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高速公路养护施工决策最优化方法

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'高速公路养护施工决策最优化方法 高速公路养护施工决策最优化方法 高速公路养护施工决策最优化方法 高速公路养护施工决策最优化方法 高速公路养护施工决策最优化方法 高速公路养护施工决策最优化方法 高速公路养护施工决策最优化方法 高速公路养护施工决策最优化方法 文章编号:1672—9889(2005)06—0081—03《现代交通技术》2005年第6期高速公路养护施工决策最优化方法于慧,田晋跃(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013)摘要:-~q-rl-~青路面的损坏特性,进行高速公路养护机械化施工决策的方法的分析,提出利用多指标评价方法与线性规划的原理,实现高速公路养护施工决策的优化方法,为高速公路养护企业的管理者提供科学和行之有效的决策依据.关键词:高速公路养护;施工组织;机械组合;决策优化中图分类号:TU528.37文献标识码:AOptimizationoftheDecision—-makingofExpresswayMaintenanceYUHui,TIANJin—yue(JiangsuUniversity,Zhenjiang212013,China)Abstract:Aimingatthedamagecharacteristic,thispaperanalyzestheprocessinexpresswayconstruction,andthemathe maticsmodelandprogramisusedinthedecisionofexpresswaymaintenancemechanization,whichprovidesscientificandeffectivedecisionbasesforthemanagersofroadmaintenanceenterprise.Keywords:expresswaymaintenance;constructionorganization;equipmentcombination;optimizingdecision0引言高速公路建成后,其路面在长期大量的车载及气候变化等因素影响下,其使用性能不断衰退.为了保证路面的正常使用性能,必须针对路面状况进行不同的养护维修.养护机械化作业是保证公路养护质量和提高养护速度及效率的基本手段,也是公路养护作业发展的必由之路.实现养护机械化是一项复杂的系统工程.高速公路养护施工组织与养护机械组合最优化是高速公路养护管理的基础性工作之一,其目的是按照公路损害的状况和线路交通流通过能力的限制要求等,制定养护施工方案,将公路养护机械进行组合,形成指导日常养护作业和施工机械编组的计划¨1’l1.高速公路养护施工组织与机械组合最优化原则是使得道路养护费用指标(包括材料,设备和人工费用)最小,养护作业时间最短,施工作业更安全.因此,该问题的正确解决不仅可以保证养护作业以最经济的时问完成,使得养护机械设备及车辆得到更好地运用,还可以保证高速公路的运输效率,降低道路堵塞,减少交通事故.1高速公路养护施工管理与机械组合要求公路的养护与维修是保证道路服务质量和使用寿命的重要手段.当前我国高速公路的交通流量大,行驶速度高,其养护与维修工作应及时,快速,安全,可靠且尽可能不中断交通,应最大限度地实行机械化养护,保证公路维修员工的安全,避免频繁调动机械设备.高速公路养护施工组织与机械组合最优化主要包括两个方面的内容,即高速公路养护管理系统的最优化和机械组合最优化.优化的目标是寻找各种养护对策,在有关约束下,确定最佳对策,制订维修基金项目:江苏省交通科学研究计划项目(04Y006).作者简介:于慧(1981一),女,山东威海人,硕士研究生,研究方向为专用车及车辆技术.《现代交通技术》2005年第6期和养护计划.高速公路养护所调查的主要数据资料有(1)交通量;(2)路段的长度,宽度;(3)路面类型;(4)路况数据;(5)各种方案措施的单价;(6)关于人力,设备,材料,资金方面的约束;(7)路面状况各评价指标等.路面养护管理系统是以道路养护部门效益为主的养护管理系统,系统要求在道路养护部门现有的可能获得的资金,设备,劳动,材料及其他资源的约束下,对路况进行调查和评价,综合评价路面,做出相应最优化的养护对策和计划.高速公路养护机械组合最优化是针对沥青路面的破坏型式,选用先进的养护机械组合,制定高效合理的快速养护工艺,科学合理地组合机械装备进行施工的工艺过程,通过养护机械施工设备安全快速地完成沥青路面的养护作业.2高速公路养护施工组织流程高速公路路面养护管理系统流程如图1所示.该系统包括调查仪器的采用,调查的组织,数据分析,数据传送等.图1路面养护管理系统流程框图系统通过路况重点调查和数据分析,选择评价指标,得出评价标准,建立预测模型和对策,并通过路况全面调查,对路面进行评价,做出路况预测,制订相应养护对策,由优化模型进行对策优化.所调查的主要数据资料是交通量,路段的长度,宽度,等级,路面类型,路况数据,各种方案措施的单价,关于人力,设备,材料,资金方面的约束,进行路面状况各指标的评价等.