路面管理系统教学课件电子教案全套课件

（4-13周）上课地点：周一1-2节：12-515；周三（双）1-2节：13-304考核方式：考试+平时成绩（论文）学习内容：首先对路面管理系统的组成与发展概况有大概了解（第一章）。然后，对路面管理系统所需的各个功能模块单独学习（第二章～第六章）。最后，结合前面各章的内容，介绍路面管理系统建立和实施的方法和步骤。学习目标：掌握路面管理系统各部分的功能与分析方法，学会如何去建立一个完整的路面管理系统。教材：《路面管理系统》，姚袓康参考：《路面管理系统原理》，潘玉利《公共设施资产管理》，(美)赫德森(Hudson,W.R)等第页共18页第一章引论本章要学习的内容：了解路面管理工作的内容，从中认识到路面管理系统的必要性；理解网级和项目级路面管理系统的组成及其区别；了解路面管理系统的国内外发展概况。第页共18页第一节路面管理和路面管理系统路面是道路的主要工程结构物。路面的投资在整个道路建设费用中占很大的比例，通常可达10%～30%左右。这是一笔极为可观的资产。路面状况的好坏将直接影响到车辆的行驶舒适性和营运费用，也直接影响到社会经济效益。如何决策好路面投资的去向（规划项目和选择对策），如何经营管理好这笔资产（设计、施工和维护）使之充分发挥出效益，具

有十分重要的经济价值和社会效益。第页共18页第一节路面管理和路面管理系统路面使用过程中，其使用性能会因行车荷载和环境因素的不断作用而逐渐变坏。路面使用性能的恶化，将增加车辆的运行费用，包括燃油、轮胎和保修材料的消耗以及行程时间等费用。因而，在路面使用期内，还需继续投入大量资金以维护（包括养护和改建）路面，使之保持一定的使用性能。通常养护资金有限，不能对所有不满足使用性能最低要求的路段进行及时养护或改建。需要考虑怎样把有限的资金分配到最需要采取措施并能取得最佳效果的路段上，使现有的路网保持合理的服务水平第页共18页路面管理的内容第页共18页道路管理部门的难题如何向上级申请投资和决定如何使用好分配到资金

需要对路网内路面的使用性能进行监测，对其现状作出评价，由此确定哪些项目需要投资，在预算容许的范围内按优先次序资助尽可能多的急需项目□项目优先次序的安排，需依据该项目的使用性能或服务水平现状

对投资的效益进行论证：如果申请得以批准，路网的服务

能力或路况将会得到多大的改善，反之会恶化到什么程度？第页共18页路面管理各部分路面管理工作，分别隶属不同的管理单位。这些单位往往在其管辖的工作范围内各自作出有关的管理决策，而这些决策有时是相互不协调的。所以，管理部门应及时提供充分的信息以沟通各下属单位，并协调各单位的管理决定。路面管理是协调和控制同路面有关的各项活动，其目的是使管理部门通过这一过程能有效地使用资源（资金、劳力、机具设备、材料、能源等），以最低的资源消耗，提供并维持在预定使用期内具有足够服务水平的路面。第页共18页路面管理系统的意义通过应用系统分析的方法，综合考虑技术、经济、社会和政治等方面因素，协调各项路面管理活动，促使路面管理过程系统化。它是为管理部门的决策人提供分析的工具和方法，帮助他们考虑和分析比较各项可能的对策，定量地预估各项对策的后效，在预定的标准和约束条件的基础上，选用费用—效果最佳的方案。路面管理系统的建立和实施，可以帮助管理部门改善所作出的决策的效果，扩大决策的范围，为决策的效果提供反馈信息，以积累管理经验，并保证部门内各级单位决策的协调一致性。第页共18页第二节路面管理系统的组成网级路面管理系统项目级路面管理系统

分别适应不同管理层次的需要，具有不同的功能和结构第页共18页网级路面管理系统网级路面管理系统的范围，包括一个地区（省、市）的公路网或一大批工程项目，它的主要任务是为管理部门在进行关键性的行政决策时提供对策。它们包括：路况分析——路网内路面现有状况的分析和今后路面状况变化的预估分折；路网规划——确定路网内需要养护、改建和新建的项目；计划安排——这些项目应进行养护、改建和新建的时间，各项日的优宅排序；预算编制——路网达到不同预定服务水平时，各年度所需的投资额；资源分配——各行政区域或不同等级道路或养护、改建和新建之间的资源分配。第页共18页网级路面管理系统的基本要素第页共18页数据管理系统路面管理系统必须建立在大量信息的基础上，以数据作为支承。因此，整个管理须包含一数据管理系统。它由两部分组成：路况监测（数据采集）系统和数据库路况监测：定期采集路面使用性能参数和交通参数数据库：设计和施工数据养护和改建数据路面使用性能数据其它（环境、交通、单价等）第页共18页项目级路面管理系统项目级路面管理系统仅针对一个工程项目它的主要任务是：为管理部门对某一工程进行技术决策时提供对策，以选择费用—效果最佳的方案。第页共18页项目级路面管理系统的基本要素第页共18页第三节路面管理系统的发展路面管理系统的研究起源于美国和加拿大1966年美国NCHRP的研究，在路面设计中引入系统分析方法，提出路面设计系统概念70年代初期，引入系统分析和运筹学方法以建立路面设计系统——逐步扩展成项目级路面管理系统70年代起发达国家公路管理部门把注意力转向于养护改建维护和改善现有路网——开始研究网级路面管理系统计算机技术发展，新的量测仪器的研制和改进，路面状况和车辆营运费之间的定量关系的建立：为进行经济分析、选择费用-效果最佳方案提供了可能性。第页共18页早期路面管理系统代表70年代后期至80年代中，美、加拿大约有35个州和省建成路面管理系统美国加利福尼亚州路面管理系统（1978）华盛顿州路面管理系统（1980）亚利桑那州路面管理系统（1980）美国陆军工兵团的PAVER系统（1983）

加拿大阿尔伯达省的路面信息和需求系统（PINS，1983）、改建信息和优序系统（RIPPS，1984）及城市路面管理系统（MPMS，1987）丹麦路面管理系统（1980）英国运输和道路研究所（TRRL）的公路养护评价系统（CHART，1980）第页共18页实施路面管理系统的收益可以利用通过监测系统采集到的客观资料来说明路况的现状，以便及时采取适当的措施改善路况。可以利用具有一定可靠度的路面使用性能预估摸型，预测

各种养护和改建对策的后效以及路网内路况今后的发展变化。3．申请投资时，可以用客观的数据作为依据，并可以论证不同投资（预算）水平对路网络况和服务水平的影响。为合理地和有效地分配投资和其他资源提供费用-效果最佳方案。可合理评价各种设计方案，选择费用-效果最佳方案。利用监测系统采集到的数据，可考察和评价设计、施工和养护工作，为改善和更新各种设计、施工和养护方法和规范提供依据。第页共18页我国路面管理系统的发展我国路面管理系统的研究起始于1984年。1985年首先在辽宁营口地区移植了英国的沥青路面养护管理系统。而后，北京、广东、河北、山东、河南和江西等省市的公路部门相继建立了省市级或地区级沥青路面管理系统。推广应用任重道远（数据采集时间短、数据不足、精度差）第页共18页路面管理系统巨锁基第二章路面状况数据采集本章要学习的内容：理解路面使用性能的概念；掌握平整度、损坏状况、承载能力、抗滑能力等路面状况数据及交通数据的采集方法；了解先进、快速的测试方法及其发展方向。第页共55页第二章路面状况数据采集路面状况数据是编制道路养

