優(yōu)化排序路面管理系統(tǒng)

路面管理系統(tǒng)

排序和優(yōu)化方法

主講：xxx

道路工程與鐵道工程

網(wǎng)級(jí)管理決策要區(qū)分項(xiàng)目規(guī)劃和財(cái)政規(guī)劃兩種情況。對(duì)于項(xiàng)目規(guī)劃來說，決策應(yīng)包括下述三方面：1．在明年或今后若干年(規(guī)劃期)內(nèi)，路網(wǎng)內(nèi)哪些路段(或哪些項(xiàng)目)要采取改建措施。2．這些改建任務(wù)應(yīng)安排在什么時(shí)候進(jìn)行(時(shí)序安排)。3．對(duì)這些需改建的路段或項(xiàng)目，宣采取什么對(duì)策。財(cái)政規(guī)劃關(guān)心的是路面改建政策和資金分配的優(yōu)化，其決策包括下述內(nèi)容：1．為保持路網(wǎng)內(nèi)路面的使用性能在某一要求的水平上所需的投資水乎。2．資金在各行政區(qū)域和備類對(duì)策(新建、改建和養(yǎng)護(hù))之間的最佳分配。3．由于公路部門資金短缺(預(yù)算受限制)，道路使用者承擔(dān)的費(fèi)用將增長到什么程度。

排序和優(yōu)化方法可以劃分為以下幾種類型：1．根據(jù)路面使用性能參數(shù)進(jìn)行排序，例如現(xiàn)時(shí)服務(wù)能力指數(shù)(PsI)、路面狀況指數(shù)(PCI).這類方法以客觀路況進(jìn)行分等，使用迅速簡便，但所得結(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、分折結(jié)果較接近于最優(yōu)。3．利用線性規(guī)劃或整數(shù)規(guī)劃模型，按總費(fèi)用最小或效益最大進(jìn)行優(yōu)化這類方法較復(fù)雜，可以得到最優(yōu)結(jié)果。4．利用動(dòng)態(tài)決策模型，按總費(fèi)用最小進(jìn)行優(yōu)化。這類方法主要適用于財(cái)政規(guī)劃

主要內(nèi)容

路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型及維修排序

建立養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型的主要目的，是確定路面狀況指標(biāo)從現(xiàn)狀恢復(fù)到始建水平所需花費(fèi)的費(fèi)用。它同道路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)信息具有同等的重要性。路面的養(yǎng)護(hù)方法和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等級(jí)直接影響路面服務(wù)水平。因此，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型可以幫助路面管理部門規(guī)劃、決策，可以用于養(yǎng)護(hù)材料和方法的選擇，并作出有效的經(jīng)濟(jì)決策。

1.1國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)：大多以各管理部門通過對(duì)路況的經(jīng)驗(yàn)判斷和單項(xiàng)檢測(cè)作計(jì)劃，然后報(bào)上級(jí)管理部門立項(xiàng)，上級(jí)管理部門再根據(jù)各養(yǎng)路段報(bào)告情況，制定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，分配養(yǎng)護(hù)資金，或是平均地分配養(yǎng)護(hù)資金。屬于經(jīng)驗(yàn)決策。國外：美國、日本等一些發(fā)達(dá)國家的公路部門已建立了較完善的路面管理系統(tǒng)和相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析模型，有效的解決了網(wǎng)級(jí)系統(tǒng)中養(yǎng)護(hù)路段的排序和優(yōu)化，同一路段養(yǎng)護(hù)對(duì)策經(jīng)濟(jì)分析等問題。1.2本課題的研究目標(biāo)1. 養(yǎng)護(hù)資金短缺，如何用有限的資金發(fā)揮出最大的效用。2．尋求以盡可能低的費(fèi)用使路網(wǎng)的使用性能在長時(shí)期內(nèi)保持在要求水平上的最佳養(yǎng)護(hù)和改建決策。1.3研究內(nèi)容與方法1.本文詳細(xì)闡述了路面平整度、路面破損、路面彎沉、車轍和抗滑的測(cè)定方法，對(duì)路面性能參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定沈大高速公路主要病害、病因，提出相應(yīng)維修對(duì)策。2.本文以沈大高速公路1996、1997年路況數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立PCI-COST、PSI-COST和R-COST三種養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型，這三種養(yǎng)護(hù)費(fèi)用模型適用于不同的養(yǎng)護(hù)目標(biāo)。

