公路路面质量评价指标体系及养护优化决策模型应用研究

论文摘要

近年来,我国公路的建设规模不断扩大。然而,公路的修建只是解决交通问题的开始。面对这样庞大数量的公路,怎样养护和管理是一个重要问题,而养护管理的效果如何又是问题的关键所在。建立科学、高效的公路路面养护管理辅助决策系统,能够有效改变传统的公路养护管理模式,保证公路的运行效率,适应现代化、大规模和高质量的路面养护要求。目前对路面养护优化决策模型的研究方向有:在若干条路段中确定养护顺序的问题;在长时间范围内的一个养护计划安排;养护工程中的方案选择问题。本文研究的是短期内的养护工作所选取的养护措施组合问题,一般的管理者是按照经验进行,没有作更多的考虑,事实上不同的养护措施组合会导致不同的养护成本,如何统筹管理使养护工作的成本最小是管理者应该重视的问题。本文在概述国内外路面管理系统发展现状和路面养护管理研究动态的基础上,分析了我国公路的路面特征及主要病害,确定路面使用性能评价的各项指标,建立路面使用性能综合评价模型;通过公路路面养护管理系统决策优化问题研究,包括系统决策优化的基本原理与方法研究、路面养护管理需求与对策分析决策的需求分析、路面养护管理排序方法探讨、路面养护资金分配优化研究等,建立了养护优化决策模型。研究了若干路段要进行养护时,路段施工所采取的措施类型的问题。将可采用的机械设备及人员等影响施工成本的组合视为一种养护措施,以满足路面质量综合评价指标作为约束条件,养护成本的最小化为目标函数,通过求解一个混合整数规划问题来得到最优的养护决策。论文最后结合两个实际案例,运用本文所建立的研究方法与模型进行系统决策优化,得到了优化决策方案。本文通过求解一个简单的混合整数规划问题,解决了当有多种措施或者方案可以选择时,如何组合搭配可以使养护成本最小的问题。案例应用表明,本文的建模思路与方法是基本正确的,具有一定的可操作性,能够为公路主管部门和具体养护部门提供有效的决策支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 文献综述
• 1.4 研究内容
• 1.5 研究方法和技术路线
• 2 公路路面质量评价指标体系研究
• 2.1 概述
• 2.2 路面质量单项评价指标
• 2.2.1 路面破损状况
• 2.2.2 路面行驶质量
• 2.2.3 路面结构承载能力
• 2.2.4 路面抗滑性能
• 2.3 路面质量综合评价指标
• 2.4 小结
• 3 公路路面养护优化决策模型的建立
• 3.1 优化决策的基本原理及方法概述
• 3.1.1 优化决策的基本原理
• 3.1.2 公路路面养护优化决策方法
• 3.2 现有模型介绍
• 3.2.1 指定养护标准的养护需求分析的优化决策模型
• 3.2.2 指定养护水平的养护需求分析的优化决策模型
• 3.2.3 投资限制下效果最佳的优化决策模型
• 3.3 公路路面养护优化决策模型的建立
• 3.3.1 路面性能组合状态的确定
• 3.3.2 路面养护管理的优先排序问题
• 3.4 目标函数和约束条件的确定
• 3.4.1 目标函数以及约束条件
• 3.4.2 变量以及参数描述
• 3.5 本章小结
• 4 模型的求解算法
• 4.1 模型的求解算法的种类和对比
• 4.1.1 整数规划法
• 4.1.2 马尔可夫（Markov ）法
• 4.1.3 动态规划法
• 4.1.4 算法比较
• 4.2 小结
• 5 应用案例
• 5.1 案例一：北深线（107 国道）宝安段公路路面养护优化决策
• 5.1.1 北深线（107 国道）宝安段简介
• 5.1.2 数据整理及模型求解
• 5.2 案例二：成渝高速公路（四川段）路面养护管理优化决策
• 5.2.1 成渝高速公路（四川段）简介
• 5.2.2 数据整理及模型求解
• 5.3 计算机数学软件LINGO 简介
• 5.4 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 主要研究内容
• 6.2 结论
• 6.3 本文的不足及展望
• 参考文献
• 致谢