车辆运行成本模型在城市道路管理系统中的应用探讨.pdf

作者简介董建强（），男，工程师，主要研究方向：智能路面检测。车辆运行成本模型在城市道路管理系统中的应用探讨董建强（青海省高速公路养护服务有限公司西宁）摘要：城市道路在交通荷载和外界自然条件的作用下，随着时间推移，其使用性能不断下降。通过在道路管理系统（）中引入车辆运行成本模型（），用于制定维护和延长城市道路寿命的策略。本文提出道路网络清单的创建、视觉调查等，用以评价路面状况指数（）等方法。旨在为道路管理者提供一个有效的工具，制定维护策略和对道路网络进行优先级分析。此外，对于日渐错综复杂的城市道路路网，传统的检测设备在对路面数据进行检测时渐渐不能满足需求，引入路面的智能检测将极大地改善这一状况。关键词：城市养护；路面管理系统；路面状况指数；车辆运行成本；智能检测 （，）：，（），（），：；引言世纪年代以来，路面管理系统（）通常被认为是管理道路的有力工具。目前，路面工艺主要向三个方向发展：路面施工、路面管理和路面养护。虽然路面施工的质量决定路面的使用寿命，但路面管理具有监测施工后道路运营和预防性养护的优势。对于如何选择养护的方法，在路面管理的发展过程中，许多学者已经提供了理论支持。包括的步骤有：路面病害调查、路面评价、寿命周期费用分析等。而路面状况指数则 第期青海交通科技是作为表征路面损坏状况的重要指标，被世界各地公路管理部门应用于路面管理系统中。虽然大部分路面管理系统能够更好地管理道路和机场基础设施，但其成本较高，缺乏经济性。路面管理系统在国内外的发展现状在国外城市中的应用很少，但也有部分学者进行了尝试和研究。在美国的犹他州，城市管理部门开发一个小城市维护管理系统以协助一个城市的分配资源和传输维护。等 提出公路病害评估的发展手册。手册收集关于解决城市网络中存在的问题的解决指南，用于自动评估校准和验证城市道路的整体状况指数。秦明建议路面部分可以优先进行维护，可用一个衡量路面状况的指标来确定维护顺序，以及根据交通等级来决定维护措施。此外，城市道路的路面使用性能在中得到广泛使用，比如平整度、抗滑性、噪音和用户舒适度等。目前，这些技术在公路和机场中有着广泛的应用，但是它们在城市道路上的应用还未形成体系。造成这种现象的主要原因是城市路网质量监测需要大量金钱投入以及专业人员。因此，市政府一般倾向于使用简单的视觉调查方法。近年来，路面研究人员已经开始考虑用来重新评估城市道路管理，将这一指标与方面的路面状况相关联，确定值和之间的关系。用评价公路路面的首要问题是车辆的速度：仅可用于评估车辆限速 的道路。而在城市道路中，需要根据车辆速度、噪音和用户舒适度等指标来确定边界条件。限制在城市道路使用的另一个原因是它与局部粗糙度、检测孔、小补丁、十字路口路面关系较小。但是这些可以通过视觉调查来检测，并由分类。世界银行通过公路发展与管理模式（）提出了另一种编程模型和维护计划方法。通过软件系统的战略分析来实现该模型的精准程度，这对于路面管理系统非常有帮助。目前，世界银行的研究已经开发了一些关于车辆营运成本（）的模型。从 的研究开始，世纪年代，等将模型适应于美国国情。大多数模型从以前更新过的其他模型中派生出来，随着时间的推移而改进，在路面管理系统研究综述中发现的最新的是 。在美国国家合作公路研究计划报告中，准确描述了标定 模型的实验。该报告研究了粗糙度对主要组分的影响，如燃料消耗、轮胎磨损、修理和维护成本等因素。材料与方法本研究的目的是为路面管理系统的实施创造基础，旨在提供一种新的路面管理思路，所提出的方法通过视觉调查确定路面状况。在间接成本方面，考虑并计算了，将路网路面状况数据与交通调查数据进行统一分析，以结合分析评估间接成本在养护和维修处理决策中的影响。