沈大高速公路路況數(shù)據(jù)采集

和路面病害分析2.1路況調(diào)查沈陽建筑工程學(xué)院交通土木研究所1996、1997年對(duì)沈大高速公路路況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)普查，主要測(cè)定的各單項(xiàng)路面使用性能有：裂縫率、路面破損率、車轍深度、抗滑系數(shù)、平整度、路面彎沉等，全程347公里，南北行每一百米測(cè)定一組數(shù)據(jù)。2.2調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析及評(píng)價(jià)2.2調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析及評(píng)價(jià)2.2.2路面病害及特征分析經(jīng)以上統(tǒng)計(jì)分析，百米段裂縫率最大的達(dá)到60.48%，裂縫率大于10％的路段已占總里程的6％；車轍超過10厘米深度的已占總里程的48％。車轍嚴(yán)重是高速公路瀝青路面使用性能不同于一般公路的一個(gè)顯著特點(diǎn)。路面抗滑性能很差，路面抗滑性能“中”狀態(tài)以下的占總里程的95.2%,摩擦儀擺值最小值已達(dá)26。路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度狀況不佳，SSI最小值達(dá)0.2,路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度處于中以下占總里程的26.6％。路面平整度狀況相對(duì)良好，仍處于優(yōu)良狀態(tài)的占總里程的88％。但百米σ最大值也已達(dá)到9.9。路面市養(yǎng)護(hù)碰費(fèi)用坑模型酷及維旅修排鹽序3.戴1研究墻中選拳用的陳指標(biāo)路面國狀況蜻指數(shù)PC渾I。路面映現(xiàn)時(shí)狹服能相力指褲數(shù)PS周I。高速隔公路良路面闊狀況埋綜合踐評(píng)價(jià)循指標(biāo)R。3.盼2路面略養(yǎng)護(hù)壤費(fèi)用梢模型耗建立炕與應(yīng)掩用建立鑒費(fèi)用衡模型杏的一結(jié)般步釘驟1．浸綜足合評(píng)敵價(jià)指淡標(biāo)及插考慮大破損抓情況晌。2．今破夜損分各類分碗級(jí)情妙況。3．菊確譜定相哨應(yīng)破拋損類勁型等弊級(jí)的將養(yǎng)護(hù)股對(duì)策讀及單票價(jià)。4．巷養(yǎng)邊護(hù)對(duì)此策的譽(yù)工程錯(cuò)內(nèi)容敢.5．趣養(yǎng)翻護(hù)對(duì)殲策統(tǒng)肥籌規(guī)抽劃原詠則。6．駐確慶定路棕段指覺標(biāo)和牽單面違積維房誠修造終價(jià)。3.畜2路面粥養(yǎng)護(hù)搏費(fèi)用年模型御建立獲與應(yīng)夢(mèng)用維修螞排序沸及結(jié)尿論1.呀路貼面狀緩況與膨維修北單價(jià)湊；2攝.建司立沈孩大高害速公岡路路叼面指具標(biāo)與改養(yǎng)護(hù)平均電費(fèi)用饑的關(guān)距系；3.量維癥修排盼序及歸確定歲優(yōu)先拋級(jí)。3.拳3路面使?fàn)顩r祖指數(shù)PC劑I—苦CO潤ST模型建立凝養(yǎng)護(hù)拾費(fèi)用饅模型1.評(píng)價(jià)彼指標(biāo)終及考象慮破賠損類螞型路面普狀況制指數(shù)PC搖I是描跑述表御面破恭損狀定況的真指標(biāo)鳳,其樓計(jì)算鞏式為搖:PC阿I＝蠢10前0－恐15汽D饑R0.泉41衰2DR凍=D房誠/A計(jì)=Dij.Kij／Ａ式中：D：路段運(yùn)內(nèi)的霸折合尺破損側(cè)面積賣；A：路段奇的路杠面總生面積橫；Dij：第墊ｉ類襪損壞稱ｊ類鍵嚴(yán)重批程度廳的實(shí)坐際破舌損面吼積；Kij：第賣ｉ類站損壞汽ｊ類你嚴(yán)重精程度側(cè)的換胡算系看數(shù)；DR址：路面超綜合悔破損終率。3.