道路路面修复和养护优化程序设计

1、道路路面修复和养护优化程序设计1建立比较方案和政策的基本方法公路机构使几种基本方法建立公路修复和养护的比较方案和政策，包括如一、预测远景国标的重要方法，如：a 公路网里程的最大量或百分数（在最小服务性能设计之上）b 公路加权平均服务性能c 测定所有修复公路的最佳服务性能水平或最大使用费用的有效值。二、确立一系列验证的修复和比较方案。此法在 1中的关键方法中起补充作 用或成其一部分。三、由于政略和社会效益，规定一些限制类型的比较方案。例如：有效资金 内仅依薄面或表面处置来达到最大作用次数。这种关键方法，同一系列证实修复和养护的可选方案，在优化程序设计中不 断阐述成组盛开菜式。充分使用有用资金的条

2、件下，仅有法儿将带来效益最好或 最少费用。在城市道路，图形1已显示：修复的最小总费用的最佳 PSI水准值总 在2.0-2.5之间。由于城较低速度增长，乡村郊区公路或公路网的最佳 PSI水准 值建议为大概3.0处。如图形19.1中所示状况，在低PSI水准值处它们在费用 上突变上升，正如我们所预料，在水准值处有更高费用。这是由于修复的额外的 结构费不为保存的汽车行车费所抵消。规定的或证明的一系列修复或养护的比较方案为定期的现代化制定条款。这样的现代化包括降低比较方案其中很明显的使用费用，同时增加其它实验基础上的新经验和研究结果。为社会、政略规定的比较方案的政策定向方法一定通过某些公路使用所实践 的

3、。通常，这将是一定类型的路面，或关健比较方案中象薄罩面与表面处置来覆 盖最大量的里程数，这种方法的限制在于包括从经济点比基金相当少的最佳使 用。（图见所附）2选择项目期限修复改良的期限并不是必要同循环寿命经济性的提高相同。实际上，由于后 者包括20年或更多年项目期限将变得很短。当然，养护期限通常仅1到5年。故问题就成为一个既有理论又实用的修复期限。它将是一年又一年到多年的 项目。在前的是方便的，但不能是认为修复比较方案作用的期。这样，侧时从优 选中分离出来。下列修复项目期限的引导被认为可行同时在实践中得到本质可受之处。3优化程序设计的基本功能路面管理的一个重要部分是比较公路网和项目水平上的投资

4、应在某些基金 和预算限制内，相比结果应是为在程序设计中每个项目或保养部分的新路面的修 复、修复、重建的保养、花费效用比较方案的公路网水平优化设计程序。美国和其它一些国家在它们的路面管理系统中已合并成优化程序设计的步 骤，这种实践毫无凝问地加速了美各州公路局建立路面系统的政策。FHWAJ政策允许在各个部分的使用有相当的弹性。更进一步说，这没有明确这种弹性超出优选法多少。优化估价方法从单一等级到复杂的数学程序设计在路面参数、经济分析类型等每个都有确定的特征。然而，公路网水准的路面管理的每一种优化程序基本四 个主要中心步骤：信息、鉴定需求、优化分析和结果报告。如图形 2所示，在步 骤和图形2的作用范

5、围中单一方法将包含单一程序。 无论使用哪一种优化程序设 计方法必须直接使回答下列问题：1什么项目（或部分）应修复或维护？（在候选中选择）2 它们怎样修筑或维护（在项目、维护处置比较方案中选择）？3 应当什么时间修筑或维护（选择时间）？模型能同时处理这些问题而不是单一的（例：评估所有可能联系和交替使用 状态），大多数作用模型能处理第一项或第一、二个问题。然而，若投资适合， 可估计三个问题的所有可能联系这样优化和适合性并不必要为同一事情有。4优化程序设计的方法优化能由在先前的许多方法，从单一等级到真正优化所决定，表 197的总结不同等级的方法及它们的优缺点， 在等级方法的基础上使用参数、合理因素

6、的分级法则是一例，在此法中使用参数、合理因素的分级法则是一例，在此法中 使用专业观点则是发展优化索引过程，首先确立了广泛范围条件的大多数路面断 面。因所联系的条件回素和水准系列广泛，仅有一部分用作征求意见形式，经验统计方法的设计用于选取零碎分解。那么工程小组在选择的基础性质评估等级的 获得是通过统计分析为优化得到等式，从等式中得一回归式：Y= 5.4 0.0262 X0.0132 %-0.4log（X 3）+0.749X4+1.66X5其中Y是1个出极坏值和10个极好条件值。那么，Y的低值意味着路面应置 高优化,Xi到X5依次为：降寸量（5-40英寸/年），冰冻和解冻（0-60循环/年） 交通

7、量（100-100 , 000ADT） PSI（4.0 到 2.0）,及损伤（+1.0 到-1.0）。近于最优化在试算、限界有效费用的方法是一种优化程序设计的基础，为 Idaho、minnesota、及北 Carolina 和加拿大的 Alberta、Edward Island 省所 采用，其总是为城市发展，理解统一系统起着基本作用。近于最优化法通过下列作用过程使用：1 考虑断面、处置比较方案和项目期限的每一联系。2 计算每一联系E。3 计算每一联系中每处置比较方案中公路网目前价值终止期的费用Co4 计算每一联系中如E/C之比的费用有效值 CE5选择有最佳CE 值的处置比较方案和每一部分的长久

