1　概述??

　　建立水泥混凝土路面管理系統(tǒng)的一個(gè)主要目的，是提供有關(guān)最佳養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)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(xiàng)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(xiàng)目級(jí)和網(wǎng)級(jí)兩個(gè)層次。對(duì)于項(xiàng)目級(jí)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(píng)價(jià)后，根據(jù)其結(jié)果確定是否需要修復(fù)或改建，何時(shí)進(jìn)行改建，應(yīng)采取何種修復(fù)或改建對(duì)策。而對(duì)于網(wǎng)級(jí)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(xiàng)目級(jí)決策，它在分析中要著重考慮項(xiàng)目間的平衡和資金限制問(wèn)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(lèi)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(shí)服務(wù)能力指數(shù)(PSI)、路面狀況指數(shù)(PCI)等。這類(lèi)方法以客觀路況進(jìn)行分等，使用迅速簡(jiǎn)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(lèi)方法比較簡(jiǎn)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(dòng)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(píng)價(jià)和結(jié)構(gòu)狀況評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上。通過(guò)路面使用性能評(píng)價(jià)和結(jié)構(gòu)狀況的評(píng)價(jià)，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(duì)于需要采取措施的項(xiàng)目，則要進(jìn)一步為之選擇合適的養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)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(xiàng)目和編制計(jì)劃。?
　　養(yǎng)護(hù)和改建對(duì)策的合理選擇，主要考慮三個(gè)方面：第一方面是路面的現(xiàn)狀，即各項(xiàng)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(duì)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(xiàng)對(duì)策，而應(yīng)比較分析期內(nèi)各可能對(duì)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(mén)在長(zhǎng)期的路面養(yǎng)護(hù)工作過(guò)程中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，都有一套適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l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(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的養(yǎng)護(hù)工程師，征詢他們對(duì)這些措施的使用效果的評(píng)論意見(jiàn)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)歸類(lèi)、舍棄和增添等分析。制訂出一套更為簡(jiǎn)明而合理的典型備選對(duì)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(yàn)，總結(jié)各種損壞類(lèi)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(lèi)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 mso-bidi-font-family:"Arial Unicode MS"'>	L	LMH			MH	MH
唧泥		√	√				√
錯(cuò)臺(tái)						H		LM	LM
接縫破碎	L		LM	LMH	MH	MH
紋裂、網(wǎng)裂和起皮 宋體;mso-bidi-font-family:"Arial Unicode MS"'>	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。??

　　這里需要指出的是，這些備選對(duì)策并不是在養(yǎng)護(hù)計(jì)劃中一定要具體實(shí)施的措施，而是在網(wǎng)級(jí)路面管理系統(tǒng)中供資源和選擇項(xiàng)目時(shí)進(jìn)行分析用的可考慮的典型對(duì)策。?
　　對(duì)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(jì)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(wú)論是網(wǎng)級(jí)還是項(xiàng)目級(jí)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(gè)項(xiàng)目或每一個(gè)對(duì)策方案所的各項(xiàng)費(fèi)用，并將它同其它項(xiàng)目或?qū)Σ叻桨杆璧馁M(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(píng)件指數(shù)		單位	高速、一級(jí)公路 宋體;mso-bidi-font-family:"Arial Unicode MS"'>	其它等級(jí)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(duì)現(xiàn)有路面質(zhì)量的評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)結(jié)果的分析，以及對(duì)公路性質(zhì)、等級(jí)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(diǎn)(氣候、土質(zhì)特點(diǎn)等)、及實(shí)際交通量增長(zhǎng)情況，合理提出、安排大、中、小修及常規(guī)養(yǎng)護(hù)的對(duì)策和先后順序，為該路段制定一個(gè)短期和中長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)的日程安排表。?　養(yǎng)護(hù)對(duì)策應(yīng)符合下列要求：?
　　(1)路面綜合評(píng)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(duì)行車(chē)安全有影響的板塊；?
　　(2)路面綜合評(píng)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(píng)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；?　(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(jí)高的先于路線行政等級(jí)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(shí)，針對(duì)某一路段的某種程度的損壞狀況，按以往養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn) ，公路局可能有多種養(yǎng)護(hù)對(duì)策，因而必須通過(guò)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(xiàng)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。??

