的分級法則是一例，在此法中 使用專業(yè)觀點(diǎn)則是發(fā)展優(yōu)化索引過程，首先確立了廣泛范圍條件的大多數(shù)路面斷 面。因所聯(lián)系的條件回素和水準(zhǔn)系列廣泛，僅有一部分用作征求意見形式，經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法的設(shè)計(jì)用于選取零碎分解。那么工程小組在選擇的基礎(chǔ)性質(zhì)評估等級的 獲得是通過統(tǒng)計(jì)分析為優(yōu)化得到等式，從等式中得一回歸式：Y= 5.4 0.0262 X0.0132 %-0.4log（X 3）+0.749X4+1.66X5其中Y是1個(gè)出極壞值和10個(gè)極好條件值。那么，Y的低值意味著路面應(yīng)置 高優(yōu)化,Xi到X5依次為：降寸量（5-40英寸/年），冰凍和解凍（0-60循環(huán)/年） 交通

7、量（100-100 , 000ADT） PSI（4.0 到 2.0）,及損傷（+1.0 到-1.0）。近于最優(yōu)化在試算、限界有效費(fèi)用的方法是一種優(yōu)化程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，為 Idaho、minnesota、及北 Carolina 和加拿大的 Alberta、Edward Island 省所 采用，其總是為城市發(fā)展，理解統(tǒng)一系統(tǒng)起著基本作用。近于最優(yōu)化法通過下列作用過程使用：1 考慮斷面、處置比較方案和項(xiàng)目期限的每一聯(lián)系。2 計(jì)算每一聯(lián)系E。3 計(jì)算每一聯(lián)系中每處置比較方案中公路網(wǎng)目前價(jià)值終止期的費(fèi)用Co4 計(jì)算每一聯(lián)系中如E/C之比的費(fèi)用有效值 CE5選擇有最佳CE 值的處置比較方案和每一部分的長久

8、整體，直到耗費(fèi)是預(yù) 算。6 計(jì)算每一部分關(guān)鍵處的整體花費(fèi)有效值 MCE如下：MCE = （EEr）/（C s-Cr）其中：E在經(jīng)5步中（綜合）（整體）有效值, 53 ,Er（綜合）（比較）有效值G在第5步中所達(dá)到的整體花費(fèi)C綜合比較花費(fèi)7 若MC助負(fù)或E<E,比較關(guān)健從將來考慮中排除。否則，它將代替第 5 步中的綜合選擇。8 這個(gè)過程一直重復(fù)直到無未來選擇在項(xiàng)目期內(nèi)許多年作出。5數(shù)學(xué)程序設(shè)計(jì)法無論一年或多年的優(yōu)選都能運(yùn)用數(shù)學(xué)程序設(shè)計(jì)方法模型，它們不能顯示優(yōu)先權(quán)；然而，所選比較方案滿足規(guī)定目標(biāo)功能（其中一些值最大，如有效值，最小值，如費(fèi)用）模型中運(yùn)用的公式包括線性的程序設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)的程序設(shè)計(jì)

9、的好幾種 不同方法。LP是一項(xiàng)多年優(yōu)化公式因其能建立在工程計(jì)時(shí)和利益流失上的折衷 模型每個(gè)實(shí)施或作用（圖17. 1）同在公路網(wǎng)中計(jì)劃比較方案或部分作為一個(gè)獨(dú)立 的比較方案處理。這樣，所有綜合因素均被考慮比較。路面改進(jìn)計(jì)劃LP模型的最大總個(gè)目前值m每個(gè)在計(jì)劃中的比較方案 K, T 年程序設(shè)計(jì)年限能用下列方法確定：m k T增加到最大限度： Xjt Bjt（19-3）i 1 j UT k服從：X X Xijt <1 I=1 - m（19-4）t=1 j 注 m kZ Z XjtDjtt' <Btt=1T（19-5）i 3 j 3 X jt <0其中：Xijt T年（計(jì)劃年

10、限T年）同時(shí)比較方案j（整個(gè)處理置比較方案） 的i部分（整個(gè)部分m）Bijt所示部分同比較方案j , t年所修及折扣率尺的所有折扣的每年效益（包括折余）的值。Dijtt ' i部分的同比較方案，t年所修，t'所受破壞不可修復(fù)的，實(shí)際 結(jié)構(gòu)或保養(yǎng)費(fèi)用。Bt t年預(yù)算6示例和對照文獻(xiàn)中有許多優(yōu)化分析方法和結(jié)論的記錄。但在實(shí)際公路網(wǎng)絡(luò)中的比較方法 甚少。然而單一研究比較幾個(gè)城市的邊界分析 （近乎最適）和多年線性程序設(shè)計(jì)。 近乎最適的方法，在所有實(shí)踐目的中更單一，更有靈活性和操作效益，提供了充 足接近的結(jié)論。另一種比較，在合理因素分級方法和線性程序設(shè)計(jì)中（最優(yōu)）。這種方法早期使用一系列