在所描述的路面管理系统使用过程中，已经通过使用视觉调查来评估路面的性能。下面列出了所提出方法的步骤：（）创建网络路面库存，该方法需要创建网络路面库存，在大多数情况下，地理信息系统是创建网络库存的最有用的工具。网络元素根据路面类型、构造日期、材料等被分为具有均匀性质的子单元。（）目前，可以使用已有的路面损伤记录，但在未来阶段，应定义一个具体的路面损伤清单和病害损伤程度。（）更新库存并通过道路目视调查和交通计数，这一步骤对于确定网络的当前状态以及在决策过程中包括流量的影响至关重要。（）利用值对路面状况进行评价。（）对所有网络区段估计车辆运行成本。（）采用路面老化模型预测路面使用寿命。（）通过对不同策略的比较，建立了网络部分的优先级，并进行策略的正确选择。案例 城市道路网所描述的路面管理系统已经在某些省市的路网青海交通科技 第期上进行了测试。路面铺装网按路面类型、交通数据和施工数据进行排序，识别了三个不同的网络，如图所示。网络是该镇的主要网络。其功能是连接该城镇与邻近城镇的省级公路网。网络是内部的流量分配网络。这个网络的大部分路面类型都由鹅卵石铺成。网络具有保障居住区进入的功能，也有步行区。它是全镇最长的网络，全长，交通水平较低。在本文中，仅给出在网络中进行研究的结果。网络被划分为与街道相对应的分支，每一个分支都被分成了几个部分，每个部分都被划分为样本单元。标准尺寸范围为（），网络级方法是由“自上而下”逻辑定义，其目的是优化网络维护的预算分配。图某镇网络特征 视觉调查：遇险识别方法是一个数字指标，从（失败的路面）到（完美的条件）。方法是小城市的一个有价值的工具，它为确定维护和修理需求优先次序提供了系统和合理的基础。路面库存可以通过数据和道路数据映射来创建。检查了网络级个样本单元和项目级个样本单元的总数。网络的平均为。网络严重恶化：路面面积占临界值的（）。在此基础上，估算了改善网络各部分状况的预算，使其处于较差状态（）。路面维修和维护计划以某地区的路网项目为例，主要研究了从路面养护资金优化分配角度将与路面养护维修衔接，并建立路网养护维修策略的方法。这些策略将网络的某些部分的次要和主要处理结合起来，通过对的估计，将维修和维护成本一起考虑进用户成本。策略观测研究。目的是显示网络路面状况如何随时间演变，比较与其他方法的差异。策略运行故障维修。策略模拟市政的道路修复政策，包括在路面出现故障时进行轻微的处理。这些修复处理是在没有任何规划的情况下检测到一定数量以上的遇险。在分析阶段的内，对维修保养工作进行分析，并对其影响和成本效益进行分析。这一分析的结果表明，如果整个路面网络条件低于临界阈值，则维修策略将不具有成本效益。策略纠正性维护。策略建议在分析期间的第一年进行主要的处理，以单一投资来改善网络的整体。所有可用资金投资于重建，以使每一部分在研究的第一年都达到令人满意的状态。在未来四年内，没有足够的预算用于小型维修和保养处理（预防性维护）。策略纠正性维护（在研究期间平均分配的投资）。按照先前策略的相同方法，策略建议在非常贫穷和严重的条件下进行主要的处理，但是在这种情况下，投资在五年中均匀分布。修复和维护处理在最劣化的部分中执行，类似于策略，因此这两个策略的部分是相同的。在这一策略中，资金主要治疗分配和整体恶化率略有下降。策略纠正维修（低流量段的处理）。策略建议在网络的某些部分进行主要的处理，在研究的第一、第二和第三年集中处理。这些部分不同于策略和策略。策略的目的是评估处理在不同级别流量的性能效果，以便将结果与前述的结果进行比较。策略的趋势与策略随时间的变化相似，如图所示，因此在这些部分中进行的处理能够在第五年内保持网络的整体路面状况，总值为。