蘇 炳 遠(yuǎn)

(1.長沙理工大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長沙 410006； 2.海南省公路管理局，海南 ?？?570100)

0 引言

在路面養(yǎng)護(hù)的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)經(jīng)費(fèi)不足的情況，為滿足路面性能提升最大化和經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化的目的，則需一種合理的分析方法來確定路段養(yǎng)護(hù)先后順序[1]。本文以海南澄邁縣屯大線K14+000～K34+000為研究對象，采用等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法對路段養(yǎng)護(hù)先后順序進(jìn)行優(yōu)選[2]，以期為海南省公路管養(yǎng)單位的養(yǎng)護(hù)工作提供理論參考。

1 工程概況

海南省澄邁縣屯大線K14+000～K34+000路段全長35.45 km，設(shè)計(jì)時(shí)速為120 km/h，路段處于熱帶季風(fēng)氣候，溫度偏高。通過2018年的檢測數(shù)據(jù)可知，路面的典型病害為裂縫和車轍，路面性能指標(biāo)RQI，RDI偏低，具體情況見表1,圖1。

表1 路面使用性能指標(biāo)均值統(tǒng)計(jì)表

通過路況檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，此路段路面性能指標(biāo)RQI處于“良”等狀態(tài)，部分路段的平整度較低，RDI整體上偏低，車轍病害較為明顯；由裂縫病害統(tǒng)計(jì)圖可知，部分路段的裂縫病害較為嚴(yán)重(如K32+000～K33+000)。

2 等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法的計(jì)算方法

相關(guān)研究指出：采用不同的維修對策J，對路面性能瞬時(shí)提升值(即時(shí)效果)和壽命增長時(shí)間(長期效果)是不一樣的，通過養(yǎng)護(hù)維修對策效果分析可以計(jì)算出不同的維修對策J對路面性能提升的分值和增加的壽命，為對擬養(yǎng)護(hù)路段選擇進(jìn)行維修方案優(yōu)選，計(jì)算采取不同措施的費(fèi)用效益比BCR(Benefit Cost Ratio)。費(fèi)用效益比公式如下[3]：

(1)

其中，∑B為各項(xiàng)指數(shù)累計(jì)養(yǎng)護(hù)效益；C為費(fèi)用和。

(2)

其中，Bi為第i種養(yǎng)護(hù)措施的效益；t0為第i種養(yǎng)護(hù)措施實(shí)施的時(shí)間；t限為衰減到限值的時(shí)間。

養(yǎng)護(hù)效益B為路面性能衰變曲線及效益計(jì)算基線所圍成的面積，在路面養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)中通常采用養(yǎng)護(hù)維修前后路面性能衰變曲線與限值所圍成的陰影部分的面積來表示效益的大小(見圖2)，可以通過曲線積分求解[4]。考慮到模型數(shù)學(xué)表達(dá)式積分計(jì)算復(fù)雜不易求解，且不同養(yǎng)護(hù)對策對同一路段的主要影響曲線瞬間提升效果，對曲線衰變形狀影響很小，可以近似認(rèn)為決定陰影部分面積的為提升后值與限值的差與延長時(shí)間，即圖2中三角形的對應(yīng)長度和高度，對面積求解過程進(jìn)行簡化，將曲線積分簡化為三角形面積，可方便求得養(yǎng)護(hù)效益各項(xiàng)B，進(jìn)而得到累計(jì)效益∑B[5]。

為了更直觀的反映各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)措施的使用效果和方便計(jì)算，且根據(jù)養(yǎng)護(hù)維修效果分析及已有參數(shù)，試算出不同養(yǎng)護(hù)對策實(shí)施后延長年限(各路段的均值并取整)，常用維修措施費(fèi)用單價(jià)及預(yù)計(jì)延長年限如表2所示。

表2 常用維修措施參考單價(jià)及效果

基于全壽命周期費(fèi)用考慮時(shí)，對某一路段在t0時(shí)刻維修之后，費(fèi)用C主要由該項(xiàng)維修對策所需的直接費(fèi)用構(gòu)成，費(fèi)用C可參見表2中所列出養(yǎng)護(hù)維修對策的參考單價(jià)或采用實(shí)際發(fā)生費(fèi)用，并計(jì)算不同維修措施的費(fèi)用效益比BCR。