护和改建计划的依据。路面管理决策的恰当与否，在很大程度上依赖于能否及时而真实地采集到路面状况数据。以目测、个人经验判断路况——速度慢、易片面必须用快速、可靠的方法采集路面状况数据第页共55页第一节路面使用性能一、功能性能路面的基本功能是为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行驶表面。路面的功能性能是指路面满足这一基本功能的能力，它反映了路面的行驶质量或服务水平。从路面状况的角度看，影响路面行驶质量的主要因素是路面平整度。路面平整度，随车辆荷载的反复作用，周围环境（温度和湿度）的周期变化影响和路面龄期的增加而逐渐下降第页共55页平整度随时间的变化分析期最大不平整容许限度平整度（IRI）第页共55页第一节路面使用性能二、结构性能（损坏状况）路面的结构性能，是指路面结构保持完好的程度。第页共55页第一节路面使用性能三、结构承载力路面结构的承载能力，是指路面在达到预定的损坏状况之前还能承受的行车荷载作用次数，或者还能使用的年数。对于柔性路面，通常采用路表面无破损弯沉测定方法评定路面结构的承载力，也即依据弯沉值的大小确定其剩余寿命。路面结构的承载力同损坏状况有着内在的联系。第页共55页结构承载力随时间的变化第页共55页第一节路面使用性能四、安全性安全性主要指路面表面的抗滑能力。此外，在车辙深度超过10～13mm情况下，高速行驶的车辆会因辙内积水而出现飘滑，产生交通事故。第页共55页第一节路面使用性能五、美观美观是指路面的外观给道路使用者的视觉印象。它包括反光和炫目、夜晚能见度、表面结构和颜色的均匀性等方面。第页共55页第二节平整度测定路面平整度定义：路面表面诱使行驶车辆出现振动的高程变化。驾乘者最直接的感受

对车辆磨损、燃油消耗、行驶舒适、路面损坏和交通安全等产生直接影响平整度测定方法和仪器大体上可划分成三大类型：断面类平整度测定反应类平整度测定主观评估法第页共55页一、断面类平整度测定水准测量：水准仪、水准尺结果稳定、速度慢

采用反应类平整度仪测定时，用于测定标定路段的平整度梁式断面仪由英国运输和道路研究所（TRRL）研制，半自动化，速度较水准测量快惯性断面仪（GMR类）跟随轮—车身同路表距离竖向加速度计—惯性参考系第页共55页一、断面类平整度测定惯性断面仪的改进非接触式位移传感器纵断面分析仪

法国路桥中心试验室（LCPC）生产的一种惯性断面仪

可用于测定各种平整度的路面，测定速度可在15～140km/h范围内第页共55页一种激光断面仪第页共55页断面类平整度测定方法的特点主要优点

直接得到轮迹带路表面的实际断面，依据它可以对路面平整度的特性进行分析。主要缺点

对于水准测量和T

RL梁断面仪来说，测定速度太慢，不宜用于大范围的数据采集；

对于惯性断面仪和纵断面分析仪来说，则仪器的精密度高，操作运用和维修技术要求高，购置和使用费用也高，因而其广泛应用受到了限制。第页共55页二、反应类平整度测定在车上安装由一传感器和一显示器组成的仪器，可以传感和积累车辆以一定速度驶经不平整路面时悬挂系的竖向位移量仪器得到的测定值，通常是一个计数数值，每计一个数相应于一定的悬挂系位移量。第页共55页反应类平整度测定仪器1940年代，美国公路局的平整度仪（BPR平整度仪）单轮拖车机械式积分器测定速度32km/h英国TRRL在BPR基础上，颠簸累积仪（BI）拖车式与BPR类似车载式量测后轴同车身之间悬挂系的位移第页共55页反应类平整度测定系统特点优点：

价格低廉，操作简便，可用于大范围内的路面平整度快速测定缺点：时间稳定性差（对策：经常标定）同一台仪器在不同时期测定的结果不一致；转换性差（对策：通用的平整度指标）一个部门测定的结果很少能为其它部门所复制，因而，不同部门的测定结果难以进行对比；不能给出路面表面的真实断面无法利用测定结果考察和分析影响路况的路表特性。第页共55页三、平整度指标平均调整坡（ARS）反应类平整度仪单位行驶距离内悬挂系的累积行程（m/km）

不同反应类平整度仪测定值之间，可以建立良好的相关关系。（注意：这种关系只能在测定速度相同的条件下才能成立）第页共55页三、平整度指标纵断面平整度指标功率谱分析（PSD）竖向加速度均方根（RMSVA）相邻断面坡度变化同抽样点间距的比值的均方根断面坡度定义为抽样点的高程变化同相应间隔的水平距离的比值直尺指数（SEI）第页共55页三、平整度指标国际平整度指数（IRI）

世界银行于1982年织织了有巴西、英、美、法等国专家参加的国际

研究小组，在巴西进行了大规模

的路面平整度试验。在此基础上

提出了采用国际平整度指数（IRI）的建议

同反应类平整度测定系统类似，但是采用的是数学模型模拟l/4车（即单轮，类似于拖车）以规定速度行驶在路面断面上，分析行驶距离内由于动态反应悬挂系的累积竖向位移量

标准的测定速度规定为80km/h，其测定结果也以m/km表示

不同测定方法的测定结果，采用

IRI表示后，具有良好的可比性第页共55页三、平整度指标主观评估法

无法采用断面类或反应类测定系统量测平整度，而又需要对路面的平整度作粗略的评估时，可以采用主观评估的方法估计其IRI值

评估的依据是对不同平整度的路面在路表形状和行驶感觉等方面的特性描述考虑的评估因素：1.表面形状和缺陷：凹陷、搓板和坑槽。2．行驶感觉：用评估者感受到的起伏不平和剧烈运动表示。3．行驶速度：在干燥和直路上无交通拥挤状况下通常可行驶的速度第页共55页沥青混凝土和表面处治路面平整度的主观评价第页共55页我国现行的平整度测试方法三米直尺连续式平整度仪车载式颠簸累积仪第页共55页第三节路面损坏状况调查调查方法损坏分类（每一类明确的定义）损坏分级（每一类的轻重程度）通常采用目测尺量调查工作量很大网级路面管理系统可抽样调查摄像+图像识别速度快设备昂贵第页共55页沥青路面主要损坏类型龟裂

相互交错的疲劳裂缝，形成一系列多边形小块组成的网，形如鳄鱼皮状第页共55页沥青路面主要损坏类型块状裂缝可出现在非承载部位多边形大块第页共55页沥青路面主要损坏类型泛油

沥青胶结料向路表面聚集的现象

起初一般表现为一个个单独的油斑，最终连成一片黑亮的油膜第页共55页沥青路面主要损坏类型横向裂缝与道路中线近于垂直有时伴有少量支缝第页共55页沥青路面主要损坏类型纵向裂缝与道路中线大致平行有时伴有少量支缝第页共55页沥青路面主要损坏类型车辙路表面沿轮迹的纵向凹陷第页共55页沥青路面主要损坏类型波浪（搓板）路表面有规律的纵向起伏。波峰和波谷交替出现，间隔很近，一般在60cm以内第页共55页沥青路面主要损坏类型坑槽路面中出现的碗状坑洞