11、數(shù)據(jù)進(jìn)行，分析在大概 72英里（120公里）小城公路網(wǎng)中，分成25同 次部分，基于交通量，路面類型，厚度及幾何形式長度改變在0.5英里（0.9km）到7.0英里（11.6km）。結(jié)構(gòu)適合參數(shù)SA2駕駛舒適參數(shù)，表層破壞參數(shù)及對比， 路面質(zhì)量參數(shù)（PQ2）每個(gè)百分?jǐn)?shù)0到10的部分總計(jì)在表2中所列。為了實(shí)施分析，下列假定應(yīng)使用：1 分析中使用最小可接受PQ2值5.0。這樣，表2中25部分中的11部分 則為現(xiàn)在或當(dāng)前需求。2 選才¥5年的程序設(shè)計(jì)期。使用Markon曲線模型的自然上升，是為了性能 預(yù)測。3 下列每條公路部分三修復(fù)比較方案由優(yōu)化計(jì)劃所分析：a 表層，雙層9 5mm（3/8英寸

12、），細(xì)粒封層：2.4/m2b 罩面，89mm（3/2英寸），瀝青碎罩面：7.65/n2c 重建，152mm（6l寸），瀝青碎表面和54到305mm（10-12英寸）的新路面： 2 22.50/m2。4 期望每年重建預(yù)算三個(gè)水準(zhǔn)值，在研究中2, 000, 000, 1, 000, 000和5000, 000認(rèn)為可行，它們被認(rèn)為連續(xù)保持超過 5年程序設(shè)計(jì)期。5 經(jīng)濟(jì)分析，包括直接作用費(fèi)（重建和路線保養(yǎng)）和使用者效益（由于提高路 面條件所得的運(yùn)載物實(shí)行費(fèi)用），這是引申為實(shí)施年與項(xiàng)目和修復(fù)關(guān)健的每一綜 合體。LP分析使用所知的從Cybeware計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的LP1軟件包。分級模型的等式1不需任何修改使用

13、。應(yīng)當(dāng)提出的是那是此公式可能對于地 區(qū)不能很好使用而不要演繹它。RCI和SDI值轉(zhuǎn)化成變換等式19-1中X和X5的值。降雨量和凍嘈的不同數(shù)量貫穿公路網(wǎng)存在的區(qū)域。表格3給出從最優(yōu)參數(shù)計(jì)算中最優(yōu)化分析，LP分析中得出最優(yōu)設(shè)計(jì)三個(gè)預(yù)算 水準(zhǔn)值。在第一種情況，由于斷面斷量的限制，LP分析得出一些間接點(diǎn)（例：2年在最低預(yù)算水平），比較結(jié)果進(jìn)一步顯示主要不同之處。例，57部分為三個(gè)預(yù) 算水準(zhǔn)在第一年所制定，但在優(yōu)化分級中是第四，55部分顯示第一或第三的所有預(yù)算水準(zhǔn)值，但通過分級的方法不在頂點(diǎn)10之內(nèi)。因此，當(dāng)分級模型方法是單一的，它就可能導(dǎo)致顯著不同于最適宜一種計(jì) 劃。公路代理總希望估價(jià)路面公路網(wǎng)加權(quán)服

14、務(wù)性能的不同預(yù)算或基金水準(zhǔn)的結(jié) 果。這可能達(dá)到特殊的全無的主要預(yù)算（例：無修復(fù)僅路線維護(hù)）。6圖形顯示公路網(wǎng)進(jìn)行不同預(yù)算水準(zhǔn)的例子， 這樣一個(gè)預(yù)算計(jì)劃（包括全無主 要基金），它顯示預(yù)算水平2（1000, 000/年）將使公路網(wǎng)在目前PQI水準(zhǔn)上，而 預(yù)算水準(zhǔn)3和4（特別是500, 000 和0/年）將導(dǎo)致主要品質(zhì)降低。預(yù)算水準(zhǔn) 1 稍微證明平均PQI,但在第二次預(yù)算水準(zhǔn)1稍微證明平均PQI,但在第二次預(yù)算 水準(zhǔn)2的費(fèi)用上。每一預(yù)算水準(zhǔn)總可能理想地顯示里程缺限的積累（例在或在最小期望水準(zhǔn)之 下）。這個(gè)例子在六部分的工作系統(tǒng)中描述。8資金水準(zhǔn)要求確定的規(guī)范優(yōu)化程序設(shè)計(jì)比較方案的方法規(guī)范或要求，然而決定資金要求與此規(guī)范相 符。這樣的規(guī)范能成為公路網(wǎng)最小平均服務(wù)相符。這樣的規(guī)范能成為公路網(wǎng)最小 平均服務(wù)性能或最大缺限里程數(shù)量，并不超過總量的10%最優(yōu)包括這種方法，將實(shí)施費(fèi)用最小，正如所比較規(guī)定預(yù)算水平的有效值或最大利益。象在minesota好幾個(gè)機(jī)構(gòu)，有能力在它們的路面管系統(tǒng)中費(fèi)用最小和最大 有效模型發(fā)展優(yōu)化設(shè)計(jì)，第一個(gè)方法用于