3 等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法的應(yīng)用

根據(jù)前文中費(fèi)用效應(yīng)分析，對海南省屯大線K14+000～K34+000路段進(jìn)行資金規(guī)劃分析，分別采用指標(biāo)分值高低排序和費(fèi)用效益比分析法進(jìn)行資金規(guī)劃，并根據(jù)實(shí)際資金情況對不同方案進(jìn)行優(yōu)選。具體情況見表3。

表3 路段路況指標(biāo)基本情況表

1)方案一：以PCI，RQI，RDI指標(biāo)綜合得分的高低進(jìn)行排序。

方案一的計(jì)算方法可由《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》[6]得到，標(biāo)準(zhǔn)中PCI權(quán)重為0.35，RQI權(quán)重為0.4，RDI權(quán)重為0.15，則最終路段的指標(biāo)綜合得分可以算出。下面以K14+000～K15+000為例，計(jì)算出其指標(biāo)綜合得分S。計(jì)算式如下：

S=r1×PCI+r2×RQI+r3×RDI

(3)

其中，r1,r2,r3分別為路面PCI,RQI和RDI權(quán)重，由《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》可得r1=0.35，r2=0.4，r3=0.15。

其中路段K14+000～K15+000的PCI值為93.8，RQI值為85.6，RDI值為77.42，分別代入上式，計(jì)算綜合得分S如下：

S=78.68

(4)

根據(jù)上述指標(biāo)綜合得分S的計(jì)算方法，可以得出海南省屯大線K14+000～K34+000路段的綜合得分，再按照綜合得分進(jìn)行升序排序(在資金有限的情況下，綜合得出最低的路段應(yīng)優(yōu)先養(yǎng)護(hù))。各路段的綜合得分S明細(xì)見表4。

表4 按指標(biāo)分值高低排序結(jié)果

2)方案二：年度等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法。

若養(yǎng)護(hù)資金不充足的情況下，則優(yōu)先選擇BCR分值高的路段，養(yǎng)護(hù)維修之后所余資金對其他路段進(jìn)行小修保養(yǎng)。對各路段的BCR值進(jìn)行降序排列，具體見表5。

表5 按費(fèi)用效益比BCR分析結(jié)果

此方案不同于路段指標(biāo)綜合排序法，是按照等額年度的費(fèi)用效益思想進(jìn)行養(yǎng)護(hù)對策選擇，不僅要考慮路面的使用性能以及費(fèi)用，還要對路段養(yǎng)護(hù)后的效益進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4 效果評價(jià)

近幾年海南省屯大線的路面養(yǎng)護(hù)資金投放金額為1 000萬元左右，通過對兩方案進(jìn)行效益分析，經(jīng)兩方案維修處治后路面使用性能指數(shù)預(yù)期值和養(yǎng)護(hù)資金需如表6,圖3所示。

表6 養(yǎng)護(hù)方案預(yù)期效果需求資金對比表

由表6,圖3分析可得：方案一為指標(biāo)分值高低排序法、方案二為費(fèi)用效益分析法，兩方案均能改善路面性能。在資金充足的情況下，方案一和方案二對路段性能的提升效果是相同的。在資金不充足的情況下，方案一(指標(biāo)得分高低排序法)只對路況較差的路段進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)，并沒有考慮效益的因素對路段養(yǎng)護(hù)資金的影響。方案二(效益費(fèi)用比法)與方案一相比，其在資金需求相差不多的情況下，路面性能提升效果相對于方案一較好，更好的滿足路面性能提升最大化和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)化的目標(biāo)。

5 結(jié)語

為使海南省屯大線K14+000～K34+000路段養(yǎng)護(hù)達(dá)到最佳效果，本文通過等額—費(fèi)用效益比BCR分析對養(yǎng)護(hù)維修方案進(jìn)行了比選，得出如下結(jié)論：

1)通過等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法進(jìn)行優(yōu)選，路面性能得到了大幅度的提升，PCI提升值為5.97分，RQI提升值為6.94，RDI提升值為24.4；能滿足路面性能提升值最大化和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)化的目的。

2)等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法和綜合評分法相比，其PCI，RQI，RDI的提升幅度較大，且費(fèi)用相近。等額—費(fèi)用效益比BCR分析方法不僅要考慮路面的使用性能以及費(fèi)用，而且要考慮路面在整個(gè)壽命期的使用性能和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，即在整個(gè)壽命期內(nèi)尋求滿足使用性能和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的養(yǎng)護(hù)方案，使各路段得到及時(shí)修復(fù)，并且使路面使用性能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。