通常是松散、龟裂等其它损坏进一步发展的结果第页共55页沥青路面主要损坏类型沉陷路表面的局部凹陷（参看上页图）与路基沉陷引起的大规模沉陷有区别第页共55页沥青路面主要损坏类型松散路面材料（集料和沥青）逐渐从路面脱开并散失沥青偏少，沥青与集料粘结差，沥青老化而变硬轮迹带处往往最严重第页共55页沥青路面主要损坏类型磨光集料棱角被磨成圆滑或平滑状所采用的集料不耐磨和车轮反复作用所造成第页共55页沥青路面主要损坏类型修补

修补本身并非损坏现象，但它反映路面曾经损坏并已采取过修理措施的面积。影响行驶平稳和路容美观第页共55页水泥混凝土路面主要损坏类型分为四类：断裂类竖向位移类接缝类表层类第页共55页水泥混凝土路面主要损坏类型断裂类纵向裂缝平等或近于平等路面中心线横向（斜向）裂缝垂直或斜向路面中心线角隅断裂从板角隅到斜向裂缝两端的距离小于1.8m交叉裂缝和断裂板两条以上裂缝交叉，使板断裂成3块以上第页共55页水泥混凝土路面主要损坏类型断裂类：纵、横向裂缝第页共55页水泥混凝土路面主要损坏类型断裂类：纵、横向裂缝按裂缝缝隙边缘碎裂程度和缝隙宽度分为3个轻重程度轻微缝隙边缘无碎裂或错台的细裂缝，缝隙宽度小于3mm；或填封良好、边缘无碎裂或错台的裂缝中等缝隙边缘中等碎裂（或）错台小于10mm的裂缝，且缝隙宽度小于15mm严重缝隙边缘严重碎裂或错台大于10mm，且缝隙宽度大于15mm第页共55页水泥混凝土路面主要损坏类型断裂类：角隅断裂、交叉裂缝和断裂板按裂缝等级和板断裂的块数分为3个轻重程度等级轻微板被轻微裂缝分割成2—3块中等板被中等裂缝分割成3—4块，或被轻微裂缝分割成5块以上严重板被严重裂缝分割成4—5块，或被中等裂缝分割成5块以上第页共55页水泥混凝土路面主要损坏类型竖向位移类沉陷胀起按其对行车的影响分为3个轻重程度等级轻微车辆以限速驶过时仅引起无不舒适感的轻微跳动中等车辆驶过时有产生不舒适感的较大跳动严重车辆驶过时产生过大的跳动，引起严重不舒适或不安全第页共55页水泥混凝土路面主要损坏类型接缝类接缝填缝料损坏按填缝料出现老化、挤出、缺损的情况分为3个轻重等级纵向接缝张开按张开量分为2个轻重等级唧泥和板底脱空按外观和车辆驶过的反应分为2个轻重等级错台按相邻板边缘的高差大小分为3个轻重等级接缝碎裂按碎裂范围和程度分为3个轻重等级拱起按对行车的影响分为3级（与沉陷和胀起标准相同）第页共55页水泥混凝土路面主要损坏类型表层类磨损和露骨按磨损或露骨的深度分为2级纹裂、网裂和起皮按是否出现起皮和起皮的面积分为3级活性集料反应引起的网裂按起皮和接缝碎裂的状况分为3级粗集料冻融裂纹按裂纹位置（是否只在自由边？）及其碎裂情况分为3级坑洞不分轻重程度等级修补按修补处再次出现损坏的情况，分为3级第页共55页第四节结构承载力测定测定目的：

（1）鉴别路网内路面结构承载能力较差或不足之处，以便确定需采取改建措施的路段；（2）预估现有路面的剩余寿命，以制定今后的改建计划；

（3）研究结构能力随时间的变化，或分析路面出现过早损坏的原因；（4）为加铺层结构设计提供设计参数和依据。测定方法：破损试验无破损试验（无损检测）：弯沉第页共55页第四节结构承载力测定弯沉可以反映路面的结构承载能力理想的弯沉测定应包含两方面：最大弯沉值弯沉盆弯沉测定系统（1）贝克曼梁弯沉仪；（2）自动弯沉仪；（3）稳态动弯沉仪；（4）脉冲弯沉仪第页共55页静态弯沉测定贝克曼梁弯沉仪（回弹弯沉）第页共55页静态弯沉测定贝克曼梁弯沉仪第页共55页静态弯沉测定自动弯沉仪（总弯沉）第页共55页测定方法影响测试结果的加载条件：轮重、轮压和加载时间自动弯沉仪两台弯沉梁测试车沿轮迹带行驶贝克曼梁弯沉仪两台或一台仪器一台时，沿外侧轮迹带布置测点间距20～50m视路段长度和要求的测定精度而定第页共55页测定结果处理代表弯沉值弯沉的变异性较大考虑了：保证率温度修正季节（湿度）修正适当的分段第页共55页测定结果处理温度湿度修正

沥青面层的劲度随温度而变，路基和基层的模量随湿度而变

以20℃作为标准路面温度，以最不利潮湿或冬融季节作为测定时期对于其它环境条件下测定的结果，应作温度和湿度修正第页共55页动态弯沉测定稳态弯沉仪固定频率的正弦动荷载动弯沉曲线

为保证震动时仪器不跳离路面，仪器自重须大于动荷载，影响结果脉冲或落锤弯沉仪（FWD）落锤的冲击力（半正弦脉冲力）改变质量或落高施加不同级位荷载动弯沉曲线第页共55页FWD第页共55页PFWD第页共55页测定方法可得到：最大弯沉弯沉盆评定路面承载能力

1.通过对路面各结构层模量的估算，应用理论解分析路面的结构能力水泥路面沥青路面

2.利用路基模量估算值，直接评定路面结构的承载能力仅沥青路面第页共55页第页共55页第五节抗滑能力测定抗滑能力轮胎受制动时沿路表面滑移所产生的力路面的表面特性式中：f—摩阻系数；F—在路表面运动的摩阻力； W—垂直于路表面的荷载。测定方法：制动距离法锁轮拖车法偏转轮拖车法摆式仪法。第页共55页一、制动距离法

以一定速度在潮湿路面上行驶的4轮小客车或轻货车，当

4个车轮被制动时，车辆减速滑移到停止的距离，可用以表征非稳态的抗滑能力，以制动距离SDN表示标准测试速度：64.4km/h不宜低于32km/h至少测定3次，算术平均值第页共55页二、锁轮拖车法装有标准试验轮胎的单轮拖车，由汽车拖拉以要求的测定速度在洒水润湿的路面上行驶抱锁测试轮，通过测定牵引力量测在载重和速度不变的状态下拖拉测试轮时，作用在轮胎和路面间的摩阻力。将摩阻力除以作用在轮胎上的垂直力，可得到以滑移指数SN表征的路面稳态抗滑能力。至少测定5次，取算术平均值第页共55页拖车上安装有两只可自由转动的标准试验轮胎，它们对车辆行驶方向偏转—定的角度（例如7.5°～20°）在汽车拖拉下以一定速度在潮湿路面上行驶时，试验轮胎和路面间受到侧向摩阻力的作用记录下的侧向摩阻力除以作用在试验轮上的载重，可得到以侧向力系数SFC表征的路面抗滑能力三、偏转轮拖车法第页共55页四、可携式摆式仪测定方法摆锤从一定高度自由下摆时，

滑块面同试验表面接触。由于两者间的摩擦而损耗部分能量，使摆锤只能回摆到一定高度。表面摩阻力越大，回摆高度越小。通过量测回摆高度，可以评定表面的摩阻力第页共55页五、粗构造深度测定路表面的粗构造有利于水的排除，因而高速时路面抗滑能力下降较小通常以构造深度作为度量指标平均构造深度越大，高速行驶时抗滑能力的下降越小。将已知容量的标准砂摊填在于净而干燥的路表面空隙内，量测其覆盖的面积，由此计算得到平均构造深度

