羅 鋼

（貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

經(jīng)濟高速發(fā)展的時代背景下，我國交通事業(yè)蓬勃發(fā)展，高速公路養(yǎng)護工作也取得了長足進步，但是影響高速公路養(yǎng)護工程費用的因素眾多，養(yǎng)護需求與經(jīng)費預(yù)算水平之間差距顯著[1]。為此，需探索影響高速公路養(yǎng)護費用的客觀因素，針對具體項目需求，深入優(yōu)化養(yǎng)護類型，提高費用支出的科學(xué)性，通過明確影響因素與養(yǎng)護費用的定量關(guān)系，合理選擇養(yǎng)護措施[2]。該文對某省高速公路養(yǎng)護費用數(shù)據(jù)進行回歸分析，探究不同影響因素與養(yǎng)護費用之間的內(nèi)在關(guān)系，借助估值模型對公路養(yǎng)護措施的科學(xué)性加以分析，為保障公路質(zhì)量、提高公路使用壽命奠定基礎(chǔ)。

1 費用影響因素分析

為提高高速公路養(yǎng)護管理工作者的控制效果，需對養(yǎng)護費用類別科學(xué)分析，提高路況設(shè)計參數(shù)的評估水平，增強路況項目檢測的客觀性與準(zhǔn)確性[3-4]。

（1）建設(shè)年代不同，高速公路路齡存在差異，必然導(dǎo)致養(yǎng)護費用不同。

（2）高速公路功能不同，路面交通量和車載量不同，也會導(dǎo)致養(yǎng)護費用有所區(qū)別。

（3）高速公路車道數(shù)不同，導(dǎo)致養(yǎng)護費用差異，相同車道路段路寬不同，養(yǎng)護費用也會有所差異。

（4）地形條件差異決定高速公路養(yǎng)護費用高低，橋隧比也會對養(yǎng)護費用產(chǎn)生影響。不同路段的特點不同，上述因素共同構(gòu)成了路段結(jié)構(gòu)，也影響路段養(yǎng)護費用。

1.1 通車年數(shù)與費用的關(guān)系

隨著使用年限的增加，高速公路破損風(fēng)險增大，荷載水平增多也會導(dǎo)致路面性能下滑，從而引發(fā)行車風(fēng)險。需結(jié)合道路實際情況加強日常維護確保行車安全，而高速養(yǎng)護費用與行車數(shù)量、荷載水平、投入使用年限等密切相關(guān)。高速公路大修養(yǎng)養(yǎng)護費用高，隨后高速公路路面性能恢復(fù)至正常水平，日常維護費用也會有所降低。大中修時間短，越靠后，高速公路路面維修所花費的費用越多。

對某省高速公路養(yǎng)護費用歷年數(shù)據(jù)整體和分析，探究高速公路養(yǎng)護費用與通車數(shù)量的關(guān)聯(lián)性，選取同向4車道作為目標(biāo)路段，為避免其他因素影響，選取高速公路路段未進行大修，路基寬度在25 m左右，且平均交通量小于6 500 pcu/d，圖1為通車數(shù)量與公路年養(yǎng)護費用關(guān)系圖。

圖1 通車年數(shù)與年平均養(yǎng)護費用的關(guān)系曲線

對圖1分析可知，隨著高速公路投入使用年數(shù)的增加，養(yǎng)護費用整體呈現(xiàn)上升趨勢，且兩者之間滿足擬合曲線方程y=1.828-1.15x+0.325x2，相關(guān)系數(shù)R2為0.938。由此可見，隨著高速公路投入使用年數(shù)的增加，日常養(yǎng)護所花費的養(yǎng)護費用增多。