3　水泥路面決策與優(yōu)化的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)??

　　在本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)初期，考慮今后跟網(wǎng)級(jí)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(kù)管理的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展趨勢(shì)，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(jì)過(guò)程中，充分發(fā)揮Foxpro在數(shù)據(jù)庫(kù)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(yǔ)言程序作為動(dòng)態(tài)程序庫(kù)，通過(guò)Foxpro的API(application programinterface)接口將其動(dòng)態(tài)與Foxpro連接，從而使整個(gè)系統(tǒng)顯得結(jié)合靈活、功能齊全。?
3.1　數(shù)據(jù)庫(kù)的功能實(shí)現(xiàn)?
　　在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，考慮到各個(gè)子系統(tǒng)所用的數(shù)據(jù)有一定的重疊性，故建立一個(gè)統(tǒng)一、公用的數(shù)據(jù)庫(kù)，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(shí)，可從總庫(kù)中拷貝相應(yīng)的數(shù)據(jù)，形成自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，退出系統(tǒng)時(shí)再將其寫(xiě)回公用數(shù)據(jù)庫(kù)。路面管理系統(tǒng)的源數(shù)據(jù)種類(lèi)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(gè)文件，分別如下：?
　　(1)路面基本文件：指路段名、路段編號(hào)、設(shè)計(jì)單位、施工單位、施工時(shí)間、全段總長(zhǎng)等。
　　(2)設(shè)計(jì)文件：包括設(shè)計(jì)軸載、交通量增長(zhǎng)率、設(shè)計(jì)年限、道路等級(jí)、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(dòng)生成數(shù)據(jù)文件，并提供修改、刪除、添加、搜索等功能，同時(shí)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(dòng)態(tài)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)?
　　在實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)、分析、預(yù)測(cè)、決策優(yōu)化等應(yīng)用模塊時(shí)，考慮到系統(tǒng)的后續(xù)開(kāi)發(fā)功能，將生成的評(píng)價(jià)、決策都生成規(guī)范文件，保證程序端口友好，同時(shí)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(duì)評(píng)價(jià)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(zhuān)家級(jí)(Expert)，提供給有關(guān)專(zhuān)業(yè)分析人員，可根據(jù)不同條件，選擇不同的評(píng)價(jià)規(guī)則、預(yù)測(cè)模型、經(jīng)濟(jì)分析模型對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較處理。②普通級(jí)(Common)提供給對(duì)數(shù)據(jù)分析不甚了解的人員，在選定當(dāng)前最可靠的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、決策優(yōu)化方法后，自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，生成報(bào)表。?
　　在輸出結(jié)果中含有路況圖顯示、評(píng)價(jià)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(yǔ)言編譯器Watcom 10.0(C、C++)編譯，加上foxpro的API庫(kù)連接，生成Windows資源文件，最后產(chǎn)生動(dòng)態(tài)連接庫(kù)文件.FLL。??

4　應(yīng)用實(shí)例??

　　在104國(guó)道江蘇段的路況評(píng)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(duì)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(duì)局部破損十分嚴(yán)重的段落，應(yīng)采用重新加鋪的方法。?

表3?

style='font-size:10.5pt;mso-bidi-font-size:12.0pt;font-family:宋體'>路面類(lèi)型及方案 工程項(xiàng)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(jià)合計(jì)(萬(wàn)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(chē)道寬4.5m。

經(jīng)過(guò)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(duì)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。?
　　其經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果見(jiàn)表3。?

5　結(jié)論??

　　(1)本文對(duì)目前水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)決策與優(yōu)化的問(wèn)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(guò)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(kù)時(shí)，采用公共數(shù)據(jù)庫(kù)概念，各子系統(tǒng)采用拷貝建立各自數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，使系統(tǒng)具有完整、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。?
　　(4)在程序編制上，采用Foxpro 對(duì)各種數(shù)據(jù)、報(bào)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)庫(kù)的連接，使管理系統(tǒng)方便靈活。??