達(dá)3路面偶狀況乘指數(shù)PC娃I—?jiǎng)覥O槽ST模型2.休確筐定破脈損分很類及尸分級(jí)跡情況破損拆面積糕比率俯從0到3四個(gè)鼓等級(jí)芹，“0”表另示無鈔破損斥；“1”表臭示低巨密度毅破損傷；“2”表長示中按密度安破損積；“3”表慈示高唯密度高破損鹽。根據(jù)候路面坑破損匠換算柿系數(shù)湯，確遇定其甜權(quán)重3.再確星定相纏應(yīng)破秩損類瞧型等嫂級(jí)的龜養(yǎng)護(hù)繪維修挪對(duì)策階及其逐單價(jià)4.降各委種養(yǎng)戚護(hù)對(duì)與策的戴工程況內(nèi)容（1遇）填陽封裂塑縫縫寬輩<6保ｍｍ機(jī)，宜秋將縫悄隙刷禽洗干廣凈,冶并用脅壓縮泄空氣亡吹去成塵土饒,咳采蘆用熱難瀝青饒或乳轎化瀝槐青灌愛縫灑名料法蜓封堵辣;>躍6ｍ搬ｍ的違采用拿砂礫存式或洋細(xì)粒辟式熱狹拌瀝遞青混汗合料抓填充乘、搗鴿實(shí)，勞并用芬烙鐵欠封口餐；也棚可用蔽乳化狹瀝青請(qǐng)混合佛料填弟封。（2會(huì)）加鋪器磨耗撲層：參照效《公桶路養(yǎng)趣護(hù)技發(fā)術(shù)規(guī)竭范》JT橡J0陣73趣—9丈6有關(guān)普內(nèi)容度。（3逼）封層：采用醬拌和逆法或州層鋪透法施賤工的叫單層炊式瀝救青表堪面處請(qǐng)置，知也可看采用筒乳化屬瀝青取稀漿襪封層惱。（4蒙）淺層軋修補(bǔ)傻：對(duì)行得車道謀銑刨祥5ｃ怎ｍ，雨用中坦粒式貴瀝青役混凝并土鋪敏至原忘設(shè)計(jì)豆線，信再全萬幅罩懷面。（5沉）深膠層修棟補(bǔ)：先清兆除原晨路面院結(jié)構(gòu)狗的面掉層、隊(duì)基層曲、或幻玉者部藍(lán)分墊雅層，靈再重鼻鋪新凱路面岔。（6疲）罩僑面：首先積把原夕路面喇破損爽部分呈處理番好，挨必要施時(shí)鋪搶設(shè)整凡平層論。罩效面一其般應(yīng)添采用詳拌和濃法，渾根據(jù)酒設(shè)計(jì)紀(jì)厚度恒采用副一次升或兩戀次拌埋鋪。刑且應(yīng)些掃除梁原路區(qū)面并優(yōu)撒粘露層瀝滾青或偏乳化逮瀝青肚，其盾用量巖一般僻為0菠.3是—0時(shí).5帽ｋｇ躁／。刷或參購照《務(wù)公路律養(yǎng)護(hù)呈技術(shù)摸規(guī)范捧》JT健J0綢73暑—9歉6第3級(jí).3穿.3鼓6條抱。5.裙統(tǒng)攀籌規(guī)管劃原閑則為了丹避免白同一些段路遮面上漫幾種忘維修途方案改之間說的重膜復(fù)，巧確立杰以下關(guān)原則籍:嚼如果墾某一匆段的嫌龜裂醒達(dá)到肆破損煎的第思3級(jí)貼，車沈轍達(dá)界到破微損第刪三等刑級(jí)，碼則其陰維修疏措施校規(guī)定蛙如下銳：①不固用再棍鋪石顏料磨卵耗層級(jí)，X2倍=0攜；②用填免封裂吵縫代庫替封矩層，X3躍=X益1；③淺層盾或深柄層修祝補(bǔ)時(shí)栗不需芒再加偶鋪磨厭耗層葉，即X5膏=X獎(jiǎng)4；④罩面敞應(yīng)在辟全路耽段上桂進(jìn)行鑄，即晨維修政密度靜應(yīng)等于1京.0刊。5.患統(tǒng)雅籌規(guī)勁劃原迅則為了河避免潮同一德段路哄面上治幾種剖維修墨方案還之間材的重照復(fù)，池確立群以下咸原則毅:觸如果捎某一割段的重龜裂褲達(dá)到廳破損眠的第診3級(jí)毒，車候轍達(dá)秀到破糖損第燒三等疼級(jí)，奔則其弊維修漢措施削規(guī)定擴(kuò)如下御：①不鵝用再稀鋪石勁料磨歷耗層約，X2賓=0礙；②用填陪封裂假縫代濁替封璃層，X3迅=X俱1；③淺層礎(chǔ)或深彼層修蠅補(bǔ)時(shí)涌不需帆再加爬鋪磨懼耗層砌，即X5琴=X稀4；④罩面私應(yīng)在蠻全路違段上粥進(jìn)行害，即斬維修鉤密度結(jié)應(yīng)等于1俱.0蛛。6.乞確允定路靈段的辮路面泄?fàn)顩r瓣指數(shù)PC仆I和單歌位面澇積維睛修造悔價(jià)(1疫)閑針誦對(duì)系民統(tǒng)內(nèi)夏每一旦路段礙，算邀出其帥相應(yīng)唇的路面頭狀況晶指數(shù)PC抬I捐;(2威)威計(jì)排算路則段內(nèi)有單位家面積皇維修主造價(jià)甘;(3淘)確定償養(yǎng)護(hù)叮費(fèi)用風(fēng)模型惑。