1.2 交通量與費用的關(guān)系

路面病害程度會隨著荷載水平的增加而增多，路面病害數(shù)量增多，日常養(yǎng)護所需花費的養(yǎng)護費用也明顯增加。通過對交通量的觀測和換算，分析交通量與養(yǎng)護費用之間的關(guān)系，選取通車年限在2.5~5年的高速公路作為研究對象，目標(biāo)路段為四車道，路基寬度在25 m左右[5]。高速公路年養(yǎng)護費用與交通量之間的關(guān)系如圖2所示。

圖2 交通量與年平均養(yǎng)護費用的關(guān)系曲線

對圖2分析可知，隨著交通量的增加，年平均養(yǎng)護費用增加，兩者之間存在相關(guān)性。由此可見，交通量越大，高速公路路面養(yǎng)護費用越多。

1.3 路基寬度與費用的關(guān)系

該高速公路為雙向四車道，處于維修期路段數(shù)量多。車道數(shù)量增加會導(dǎo)致路面病害可能性增加，裂縫、泛油、坑槽等數(shù)量越多，公路養(yǎng)護費用支出越多且養(yǎng)護難度越大[6]。車道數(shù)量不同，高速公路每千米養(yǎng)護費用不同，相同車道的高速公路由于路基寬度差異、地形特征不同、病害情況不同，也可能導(dǎo)致養(yǎng)護工作量存在差異，從而使養(yǎng)護費用不同。為避免相關(guān)因素影響，擬定目標(biāo)路段交通量小于4 000 pcu/d，且通車時間不超過5年，標(biāo)準(zhǔn)化處理交通量數(shù)據(jù)，分析年度平均養(yǎng)護費用與路基寬度關(guān)聯(lián)性，詳見圖3所示。

圖3 路基寬度與年平均養(yǎng)護費用的關(guān)系

對圖3分析可知，相比于路面寬度為24.5 m的路面，路面寬度為26.5 m的道路日常養(yǎng)護費用更大，表明日常養(yǎng)護費用與路基寬度存在正相關(guān)性。

1.4 橋隧比

橋梁和隧道工程的項目造價高，日常養(yǎng)護費用也明顯增加，高速公路路段橋梁和隧道占比越高，日常養(yǎng)護費用需花費的養(yǎng)護費用越高。

為探究橋隧比與高速公路路面年平均養(yǎng)護費用之間的關(guān)系，選定雙向四車道為目標(biāo)路段，路基寬度為24.5 m且投入使用時間在2.5~7年之間，樣本目標(biāo)交通量在1 200~6 000 pcu/d之間，對交通量數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。研究發(fā)現(xiàn)，橋隧比與年養(yǎng)護費用之間擬合曲線方程y=1.903+0.071x+0.071x2，相關(guān)系數(shù)R2=0.993。高速公路年平均養(yǎng)護費用與橋隧比關(guān)系曲線如圖4所示。

圖4 橋隧比與年平均養(yǎng)護費用的關(guān)系曲線

對圖4分析可知，橋隧比增加的同時高速公路路面年平均養(yǎng)護費用增加，兩者符合擬合曲線方程y=1.903+0.071x+0.071x2，相關(guān)系數(shù)R2為0.991。由此可見，隨著橋隧比增加，高速公路日常養(yǎng)護費用增加。

1.5 其他因素

路面結(jié)構(gòu)、地形特征、地理環(huán)境等因素都會對高速公路養(yǎng)護費用產(chǎn)生影響，該省以山區(qū)為主，路面結(jié)構(gòu)復(fù)雜[7]。2010年以前，高速公路建設(shè)多確定路面結(jié)構(gòu)厚度為15 cm，2015—2020年期間建設(shè)的高速公路路面結(jié)構(gòu)厚度為20 cm，2010年之后高速公路路面結(jié)構(gòu)厚度為18 cm。由此可見，高速公路路面結(jié)構(gòu)會直接影響后期養(yǎng)護費用。通車年數(shù)、交通量等因素，也會對養(yǎng)護費用等產(chǎn)生影響，而形象工程、便民工程、輔助設(shè)施增設(shè)等項目，也會對養(yǎng)護費用產(chǎn)生一定影響，但整體而言該方面的費用支出有限。