MTD第页共55页第六节交通数据采集交通数据：日交通量轴载组成年平均增长率交通量观测站：日交通量总数和不同车类的交通量数仅需考虑6轮以上车辆数量，将小客车、轻货车等略去轴载换算当量标准轴载作用次数轴载称重目测第页共55页路面管理系统巨锁基第三章路面使用性能评价本章要学习的内容

掌握路面行驶质量评价、损坏状况评价、结构承载能力和抗滑能力评价的方法

理解如何根据各单项性能评价结果进行路面使用性能的综合评价

理解路面养护和改建对策的拟定和选择方法

了解较新的数学方法在路面使用性能评价和养护对策选择中的应用。第页共35页第三章路面使用性能评价路面使用性能评价：

依据所采集到的路面状况数据，对路面性能满足使用要求的程度作出判断

利用这一判断，可以了解路网的服务水平，判别路网内需要采取养护和改建措施的路段，为之选择相应的养护和改建对策，并作为项目优先排序的一项依据综合评价第页共35页第一节行驶质量评价乘客对路面行驶质量的评价带有主观性平整度：客观量测主客观相结合的评价方法

回归分析方法建立主观评价同客观量测结果间的相关关系第页共35页一、主观评分组织有代表性的评分人员组成的评分小组，乘坐车辆在选择路段上按各自的感觉和评价，对各路段的行驶质量进行评分评分小组代表性人数路段和车辆选择第页共35页路段不同的平整程度路段总数不少于55，最好在90段以上每一段长度500～1000m车辆振动特性代表大多数车辆行驶速度同多数车辆相同一、主观评分评分表设计和评分人员培训行驶质量：优、良、中、差、很差5分或10分制评分评分表：培训：理解和掌握评分尺度纠正易出现的偏向评分：按背景分组最好进行两个循环（重现性？）第页共35页二、数据分析数据检验评分结果的稳定性、一致性、可比性评分者结果不能拉开档次原因：对整个路网内各路段平整度的分布状况了解不够，或者对评分制的尺度掌握得不好，或者对车辆颠簸的敏感性较差鉴别办法：比较各评分值下个人评分值的方差以及本小组评分值的方差第页共35页二、数据分析数据检验是否有些评分者的评分一直偏高或偏低？评分结果的内部稳定性（重现性）两个循环回归分析外部稳定性评分人员的组成是否可以代表所有用户可重组评分小组，对比两个评分结果第页共35页二、数据分析评分结果整理每个评分小组累计百分比法或数理统计法，确定累计百分比率为50%时的评分值按正态分布假设确定该分布的均值，作为该小组的评分值整个评分组的评分值按各小组评分值的加权平均值确定各小组的权数，可由组织者凭经验决定，又可参考各类人员在该地区乘客群中的比例确定第页共35页二、数据分析评价模型的建立回归分析□线性模型(北京沥青路面）非线性模型（广东省砂石路面）（RQI为5分制）第页共35页三、行驶质量标准行驶质量标准的确定第页共35页三、行驶质量标准在行驶质量的评分过程中，也可同时对评分者进行有关养护和改建对策选择的意见调查第页共35页第二节路面损坏状况评价选择一个损坏状况的度量指标，以百分制或十分制计量。对不同的损坏类型、严重程度和范围规定不同的扣分值，按路段的损坏状况累计其扣分值后，以剩余的数值表征路面的完好程度，评价路面的好坏采用路面状况指数PCI来定义路面损坏状况的综合评价应用这一方法的要点是如何选定损坏类型和严重程度分级，如何确定不同损坏类型、严重程度和范围的扣分值第页共35页主观评分评分组成员宜由道路部门的管理、设计、施工和养护人员担任，特别是有经验的路面养护工程师。人员组成以8～15人为宜评分路段应选择一部分为仅具有单一损坏类型的路段，一部分为具有两种或两种以上损坏类型的路段；同时，还要考虑它们分别具有不同的损坏严重程度和范围试评分，统一评分标准的掌握尺度第页共35页评分结果整理确定不同损坏类型、严重程度和范围的扣分值扣分曲线或单项扣分表(下页)第页共35页评分结果整理第页共35页评分结果整理多种损坏的修正

在评分组对多种损坏路段的评分结果（以扣分值表示）和按单项扣分值累加得到的总扣分值之间建立经验关系第页共35页评分结果整理多种损坏的修正（1/2）

分层加权累加得到总扣分值，也即先对每一种损坏类型加权累加不同严重程度的扣分值，而后再加权累加不同损坏类型的扣分值，由此得到总扣分值□关键：确定权数第页共35页评分结果整理多种损坏的修正（2/2）

利用评分组对多种损坏路段的评分结果和各项单项扣分值，经过多次试算和调整，可以得到权函数曲线第页共35页评分结果整理单项扣分数和多种损坏修正，需重新选择评分路段进行评分检验和调整，直到按此方法得到的评分值同评分组的评分结果相吻合为止第页共35页第三节结构承载能力和抗滑能力评价一、结构承载能力评价目的：确定路面的剩余寿命，亦即在达到预定的损坏状况之前还能使用的年数或者承受的标准轴载累计作用次数指标：弯沉容许弯沉(半刚性基层沥青路面）确定路面剩余寿命Ac—公路等级系数As—面层类型系数第页共35页一、结构承载能力评价沥青路面弯沉变化和寿命（轴载作用次数）关系曲线（英，TRRL）第页共35页一、结构承载能力评价沥青路面弯沉变化和寿命关系曲线（我国规范）(JJ)第页共35页一、结构承载能力评价按路段代表弯沉值评价结构承载力（北京例）（JJ）第页共35页一、结构承载能力评价路面结构承载能力同路面损坏状况之间存在一定的内在联系一般而言：

承载能力足够的路面，出现的裂缝和变形类损坏很少；而承载能力不足的路面，则常伴随严重的开裂和变形可建立回归关系（北京）与上页表3-3结合第页共35页路面结构强度指数（高速公路养护质量检评方法）PSSI—路面结构强度指数SSI—路面容许弯沉与实测代表弯沉之比第页共35页二、抗滑能力评价路面抗滑能力最低值（英国TRRL）（JJ）第页共35页二、路面抗滑能力评价路面达到要求抗滑能力所需的石料磨光值（TRRL）（JJ）第页共35页二、路面抗滑能力评价我国设计规范抗滑标准第页共35页二、路面抗滑能力评价（高速公路养护质量检评方法）抗滑性能指数SRI第页共35页第四节使用性能综合评价一、状态向量可以对各路段的路面使用性能有较全面的综合了解

有利于按照不同使用性能参数的具体情况选择或确定养护和改建对策

在路况状态数较多的情况下，将使对策的选择或确定变得很复杂

采用这种表述形式时，很难对各路段的使用性能状态作简单的对比，因而难以据此进行项目的优先排序第页共35页第四节使用性能综合评价二、单一综合评价指标优点：采用单一的路面使用性能综合评价指标，可以用一个指标值反映路面所处的状态，因而便于对不同路段的路况作相对比较，以安排项目的优先次序。此外，也便于建立使用性能的预估模型。综合评价指标通过对单项使用性能评价指标加权后综合而成缺点：由于不清楚单项使用性能指标所占的比重或所处的状态，因而难以分清究竟是哪方面存在问题，也难以依据这一指标来确定应采取的养护和改建对策第页共35页第五节养护和改建对策选择主要考虑三个方面：路面的现状各项使用性能满足使用要求的程度，要依据不适应的方面和程度选择相应的对策。今后需要改善的程度交通量大或发展快的路段，显然要采取较重的措施效益或经济性不能仅仅考虑一项对策，而应比较分析期内各可能对策方案的经济效益，据此选择最佳方案。本节：着重介绍依据经验选择对策的方法第页共35页一、备选对策各地区养护部门的经验