3.敏3.序2算班例例：帥沈皺大路K8送2+蕉80朗0-貓--葵-K本82弦+9須00縱向豎裂縫匹密度笑百分?jǐn)缆?逼.7末1%兩，龜澡裂密搬度百堵分率蠢3.吧96扎%，糟沉陷妥密度把百分童率3遼.0宰0%憤。這樣廣此段噸路維防修造頓價(jià)(惠元/位)＝稠3元控/m2對(duì)應(yīng)兔的DR姓=0玩.7復(fù)1*暑0.晚2+汗3.宜96因*0耍.6睜+3錦.0到*0線.4柴=3幸.7尾18對(duì)應(yīng)橋的PC打I＝悠10榨0－酸15寒=1看00凈-1獄5*跑=7損4.鼻23.胸3.陸3宜沈塔大高領(lǐng)速公究路路升面維名修排頸序1．杯路面攝狀態(tài)央與維廳修單顧價(jià)3.靠3.選3腫沈起大高錄速公粱路路裹面維晨修排頂序2、秒建立耕沈大用高速徐公路濃“路居面狀全態(tài)指鉆數(shù)PC畏I與養(yǎng)氧護(hù)維修厘費(fèi)默用”潤模型2、潑建立賺沈大夏高速楚公路吸“路鐵面狀笛態(tài)指棍數(shù)PC坦I與養(yǎng)駐護(hù)維修濁費(fèi)矩用”掉模型結(jié)論生：①.陜?yōu)榱司肀苊饷壕S修狂費(fèi)用糞的驟咳然上顧升，賭我們王應(yīng)當(dāng)摸盡量晨采取墊措施斧以避尾免路渣面狀勢(shì)況達(dá)戶到損漸壞的父第三挖階段災(zāi)。②.尸如果PC仇I值已憑經(jīng)達(dá)辨到第刊三階眠段，塞就應(yīng)壁立即艦采取凱維修畢措施汁。不餡然，味任何府的延允誤都惡會(huì)導(dǎo)番致維亞修費(fèi)便用的辯劇烈簽增長。3．法維修尚排序思及確漏定優(yōu)孟先級(jí)第一盛優(yōu)先籠級(jí)：扔處于魂第三涼階段潤的路上面，縱（PC充I=辣35己~5掙0）碌；第二詢優(yōu)先爭級(jí)：秧處于妨第四著階段陪的路候面，環(huán)（PC燃I<孝35塵）；第三匪優(yōu)先臟級(jí)：系處于喜第二吩階段錄的路狼面，父（PC眨I=嗽50吐~7西0）茶；第四肯優(yōu)先名級(jí)：諷處于盈第一貴階段為的路犬面，交（PC伸I>脂70略）。3.序4牧路面祥養(yǎng)護(hù)舊維修孤排序PS瓶I-爆CO彩ST模型路面勻維修播優(yōu)先繪級(jí)第一堅(jiān)優(yōu)先晶級(jí)：岔處于階第一蠟階段葵的路魯面，斗（PS避I=飄3.償5~歇4.擺5）陵；第二若優(yōu)先踢級(jí)：勿處于支第二顧階段母的路勉面，伯（PS但I(xiàn)=艱1.廢5~盜3.蛙5）濁；第三宏優(yōu)先臺(tái)級(jí)：盼處于腦第三勻階段撲的路爭面，閣（PS趁I=還0~雪1.健5）啊。3.療5路稼面養(yǎng)彎護(hù)維桐修排戰(zhàn)序R-挖CO面ST模型路面飛維修刷優(yōu)先寬級(jí)第一否優(yōu)先阻級(jí)：咽處于釘?shù)谝簧珉A段往的路降面，塌（R=認(rèn)3.叢0~悟4.董5）第二耕優(yōu)先測(cè)級(jí)：境處于悉第二由階段紹的路偶面，撿（R=鴿2.宏0~接3.率0）第三嘴優(yōu)先寬級(jí)：漆處于約第三維階段雨的路暫面，?。≧=氧0~錢2.補(bǔ)0）三種鍵養(yǎng)護(hù)龜費(fèi)用稼模型聰比較韻表指標(biāo)PCIPSIR名稱路面狀況指數(shù)服務(wù)能力指數(shù)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)破損類型表面破損CRRDδ

CRRDδSSI特點(diǎn)反映路表狀況不能全面反映實(shí)際服務(wù)能力接近于經(jīng)驗(yàn)判斷，排序簡潔但粗略路面服務(wù)能力從道路使用者角度出發(fā)，較全面反映行車特性和舒適性路面綜合狀況從道路管理者角度出發(fā)，全面反映行車的舒適性考慮了路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度適用情況路面破損基礎(chǔ)上的日常養(yǎng)護(hù)從道路使用者角度出發(fā)的路面維修排序