1.6 影響因素敏感性分析

敏感性分析的理論基礎(chǔ)為灰色系統(tǒng)理論，通過關(guān)聯(lián)度分析將養(yǎng)護費用和相關(guān)影響因素結(jié)合在一起，探究內(nèi)在關(guān)聯(lián)。首先，進行不同序列的初值像的計算：

式中，xi(1)和xi(k)分別表示第i個路段的養(yǎng)護費用及第k個因素對其影響結(jié)果。

求差序列，記為：

獲得極差，用以下公式表示：

式中，γ0i(k)——第i個路段中第k個因素對于養(yǎng)護費用的關(guān)聯(lián)系數(shù)。

關(guān)聯(lián)度計算公式如下：

式中，γ0(k)——第k個因素對養(yǎng)護費用的關(guān)聯(lián)度。

結(jié)合上述計算公式和相關(guān)參數(shù)，獲取不同影響因素關(guān)聯(lián)度，詳見圖5所示。

圖5 影響因素的關(guān)聯(lián)度

對圖5分析可知，影響高速公路養(yǎng)護費用的因素按照權(quán)重值排列如下：通車年數(shù)＞交通量＞車道數(shù)＞路基寬度＞橋隧比。

2 費用預(yù)測與控制

對上述相關(guān)研究結(jié)果分析可知，車道數(shù)量、路基數(shù)量均會對養(yǎng)護費用產(chǎn)生影響，且兩者影響程度相近，選定車道數(shù)（Y1）、交通量（Y2）、通車年數(shù)（Y3）、橋隧比（Y4）四個指標(biāo)進行模型簡化，即Z（費用）=f（車道數(shù)，交通量，通車年數(shù)，橋隧比）。

結(jié)合研究數(shù)據(jù)結(jié)果，Z（費用）=f（車道數(shù)，交通量，通車年數(shù)，橋隧比）為多元線性回歸方程。首先，需建立Z與自變量的一元回歸模型，確定不同自變量Y與因變量Z之間的關(guān)系，建立下列模型：

利用軟件采用非線性最小二乘法進行參數(shù)估計，自變量與因變量之間的回歸系數(shù)R2為0.971，證實該方程的模擬效果可觀，表明自變量和因變量之間的相關(guān)性良好。

結(jié)合上述公式對不同樣本情況進行計算，判斷模型的可靠性和準(zhǔn)確性，養(yǎng)護費用的實際支出值與模擬結(jié)果對比情況如圖6所示。

圖6 養(yǎng)護費用預(yù)測與實際值的比較

對圖6內(nèi)容分析可知，模擬公式所得養(yǎng)護費用值略小于實際值，基本上滿足了預(yù)期需求，即模型基本可靠。

3 結(jié)論

綜上所述，隨著高速公路養(yǎng)護需求的增多，高速公路管理部門須對養(yǎng)護預(yù)算與養(yǎng)護需求進行差異合理評估[8]，根據(jù)被養(yǎng)護路段的實際情況，優(yōu)先選擇養(yǎng)護目標(biāo)，提高養(yǎng)護資金分布的合理性。相關(guān)研究結(jié)論如下所示:

（1）路基寬度、橋隧比、交通量、車載數(shù)量、車道數(shù)都是影響高速公路養(yǎng)護費用的重要因素，按照影響程度大小排序如下：通車年數(shù)＞交通量＞車道數(shù)＞路基寬度＞橋隧比。

（2）結(jié)合某省高速公路養(yǎng)護費用數(shù)據(jù)，通過樣本分析建立養(yǎng)護費用模型，為高速公路管理者合理分配路段養(yǎng)護費用提供了參考。

（3）樣本目標(biāo)數(shù)據(jù)來源為近5年均值，對未來養(yǎng)護費用支出預(yù)測時，需結(jié)合物價水平、消費指數(shù)變化等進行科學(xué)評估。