收集和调查这些习用的措施，并邀集有经验的养护工程师，征询他们对这些措施的使用效果的评论意见。在此基础上，通过归类、舍弃和增添等分析。制订出一套更为简明而合理的典型备选对策，供系统分析和抉择第页共35页二、对策选择依据经验选择对策

在分析影响对策选择的诸因素的基础上，选择几项主要影响因素，并安排好选择时考虑的先后顺序，由此组成若干种可能的状况

组织有经验的养护工程师，请他们对上述各种可能状况选择备选对策表中的对应对策，汇总他们的选挥，便可以整理出针对不同状况的养护和改建对策方案列表或树状图（下页）第页共35页二、对策选择第页共35页新的数学方法的应用模糊数学灰色理论神经网络第页共35页路面管理系统巨锁基第四章路面使用性能预估路面在使用过程中，其使用性能会随时间或行车荷载作用次数的增加而逐渐变坏。当损坏达到某一预定标准时，路面就应该或需要采取改建措施以恢复和提高其使用性能。WHERE？（哪一段）WHEN?WHAT?（时间）（措施）需要预先估计路面在采用新建、设加铺层或其它各种养护和改建对策后，其使用性能随时间或轴载作用次数的变化规律第页共42页第四章路面使用性能预估本章要学习的内容

路面使用性能模型的概念

路面使用性能模型建模方法和步骤

各种建模方法的特点和适用条件第页共42页第一节使用性能模型的概念各级管理系统需要不同的使用性能指标和预估模型

在项目级系统中，使用性能可以用单项的路面损坏(如开裂、车辙等)指标予以定义；或者用行驶质量指数(平整度)、抗滑能力、路面状况指数、路面损坏率等定义。

网级系统中，使用性能不仅用各个项目的状况和趋势表征，而且还用路网的总的状况以及各类型和各等级道路的使用性能水平表征。这时，往往需要采用综合性的指标第页共42页一、使用性能模型的类型二种基本类型：确定型基本反应模型结构性能模型功能性能模型使用寿命模型概率型残存曲线模型马尔可夫（Markov）模型半马尔可夫模型第页共42页一、使用性能模型的类型基本反应模型

预估路面在荷载和气候因素作用下的基本反应，如弯沉、应力和应变等

可通过经验法、力学法或力学—经验法，并通过应用野外观测数据进行标定后建模结构性能模型

结构性能模型既可以预估路面各种单项损坏，如开裂、车辙等；也可以预估路面的综合损坏状况，如路面状况指数PCI等多采用力学—经验法或经验法建模第页共42页一、使用性能模型的类型功能性能模型

功能性能模型用于预估路面行驶质量指数RQI或现时服务能力指数PSI、表面抗滑性等。这些指标同使用者的舒适性、安全性和经济性密切相关可采用力学—经验法或经验法建模使用寿命模型

这类模型用于预估路面达到某预定损坏状况或服务水平时的使用寿命。

如选用轴载作用次数指标，则适用于设计路面的养护和改建方案；如选用时间指标，则较多用于路面各种养护和改建方案之间的经济评价可分别采用力学—经验法和经验法建模第页共42页一、使用性能模型的类型残存曲线模型

残存曲线是路网内已使用若干年(或作用次数)而仍不需重大养护或改建的路面的残存比例随时间的变化曲线

多用于设计路网内路面的养护和改建方案

可以根据公路部门保存的有关路面修建、养护和改建活动的历史记录，确定新建或改建后每年需养护或改建的路面的比例后得到第页共42页一、使用性能模型的类型马尔可夫模型核心内容：状态转移矩阵表示路网内一组具有相同属性(结构、交通等级、使用年龄和环境因素等方面相同)的路面，其使用性能指标在预定时段内从某一状态转移到另一状态的概率假设：路面使用性能指标存在着有限个状态路面使用性能从某一状态转移到另一状态的概率只与当前的状态有关，而与以前的状态无关转移过程是静态的，亦即转移概率不随时间变化。在许多情况下，这—假设不能成立第页共42页一、使用性能模型的类型马尔可夫过程描述了在转移之前和之后路面处于各个状态的概率在上述假设有效的情况下，转移矩阵可以可靠地用以模拟路网内同组路面的总的使用性能第页共42页一、使用性能模型的类型半马尔可夫模型

除了假设转移过程仅在某一小时段内是静态的之外，在其它方面部和马尔可夫模型相同

由于它承认路面状况及气候和交通的变化都能引起转移过程的改变，因此更吻合实际情况第页共42页一、使用性能模型的类型各种使用性能模型的建模方法和适用的场合第页共42页二、影响使用性能的因素影响路面使用性能衰变的因素较多，在建立使用性能预估模型时，要充分考虑这些因素的影响特性或机理路基路面结构交通荷载环境施工质量养护水平第页共42页二、影响使用性能的因素路面结构

在相同条件下，采用不同改建措施(如沥青混凝土加铺层、沥青表处等)修建的路面，具有不同的使用性能变化特性内因，决定性项目级使用性能模型多用于确定项目(路段)的设计方案，需要进行结构分析常把路面各结构层的模量和厚度选作使用性能的影响变量网级使用性能模型并不用于设计项目的结构方案，可采用按材料性能(如柔性和半刚性基层)和厚度(如薄和厚面目)分类的方法，考虑路面结构的影响第页共42页二、影响使用性能的因素交通和环境因素交通荷载和环境的共同作用是使路面使用性能衰变的主要肇因。外因项目级使用性能模型大多选用单项损坏指标，以确定合理的改建对策和所需的结构方案常把标准轴载累计作用次数选作主要的影响变量，并适当考虑环境因素(如温度和湿度等)的作用网级使用性能模型多选用综合指标，而这些综合指标不仅包括交通荷载所导致的使用性能衰变的属性，同时也蕴含了环境等非荷载因素促使使用性能变坏的内容在这种情况下，把交通分为若干等级，并选择时间作为影响变量．可较好地反映交通荷载和环境因素共同作用的结果第页共42页二、影响使用性能的因素施工质量和养护水平施工质量：同路面使用性能的衰变密切相关，尤其在路面竣工初期影响因素多，难以量化有区域类聚性，因而可按地区分别建立使用性能模型以反映其影响养护水平定期养护，可在不同程度上延缓路面使用性能的衰变。而不同的养护水平．会对路面使用性能衰变的延缓作用有不同的影响养护水平是养护技术和养护费用等因素的函数第页共42页第二节建模方法一、确定型模型的建模方法

在现有的路面管理系统中，较多采用确定型模型预估路面的基本反应(应力、应变或位移等)、结构性能、功能性能和使用寿命(以累计轴载作用次数或时间计)等力学法力学-经验法经验(回归)法第页共42页一、确定型模型的建模方法力学法