组织适当的养护工艺路线,使维修材料和养护工艺方法在满足一定的约束条件(如沥青路面的损坏类型,路面的损坏程度,路面的损坏密度,交通流量的限制,时间限制等)下,达到一定的优化目标(如作业更安全,费用最小,时间尽量少,调用机械设备尽量少等).3.1高速公路养护施工与机械组合安全作业最优化模型设定路面的损坏型式4,4,……,4,在养护工艺和机械组合有Bt,B,……,B方式,针对每种道路的损坏型式采用对应的养护工艺和机械组合的为n,以及每种养护工艺和机械组合施工时间为6,设定养护时间为决策变量,则得高速公路养护施工组织与机械组合安全作业最优化问题的数学模型为:minZ=I+,+…nl1l+nl2X2+…+n6l21Xl” 1-(~22.X2:0㈩nmll+nm22+…+nm,n6mxj_>0=1,2,…,凡)3.2高速公路养护施工与机械组合使用成本最优化模型设定路面的损坏型式4,4z,…,4,在养护工艺和机械组合有B,B.,…,方式,针对每种道路的损坏型式采用对应的养护工艺和机械组合的为,以及每种养护工艺和机械组合施工成本为6,设定养护费用为决策变量,则得出如式(1)的高速公路养护施工组织与机械组合使用成本最优化数学模型.3.3约束指标的建立高速公路养护技术首先要考虑到路面的状况,并要受到作业时间和经济效益的限制.推荐的约束指标集见表1.表1约束指标表3高速公路养护施工组织与机械组合最优化模型4高速公路养护施工组织与机械组合最优化程序.高速公路施工织与机械组合最优化一系统采用线性规划和动态规划(下转第86页)般指:针对道路的损坏特点,111]路况状态的期望值,《现代交通技术》2005年第6期不准开工,没有施工作业许可证不准上路,没有经过安全培训和没有上岗证的人员不准参加现场作业.同时,要做到”三个落实”到位:即按规范规定的道路施工标志,标灯全部落实到位,施工人员安全标志,着装落实到位.(2)应实行施工单位的施工现场安全责任奖惩制度,做到奖惩分明,同时应明确规定在施工成本中必须有一定比例的安全生产经费计划,用于购置施工用临时安全标志,标牌以及先进安全班组和安全员的奖励等.4.3机械化施工设备方面近年来,许多地区高速公路推行快速养护方法,采用高效率,技术含量高的机械化施工设备,提高了道路施工的效率和质量,减少了高速公路上施工作业人员,降低了发生交通事故的概率.4.4施工信息发布方面(1)应按照相关技术标准和规程的要求,针对具体的施工路段情况制定完善的交通诱导方案和作业路段诱导,警示标志,以及醒目的施工警示灯,临时标线(带),反光轮廓标和护栏等交通安全设施的布设方案.(2)对于高速公路的扩建工程,还应针对扩建工程的施工方案和施工特点,对交通安全设施以及施工信息的显示与发布应进行专项设计,并将静态和动态安全设施,普通和电子安全设施,图形显示和声响警示安全设施有机结合,合理布设,使得驾驶人及时掌握施工,天气等交通异常信息.5结束语随着我国高速公路通车里程的迅速增长,施工和养护工作量的不断增大,部分高速公路扩建工程的开展,施工安全问题越来越受到各级领导和施工企业的重视.对于新出现的问题,须深入研究和及时解决.沪宁高速公路扩建工程指挥部结合沪宁高速公路江苏段的扩建改造,制定和落实了”以人为本,安全第一,预防为主”的安全施工方针,确保了道路交通和施工作业的安全.参考文献[1lJTGH30—2004.公路养护安全作业规程IS].[2]王炜.公路工程施工安全生产[M].北京:人民交通出版社,2003.【3]徐吉谦.交通工程总论【M].北京:人民交通出版社,2003.(收稿日期:2005—08—31)(上接第82页)建模,模型中的变量为”决策变量”,根据路面破坏模式A选择养护对策.其它量为常量,包括各种养护对策和损坏类型,路段长度,路面宽度,使用年数,路段采用某养护对策可获得的路面评分,经过时间t后路面的完好概率,各损坏类型的路面评价及临界分数,各种养护对策单位面积使用的各种材料,设备,人力,成本数量等.系统需要完成包括7个计算程序,它们完成的功能为:(1)输入各地区的路况数据并存人道路数据库中.(2)根据路况曲线,界限,单价等条件,确定各区段养护时间,资金的上,下限.(3)在养护资金限额的约束下,用线性规划确定各区段的最佳期养护计划.(4)在养护总资金约束下计算养护的经费.(5)用线性规划和动态规划确定各地区骨干路线的最佳养护对策和时间,资金分配.(6)确定各项目的养护对策和时间,资金安排.(7)用线性规划制定养护对策实施顺序和中长期养护计划.这些程序顺序执行后,便相应地输出?86?各路段的最佳值.5结语高速公路养护施工组织与机械组合最优化是高速公路养护决策的重要环节.在机械装备满足施工要求的同时,还必须考虑作业的施工安全特性,要求在养护决策优化条件下的施工安全性.高速公路养护施工组织与机械组合最优化决策的分析,就是用以确定在满足施工安全要求的前提下方案的经济合理性问题的方法.对方案的分析,单用某一项指标或某一方法分析是不全面的,应将几种方法综合使用.参考文献[1]潘玉利.路面管理系统基础教程[M].北京:人民交通出版社.2002.[2]JT/J073—96.公路养护技术规范[s].[3]P.Smith,BitumenTechnology.WorldHighway[J].Feb.1998.[4]M.J.Simonetal,RecyclinginHighwayConstruction.PublicRoads[J].July.2000.(收稿日期:2005—06—12)'