第期青海交通科技图计算每种策略的 生命周期成本分析车辆营运成本估算现采用一种创新的方法来验证工程规划中的交通影响，提出一种生命周期成本工具来评估策略的效益。在所提出的路面管理系统的描述中，创建了包括每个区段的流量计数的库存。以此计算车辆的运行成本，并将它们之间的所有策略进行比较。是拥有、操作和维护车辆相关的成本，包括燃料消耗、轮胎磨损、修理和维护成本。它们取决于路面状况和每个路段的交通量。在所提出的模型中，使用以粗糙度表示路面条件在中的影响。的计算要求通过对粗糙度的测量进行估计。网络中的年度被计算为所有部分中的总和。计算一段中的乘以中的天数（）、的、截面的长度和单位。单位是消费率（命名率和取决于）和理论乘积的总和。研究中没有考虑路面表面纹理（）对的影响，研究期内每种策略的计算结果如图所示。图每种策略的车辆运营成本（）讨论虽然策略和策略结果类似，但策略结果相对较优。市政当局可以在第一年内统计的全部资源，策略最适合路面网络的需求，并实现了优化。实际上，它获得了间接成本的高降低和网络的劣化，使更多的区段高于临界阈值。研究还发现：（）由于所提出的方法基于可用资源的分布，因此所进行的分析受到该机构最初目标预算的影响，而初始经济条件的改变将影响管理分析。（）缺乏计划的维护和未经处理的优先分配资金效果不佳。（）如果网络的初始状态很差，很难达到网络的平均水平。最好在网络最关键的部分进行维护，以使平均提高到平均水平，然后投资于预防性维护以维持所实现的网络状态。研究表明：是一个有价值的工具，包括所提出的中交通量的影响。事实上，如果维修和维修工作已经在较高的交通路段进行，间接费用将大大减少。结论提出在中小城市道路路网实施并将其作为一种分析工具，可以帮助路面管理者在决策过程中作出正确的决定。（）基于这一案例研究的结果，所提出的路面管理系统建立了一种新的方法来管理城市网络，可合理地分配资源，降低实施成本。所提出的方法在实践中很容易使用。（）在网络层面上对可用预算进行初始估计十分必要。另外，由于所提出的方法基于可用资源的分布情况，确定采用什么样的维修和维护政策（预防性或纠正性维护）受到路面网络初始状态的影响较大。（）城市网络中的交通分布影响着维护规划的优先次序，并且可以通过比较不同的工作策略的成青海交通科技 第期本效益来分配市政当局有限的可用预算。因此，在进行道路路面检测和养护时，可以使用智能检测提高效率。参考文献钱劲松，孙超，赵鸿铎融合先验知识路面支持向量机预测方法武汉理工大学学报（交通科学与工程版），（）：，（）：，（）：秦明基于的沥青路面预防性养护研究重庆：重庆交通大学，：，（），（）：（），：，：，任娟，韩守兵基于日常养护的路面病害识别与管理系统在滨州公路养护中的应用公路交通科技（应用技术版），（）：张书立辽宁省高速公路路面综合养护管理系统建立及应用研究北方交通，（）：王端宜，彭霞基于路面管理系统的路网养护策略分析中外公路，（）：苏卫国，张肖宁，王端宜道路预防性养护的概念、应用及发展华南理工大学道路研究所，广东省公路学会道路工程专业委员会学术交流会，（）：櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺櫺 开放是发展进步的必由之路。自主创新不是闭门造车，不是单打独斗，不是排斥学习先进，不是把自己封闭于世界之外。习近平总书记强调：“一定要坚持开放创新，只有跟高手过招才知道差距，不能夜郎自大。”在经济全球化深入发展的大背景下，创新资源在世界范围内加快流动，各国经济科技联系更加紧密，任何一个国家都不可能孤立依靠自己力量解决所有创新难题。在更高起点上推进自主创新，必须用好国际国内两种科技资源，扩大国际科技交流合作，加强国际化科研环境建设，形成具有全球竞争力的开放创新生态。第期青海交通科技