利用弹性理论模型(弹性层状体系或弹性地基板)或粘—弹性理论模型，通过结构分析得到路面在荷载作用下的应力、应变或位移反应

路面各结构层的计算参数(模量值)，可采用无破损试验或钻取试样后由室内试验确定。目前较理想的方法是采用FWD进行多点路表弯沉值测定，由计算分析确定各结构层的模量

有较为成熟的理论基础，但计算复杂，工作量大，并且只能用来建立路面的基本反应(应力、应变或弯沉等)模型

如要用力学分析的结果预估路面的结构性能和功能性能，则需采集使用性能观测数据，以建立使用性能同路面基本反应的经验（回归）关系（力学-经验法）第页共42页一、确定型模型的建模方法力学-经验法

首先：力学分析，确定路面各结构层的模量值，计算在设计条件下的临界应力、应变或位移值

其次：建立路面反应(应力或应变等)同使用性能参数衰变速率之间的经验关系

现有的各种路面结构设计方法，大多采用疲劳开裂、车辙或路表弯沉等指标作为衡量路面结构损坏的标准。通

过室内试验和(或)野外观测建立路面反应(应力、应变或位移等)同达到损坏时的标准轴载作用次数的经验关系（例，下页）第页共42页一、确定型模型的建模方法路面结构设计方法中的疲劳方程美国沥青协会的沥青路面设计方法：□根据室内小梁疲劳试验结果，并按AASHO试验验路观测资料进行调整后得到轮迹带开裂量为10％以下时沥青混凝土面层的疲劳方程

利用上述疲劳方程就可以按路面反应的实际级位预估路面的使用寿命，或者预估路面使用性能的衰变速率。然而，所能预估的仅为疲劳开裂这一种结构性能变量第页共42页一、确定型模型的建模方法力学-经验法

现有的各种路面结构设计方法，大多采用疲劳开裂、车辙或路表弯沉等指标作为衡量路面结构损坏的标准。

通过室内试验和(或)野外观测建立路面反应(应力、应变或位移等)同达到损坏时的标准轴载作用次数的经验关系只能预估结构性使用性能，无法预估功能性使用性能第页共42页一、确定型模型的建模方法按反应级位预估功能性使用性能的方法利用AASHO试验路的现时服务能力指数(PSI)公式

通过结构分析可以确定路面疲劳开裂量、车辙深度和纵坡方差随时间的变化，由此按式(4-3)预估PSI的变坏速率重新整理AASHO试验路资料，对各试验路段进行结构分析，确定相应的应力和应变级位，然后同现时服务能力指数的变化相关联，提出有关的预估方程（P.Uilidtz，丹麦）第页共42页一、确定型模型的建模方法力学-经验法的特点

不仅可用于预估路面的使用寿命(以累计轴载作用次数计)和结构性能(如开裂、车辙等)，而且通过将路面反应同路面服务能力相关联，还可以进行功能性能预估理论计算(结构分析)和实测数据相结合的产物

需要对特定路面结构进行应力、应变或位移量分析（要考虑到交通和环境条件以及路基路面材料参数的变化）。因而，这类模型结构复杂，计算工作量大，但外推性能好适用于项目级管理系统第页共42页一、确定型模型的建模方法经验（回归）方法

利用多元回归分析技术建立回归方程，以预估使用性能变量随某些影响变量(如年龄、交通、路面结构等)的变化。避开了力学-经验法复杂的结构分析AASHO试验路—PSI预估公式可以预估路面服务能力随荷载作用而下降的速率

应用受到了AASHO试验路的特定环境和特定荷载作用条件的限制，可予修正（环境、路面老化、日常养护水平）第页共42页一、确定型模型的建模方法经验法：美国空军PAVER管理系统采用路面状况指数PCI作为使用性能变量。

利用逐步同归分析方法，对分布在全国各地的37个空军基地的道面状况进行分析后，整理得到PCI的预估方程y—路面建成或新近一次加铺后的年数；

yc—路面建成后到新近一次加铺之间的年数；as—同路面总厚、路基CBR值、当量单轮的接触面积和接触压力有关的函数；Ta—沥青面层厚度（如有加铺层、则也包括其厚度）（in）；aa—同沥青面层厚度、基层CBR值、当量单轮的接触面积和接触压力有关的函数第页共42页一、确定型模型的建模方法经验法：华盛顿州管理系统

把平整度和路面损坏状况二方面综合成一个评价指标R，作为使用性能变量。

综合13年的观测资料，分别为不同类型的路面和养护或改建对策提出了综合使用性能指标R的预估模型y—年数第页共42页一、确定型模型的建模方法经验法：我国（广东、北京数据）y—路面建成后或新近一次改建后的年数；a、b、c、d—回归系数第页共42页一、确定型模型的建模方法经验法的特点：

得到的只是使用性能变量与其影响变量之间的某种程度的统计拟合，回避了自变量(影响变量)对因变量(使用性能变量)影响的物理性质的机理分析

可靠性不仅取决于有关资料和数据的准确与充分，而且也依赖于建模人员对所选用的使用性能变量与其影响变量之间关系的理解和认识程度

当有些使用性能属性的衰变机理尚不清楚时，采用经验法建模具有明显的优势这类模型结构简单，易于更新。

若所选用的使用性能参数是较综合的指标，如PSI和PCI等，适用于网级系统；若选用单项结构性能或功能性能指标，如开裂、车辙和平整度等，则较适用于项目级系统第页共42页二、概率型模型的建模方法确定型模型的缺点：

影响路面使用性能变化的因素都具有不同程度的变异性，因而使用性能变化的速率是不确定的。显然，确定型模型无法反映使用性能变化速率的这种不确定性，因而并不能保证得到可靠预估。

所以，有必要研究概率型模型的建模方法，以建立能够表达使用性能不确定性变化的概率型模型，供路面管理系统尤其是网级管理系统使用概率型模型：残存曲线模型马尔可夫模型（应用较多，较为完善）半马尔可夫模型第页共42页二、概率型模型的建模方法马尔可夫过程建模的步骤选择使用性能变量，定义路况状态可采用综合指标（如PSI、PCI等），也可采用开裂、平整度等单项指标使用性能变量，按其变化范围划分为若干个离散等级，称作路况状态为不同路面类型或各种养护和改建措施分别提出转移概率矩阵在某时段，处于不同状态的路段的百分率（概率），称为该时段的状态矢量阵。对于使用t年处于i状态的路段，经过一段时间后转变成状态j的概率，称作第t年的转移概率路段的转移矩阵

反映了路面使用性能的衰变特性利用转移概率矩阵预估某时段处于某种路况状态的概率。

不同的路面具有不同的转移概率，故应将路网划分为具有某种程度共性的子网，为每个子网建立转移概率矩阵第页共42页二、概率型模型的建模方法转移概率矩阵的建立方法经验判断根据工程经验，可靠性较差可逐步修正完善缺少路况观测数据时可作临时变通方法统计分析具备数年路况监测数据。采用统计分析方法可靠性主要取决于路况数据监测时期的长短和数据采集的精度逻辑简单，易于理解接受，但数据采集工作量大，周期长，费用高回归分析有限的路况数据，不足以采用统计分析建立可靠的转移概率矩阵第页共42页二、概率型模型的建模方法回归分析方法建立概率模型案例美国亚利桑那州路面管理系统使用性能变量：平整度、开裂量使用性能影响变量：现有平整度、现有开裂量、上一年开裂量的变化、初裂指数北京市公路沥青路面管理系统路网按基层类型、面层厚度和交通量等级划分2×2×4＝16个子网使用性能变量：路况指数PCI、行驶质量指数RQI和结构能力(以路表弯沉和现有交通量共同表征)使用性能影响变量：路面使用年数。（以反映荷载因素和环境等非荷载因素对路面使用性能的共同影响）第页共42页二、概率型模型的建模方法马尔可夫概率模型的特点：