8、整体，直到耗费是预 算。6 计算每一部分关键处的整体花费有效值 MCE如下：MCE = （EEr）/（C s-Cr）其中：E在经5步中（综合）（整体）有效值, 53 ,Er（综合）（比较）有效值G在第5步中所达到的整体花费C综合比较花费7 若MC助负或E<E,比较关健从将来考虑中排除。否则，它将代替第 5 步中的综合选择。8 这个过程一直重复直到无未来选择在项目期内许多年作出。5数学程序设计法无论一年或多年的优选都能运用数学程序设计方法模型，它们不能显示优先权；然而，所选比较方案满足规定目标功能（其中一些值最大，如有效值，最小值，如费用）模型中运用的公式包括线性的程序设计和动态的程序设计

9、的好几种 不同方法。LP是一项多年优化公式因其能建立在工程计时和利益流失上的折衷 模型每个实施或作用（图17. 1）同在公路网中计划比较方案或部分作为一个独立 的比较方案处理。这样，所有综合因素均被考虑比较。路面改进计划LP模型的最大总个目前值m每个在计划中的比较方案 K, T 年程序设计年限能用下列方法确定：m k T增加到最大限度： Xjt Bjt（19-3）i 1 j UT k服从：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（计划年

10、限T年）同时比较方案j（整个处理置比较方案） 的i部分（整个部分m）Bijt所示部分同比较方案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部分的同比较方案，t年所修，t'所受破坏不可修复的，实际 结构或保养费用。Bt t年预算6示例和对照文献中有许多优化分析方法和结论的记录。但在实际公路网络中的比较方法 甚少。然而单一研究比较几个城市的边界分析 （近乎最适）和多年线性程序设计。 近乎最适的方法，在所有实践目的中更单一，更有灵活性和操作效益，提供了充 足接近的结论。另一种比较，在合理因素分级方法和线性程序设计中（最优）。这种方法早期使用一系列

11、数据进行，分析在大概 72英里（120公里）小城公路网中，分成25同 次部分，基于交通量，路面类型，厚度及几何形式长度改变在0.5英里（0.9km）到7.0英里（11.6km）。结构适合参数SA2驾驶舒适参数，表层破坏参数及对比， 路面质量参数（PQ2）每个百分数0到10的部分总计在表2中所列。为了实施分析，下列假定应使用：1 分析中使用最小可接受PQ2值5.0。这样，表2中25部分中的11部分 则为现在或当前需求。2 选才¥5年的程序设计期。使用Markon曲线模型的自然上升，是为了性能 预测。3 下列每条公路部分三修复比较方案由优化计划所分析：a 表层，双层9 5mm（3/8英寸

12、），细粒封层：2.4/m2b 罩面，89mm（3/2英寸），沥青碎罩面：7.65/n2c 重建，152mm（6l寸），沥青碎表面和54到305mm（10-12英寸）的新路面： 2 22.50/m2。4 期望每年重建预算三个水准值，在研究中2, 000, 000, 1, 000, 000和5000, 000认为可行，它们被认为连续保持超过 5年程序设计期。5 经济分析，包括直接作用费（重建和路线保养）和使用者效益（由于提高路 面条件所得的运载物实行费用），这是引申为实施年与项目和修复关健的每一综 合体。LP分析使用所知的从Cybeware计算机系统的LP1软件包。分级模型的等式1不需任何修改使用

13、。应当提出的是那是此公式可能对于地 区不能很好使用而不要演绎它。RCI和SDI值转化成变换等式19-1中X和X5的值。降雨量和冻嘈的不同数量贯穿公路网存在的区域。表格3给出从最优参数计算中最优化分析，LP分析中得出最优设计三个预算 水准值。在第一种情况，由于断面断量的限制，LP分析得出一些间接点（例：2年在最低预算水平），比较结果进一步显示主要不同之处。例，57部分为三个预 算水准在第一年所制定，但在优化分级中是第四，55部分显示第一或第三的所有预算水准值，但通过分级的方法不在顶点10之内。因此，当分级模型方法是单一的，它就可能导致显著不同于最适宜一种计 划。公路代理总希望估价路面公路网加权服

14、务性能的不同预算或基金水准的结 果。这可能达到特殊的全无的主要预算（例：无修复仅路线维护）。6图形显示公路网进行不同预算水准的例子， 这样一个预算计划（包括全无主 要基金），它显示预算水平2（1000, 000/年）将使公路网在目前PQI水准上，而 预算水准3和4（特别是500, 000 和0/年）将导致主要品质降低。预算水准 1 稍微证明平均PQI,但在第二次预算水准1稍微证明平均PQI,但在第二次预算 水准2的费用上。每一预算水准总可能理想地显示里程缺限的积累（例在或在最小期望水准之 下）。这个例子在六部分的工作系统中描述。8资金水准要求确定的规范优化程序设计比较方案的方法规范或要求，然而决定资金要求与此规范相 符。这样的规范能成为公路网最小平均服务相符。这样的规范能成为公路网最小 平均服务性能或最大缺限里程数量，并不超过总量的10%最优包括这种方法，将实施费用最小，正如所比较规定预算水平的有效值或最大利益。象在minesota好几个机构，有能力在它们的路面管系统中费用最小和最大 有效模型发展优化设计，第一个方法用于