能够反映荷载、环境、材料和养护水平等因素的变异性所导致的使用性能变化的不确定性，使预估结果更吻合实际

作为变起点模型，能够依据最近的路段信息，对未来使用性能的变化作出预估，精度得到提高

不仅可以用于预估某一路段的使用性能变化，而且也能对路网的整体性能做出预估

模型能够随路况信息的积累而不断更新；模型的结构能够与网级动态优化方法达成最大程度的协调和统一第页共42页第三节建模技术一、建模的数据基础建模所需数据类型包括：设计和施工数据

路段标识、道路等级、几何参数、路面结构和厚度、所用材料及路基土的性能参数等养护和改建数据曾采取过的养护和改建措施的类型、时间和费用等使用性能监测数据路面损坏状况、结构承载力、行驶质量和抗滑性能等交通数据

交通(日交通量、车型组成和交通增长率等)和标准轴载数(轴型、轴重和日轴载作用次数等)。环境因素温度、降水量、冻融周期和太阳辐射等数据第页共42页一、建模的数据基础选择试验路段

选择一定数量的试验路段以重点收集和核实与路面使用性能有关的各类数据，以提高预估模型的精度全因子难以实行，部分因子设计较合适第页共42页二、建模的一般程序明确模型的用途和预估目标使用性能变量及其影响变量的选用原则使用性能变量主要依据整个系统的考虑，同评价和优化二个子系统中所采用的相一致网级多用综合性指标；项目级多用单项指标影响变量理论分析或实际经验数据收集和预处理尽可能收集全数据过滤，去伪存真第页共42页二、建模的一般程序选择模型形式和模型结构确定性模型：依据理论分析和工程经验，确定模型形式(如指数形式、多项式等)概率型模型：要根据路面使用性能的评价系统和公路部门传统的评价习惯，确定路况状态的划分和组成建立模型及检验

按照各自模型的形式和结构，采用数学方法对模型中的参数进行估计并进行假设检验，最终识别和确认所建立的具体模型第页共42页二、建模的一般程序模型的标定模型必须经标定后方能使用所建立的模型大都是通过分析路网长期积累为路况信息得到的，因而这些模型实质是平均模型，具有时空平均意义；而

对于某一特定路段而言，其实际情况大多不能和模型相吻合，应根据实际数据对模型进行修正所建模型只能反映过去的养护水平，而今后的养护水平可能会有所变化，因此．应根据养护水平的变化对模型进行修正路面在采取改建对策后，使用性能会产生突变，亦即使用性能预估的起点将会变更，因此需要随之改变模型的预估起点第页共42页模型的标定特定路段的标定

概率型模型是变起点模型，亦即根据现有路况信息进行预估，因而无须进行这一方面的标定第页共42页模型的标定养护水平的标定第页共42页模型的标定改建措施的标定

采取改建措施后，使用性能将得到恢复和提高，指标值产生突变确定型模型：某一使用性能指标初值的上升零起点模型：重新选择预估模型进行零起点预估变起点模型：还要确定使用性能初值概率型模型：路况状态向较好的状态转移

确定改建措施对路况状态分布的影响。即确定处于某一状态的路面在采取适宜的改建措施后，其路况从原有状态上升到哪一个状态（依据工程经验或实测）第页共42页模型的局限性和模型的发展力学模型和力学-经验模型

有较为成熟的理论基础，能够不同程度地反映使用性能变化的实质，因而具有较好的外推性能，预估精度高，很适宜于项目级管理经验(回归)模型寻求的是对现有数据的最佳拟合

建立经验模型时，由于建模人员没有或很少有实际经验，所建模型容易出现一些偏差或错误难以准确反映使用性能随时间的变化

除非能够满足所有物理和数学的边界条件和广泛的数据基础，否则不能保证进行可靠的预估通常适用于精度要求不高的网级管理系统第页共42页模型的局限性和模型的发展力学和统计学是建立使用性能预估模型的两个支柱长期而广泛的数据的积累则是建模的基础力学和力学—经验模型因其所需标定数据不多和较好的外推性能，将是用于项目级管理活动中费用－效果最佳的预估模型概率型模型则是网级管理系统发展的主流第页共42页路面管理系统巨锁基第五章经济分析和比较网级系统：

如何分析和比较所有可能的项目，确定各个项目的经济可行件，以便作出有关项目选择和计划安排方面的管理决策？项目管理系统

如何针对已论定经济可行的项目，分析比较能满足项目总要求的各个对策方案，以得到经济效果最佳的方案？新建或改建路面时

初期投资小而靠随后分期修建以适应使用性能要求的方案，同初期投资大（路面结构较强）而所需养护和改建费用较

省的方案相比，究竟哪一种更为经济?经济分析方法：寿命周期费用分析第页共38页第五章经济分析和比较本章要学习的内容：路面经济分析中的费用组成各项费用的分析方法经济分析的各种方法路面寿命周期费用分析的步骤第页共38页第一节费用分析一、费用组成管理部门费用设计费初期修建费养护费改建费残值道路使用者费用（用户费用）车辆营运费延误费行程时间费事故费第页共38页二、养护费养护费概念：使路面使用性能维持在某预定水平上所需的费用养护费特点：仅考虑直接影响路面使用性能的养护工作取决于养护水平，也即养护工作的类型和范围

在寿命周期费用分析中难以准确估算（主要由于养护水平同使用性能的关系难以确定）通常以元/公里或元/车道/公里计第页共38页二、养护费养护费模型

可依据各路段的交通观测记录、路面养护记录和路况调查记录，通过整理和回归分析，得到分配养护费用的经验关系式，如MC—养护费用；Nf—为路段的日交通量或标准轴载累计作用次数；a、b—为回归常数，随公路等级和路面类型而变；z—为气候（地区）条件变量第页共38页二、养护费北京市路面养护费模型（1988）LW、OH—人工工资和管理费，相应为1100元和1000元/人/公里/年（1988年）；Mc、Ec—材料费和机械费，合计为1550元/公里/年（1988年）；Lc—每公里养护定员，干线公路0.9人，县级公路0.7人；PT、PL、PW、TF——路面种类、使用年数、路面宽度和交通量系数第页共38页三、路面残值路面残值

到寿命周期末，路面的使用性能

可能还没有下降

到最低可接受水

平，亦即路面还

有剩余寿命可以

在寿命周期之后

继续承受车辆作

用，这部分剩余

寿命所具有的价

值即为路面残值。

不同方案有不同的剩余寿命第页共38页三、路面残值路面残值的计算方法按剩余寿命占预期使用寿命的比例LA—最后一次改建的施工年份到寿命周期末的年数；LE—该改建措施的预期使用寿命；Cr—该项改建措施的修建费用第页共38页三、路面残值路面残值的计算方法

按各方案在寿命周期末的使用性能（如结构承载力），分别设计使用寿命为10年的加铺层，比较各方案不同厚度加铺层的修建费（以现值表示），其差值可当作各方案的残值考虑旧面层材料被重新利用的价值通常以原材料单价的百分率计。旧材料的残值同许多因素有关，如材料受污染的程度，材料的龄期或耐久性，预期今后的用处等，故只能按经验估算剩余寿命可利用，或者材料可重复使用时，路面的残值为正值在寿命周期末，除去旧面层材料所需费用可能超过本身的价值，这时路面残值为负值第页共38页四、车辆营运费车辆营运费

车辆在路上行驶时同里程有关的费用（燃油费、轮胎费、保修费、车辆大修和折旧费等）影响因素：道路特性—包括道路几何特性（平曲线曲率、纵坡和路面宽度等）和路面特性（路面类型和平整度等）。车辆特性—包括物理特性和运行特性，如发动机功率和转速、悬挂系设计、重量等。交通特性—包括车辆组成（机动和非机动）、交通量、行驶速度、交通管理和组织、驾驶行为特性等。地区因素—由地区经济、社会、技术和体制等特性所产生的影响第页共38页四、车辆营运费车辆营运费预估模型的建模方法集成-相关法采用路段集成形式的指标表征道路的属性（如每公里上升高度，m/km；每公里下降高度，m/km；每公里累计曲率，°/km等），通过野外调查试验得到的各类车辆在不同路段上进行的大量数据（行驶速度、燃油和轮胎等消耗等）后，应用相关分析法建立有关预估模型TRRL[肯尼亚（1975）、加勒比（1982）]、印度（1982）、巴西（1982）以大量的实测数据为基础，在建模地区应用可以得到较合理的预估值，而且使用方便。回归系数难以赋予物理意义，所以很难依据条件的变化作局部修正或外延，地区适应性较差第页共38页四、车辆营运费车辆营运费预估模型的建模方法微观-力学法采用均匀子路段的具体坡度和曲率等道路指标，依据车辆运动力学理论和司机行为，模拟车辆沿子路段行驶的速度变化，进而建立预估各子路段燃油和轮胎等消耗量的理论关系式有较强的理论基础，可依赖较少的试验数据标定模型中的未知参数，所建立的模型便于转换和外延不适宜用于包含大量路段的路网经济分析或政策分析集成-力学法综合集成-相关法和微观力学法的优点，以车辆运动力学为基础，采用集成指标表征道路特性，通过野外试验建立具有地区适应性和外延能力的模型世界银行在巴西（1987）第页共38页四、车辆营运费车辆运行速度车辆的燃油消耗量同其运行速度有关影响因素车辆和道路特性：牵引能力和制动能力，道路纵坡、平曲线曲率和路面宽度，路面平整度等路上交通状况（混合交通、交通量、交通管理等）车辆平均运行速度模型应能反映路面状况的影响，否则不能用于路面管理系统TRRL的经验关系式（集成-相关法）巴西模型（世界银行，集成-相关法）第页共38页四、车辆营运费车辆平均运行速度模型经验法（肯尼亚）考虑了路段的平均上升加下降高度（m/km）、平均平曲线曲率（°/km）、路面平整度BI（用颠簸累积仪测，mm/km）、道路的海拔高程A（m）、平均行道宽度W（m）以及车辆的功率—重量比等因素的影响按有无铺面和车辆类型（小客车、轻便车、公共汽车、轻货车和中货车）分别建立关系式第页共38页四、车辆营运费车辆平均运行速度模型概率限速法（世界银行，巴西）概率限速法：在受到车辆和道路特性约束的各项限制速度之间寻求一低限速度在不受其它车辆干扰（即自由流的情况下，车辆在均匀路段上以稳态行驶的速度受到驱动能力、制动能力、平曲线曲率、路面平整度和其它因素的影响。车辆的平均运行速度则为在受各影响因素限制的速度之间求到的低限速度，即VDR—驱动力限速：受纵坡和发动机功率限制的速度VBR—制动限速：受下坡和制动能力限制的速度Vcu—曲线限速：受平曲线曲率限制的速度VRO—平整度限速：受路面平整度限制的速度VDE—主观限速：无上述各项限制时，受心理、经济、安全和其它因素限制的速度第页共38页四、车辆营运费燃油消耗

同发动机的输出功率HP和转速RPM有关。而HP和RPM则随车辆特性、道路特性和运行速度而变化集成-相关法（肯尼亚模型）□TRRL在具有不同特性的试验路段上量测了各种车辆在不同行驶速度时的油耗量，采用多元线性回归得到了燃油消耗量FL的经验关系式Fu、Fd相应为上坡和下坡的燃油消耗量（l/1000km）第页共38页四、车辆营运费燃油消耗集成-力学法（世界银行）第页共38页四、车辆营运费轮胎消耗集成-相关法（肯尼亚）□小客车和轻便车轻和中货车及公共汽车集成-力学法（世界银行，巴西）第页共38页四、车辆营运费保修材料消耗车辆保修材料的消耗量，同路面平整度和车辆的使用年数（车龄）有关。其关系难以采用理论模型加以描述，只能通过对用户的调查，采用回归分析建立经验关系式肯尼亚关系式世界银行（巴西）关系式第页共38页四、车辆营运费营运费计算过程1.确定车辆组成按交通量观测站的现有交通量资料和分析期内的交通预测资料，设定车辆类型和组成以及交通量年平均增长率，计算分析期内各类车辆的逐年交通量2.平均运行速度按每一类车辆代表车型的特性参数和道路的特性参数，计算确定各类车辆在不同道路特性条件下（纵坡、平曲线曲率和平整度）的平均运行速度3.资源消耗量计算每一类车辆每车-公里的各项资源消耗量4.确定各项资源单价5.计算车辆营运费将各项资源消耗量乘以单价，得到每类车辆每车-公里的营运费。上述费用乘以路段长度和年交通量，得到各类车辆的路段年营运费总和各年和各类车辆的营运费，得到总的车辆营运费第页共38页第二节经济分析方法经济分析方法现值法年费用法收益率法效益-费用比法费用-效果法前三种方法属于贴现现金流量分析法，是较常采用的方法分析期□进行方案比较的时间段第页共38页第二节经济分析方法一、贴现率

资金的机会成本，也即预计的市场平均收益率—政府如果不把钱投入公路部门而投入其它部门时所能得到的收益反映了钱的时间价值通常表示为年利率不同于市场利率（不计通货膨胀）贴现率大小，对于经济分析结果有着重大的影响贴现率高，初期投资低的项目方案往往具有较高的经济效益贴现率低，初期投资大的项目方案就会显得优越第页共38页二、现值法现值法：

把分析期内不同时间支出的费用，按某一预定的贴现率转换为现在的费用（现值）第页共38页二、现值法现值法分析过程第页共38页二、现值法净现值法在其它条件相同时，选用净现值最大的方案作为经济方案如果净现值为负值，则这一项目在经济上不应被接受特点：把费用和效益联系在一起，并用单一的现值表示，能给出总收益的回答。计算简单、直捷。给出的是一个收益总量，往往使投资大的项目易被采纳；同时，由于它并未反映出究竟用多大的费用取得这些收益，它不象收益率或效益-费用比那样易为人理解第页共38页三、等额年费用法等额年费用法

把分析期内不同时间支出的各项费用，转换成每年等额支出的费用养护费和用户费若为每年等额支出，则不必转换

其它费用可利用等额支付资金恢复系数Crf，按贴现率和分析期进行转换，但转换前需首先折算成现值

在其它条件相同的情况下，选择年费用最小的方案作为经济方案第页共38页四、收益率法收益率法（内部收益率法）

确定使效益现值同费用现值相等，也即净现值等于零时的贴现率（收益率）。它反映了整个寿命周期内项目对未恢复资金（投资）的收益能力

当收益率等于或大于某个预定的最低期望收益率时，则该项目（或方案）在经济上是可取的；否则，需摒弃之使净现值为零时的贴现率，需通过多次试算才能确定□