林 建

（福建省高速路橋建設(shè)發(fā)展有限公司，福建廈門 361000）

0 引言

近年來(lái)，高速公路路網(wǎng)建設(shè)不斷完善，隨著里程的增長(zhǎng)，高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)單位承擔(dān)了大量的日常養(yǎng)護(hù)和應(yīng)急搶險(xiǎn)任務(wù)，為保障高速公路安全運(yùn)行、維持良好狀況、提升服務(wù)質(zhì)量作出了重要貢獻(xiàn)。自動(dòng)化、多功能化的養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備也逐步地被應(yīng)用到道路養(yǎng)護(hù)作業(yè)中。高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的配置，既要滿足養(yǎng)護(hù)作業(yè)的需要，還需要滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、實(shí)用等要求，然而高速養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置方案的評(píng)價(jià)中涉及許多指標(biāo)且許多指標(biāo)存在不確定性和模糊性，這對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的科學(xué)配置是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。

國(guó)內(nèi)學(xué)者在高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的配置上進(jìn)行了大量研究，長(zhǎng)安大學(xué)陳慶芳等[1]在量化數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，綜合約束條件的限制范圍，創(chuàng)建高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械配置模型，并給出高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械配置模型的求解方法；李秀君等[2]提出了基于多層次模糊灰色耦合理論的高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械配置方案評(píng)價(jià)模型；李文慧[3]運(yùn)用層次分析法建立了高等級(jí)工差機(jī)械配置方案評(píng)價(jià)模型。

本文采用層次分析法，結(jié)合福建高速近30 年來(lái)養(yǎng)護(hù)工作經(jīng)驗(yàn)積淀，建立高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置的層次結(jié)構(gòu)模型，并確定方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重系數(shù)；結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)理論得出養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置優(yōu)化模型；最后，驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。該方法可以為高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的配置優(yōu)化提供科學(xué)的決策依據(jù)，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)效率和質(zhì)量的提高，同時(shí)降低成本，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1 研究方法

為建立養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置方案優(yōu)化模型，本文使用層次分析法及灰色關(guān)聯(lián)理論兩種研究方法。

1.1 層次分析法[2]

1.1.1 層次分析法的思路

層次分析法的基本思路是根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)和目標(biāo)分解出問(wèn)題的組成因素，根據(jù)各個(gè)因素的相互關(guān)系將其層次化，組成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，然后按層分析，從而獲得最低層對(duì)于最高層的重要性權(quán)值。

1.1.2 層次分析法的基本步驟

（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型。目標(biāo)層：?jiǎn)栴}的預(yù)定目標(biāo)（如選擇旅游城市）；準(zhǔn)則層：影響目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)則（如費(fèi)用、景色、飲食等）；方案層：決策時(shí)的備選方案（如桂林、武夷山、華山等）。

（2）構(gòu)造判斷矩陣：①建立評(píng)估因素集合U={u1，u2，u3，…，un}；②設(shè)uij表示評(píng)估因素ui對(duì)評(píng)估因素uj的相對(duì)重要性數(shù)值，由專家根據(jù)1-9 標(biāo)度法進(jìn)行判斷取值（表1）；③將評(píng)估元素集U中的元素兩兩比較得出判斷矩陣P：

表1 評(píng)估元素重要性評(píng)分表

其中，uij＞0，uij=1/uji。

（3）判斷矩陣一致性：①求一致性指標(biāo)CI：根據(jù)PW=λmaxW，得最大特征值λmax，進(jìn)而求出一致性指標(biāo)；②平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI：根據(jù)矩陣階數(shù)，從表2 中查取；③計(jì)算隨機(jī)一致性比率，當(dāng)CR＜0.1 時(shí)，則判斷矩陣滿足一致性要求；當(dāng)CR≥0.1 時(shí)，則需對(duì)判斷矩陣進(jìn)行修正。

表2 隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 值

（4）確定權(quán)重系數(shù)。應(yīng)用層次分析法確定權(quán)重系數(shù)的問(wèn)題可以歸結(jié)為判斷矩陣的特征向量求解問(wèn)題，目前主要方法有方根法、和法、特征根法等，這里采用和法。

將判斷矩陣按列歸一化：

將歸一化后的判斷矩陣按行相加：

（5）組合權(quán)重系數(shù)。根據(jù)上述方法可以確定出單權(quán)重系數(shù)，假設(shè)準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重系數(shù)為（a1，a2…an）、指標(biāo)層次對(duì)準(zhǔn)則層的權(quán)重系數(shù)為（η1，η2…ηn）T，為確定指標(biāo)層與目標(biāo)層之間的權(quán)重系數(shù)，根據(jù)線性代數(shù)相關(guān)知識(shí)可知方案層與目標(biāo)層的權(quán)重系數(shù)為：（a1，a2…an）（η1，η2…ηn）T。

1.2 灰色關(guān)聯(lián)理論

1.2.1 灰色關(guān)聯(lián)理論的思路

灰色關(guān)聯(lián)理論的核心是將樣本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為灰色數(shù)列，并通過(guò)計(jì)算灰色數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)度來(lái)評(píng)價(jià)對(duì)象之間的相似程度或接近程度。具體來(lái)說(shuō)，灰色關(guān)聯(lián)理論通過(guò)對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行灰色化處理，將其轉(zhuǎn)化為灰色數(shù)列，然后計(jì)算不同灰色數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)度，從而評(píng)價(jià)對(duì)象之間的相似程度或接近程度。應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)理論可以用來(lái)評(píng)價(jià)方案之間的優(yōu)劣程度，從而選擇最優(yōu)方案。

1.2.2 灰色關(guān)聯(lián)理論的步驟

（1）參考數(shù)列記作x0=（x0（1），x0（2）…x0（m））；被比較因素組成的數(shù)列稱為比較數(shù)列，記作xi=（xi（1），xi（2）…xi（k）…xi（m））（k=1，2…m；i=1，2…n），多個(gè)比較數(shù)列構(gòu)成比較矩陣：

（2）由于各因素的不可公度性，在評(píng)價(jià)前應(yīng)對(duì)數(shù)列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱的數(shù)據(jù)。

（3）對(duì)于一個(gè)參考數(shù)列x0，比較數(shù)列xi，xi對(duì)關(guān)于k 指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度ξi（k）：

其中，ξ是為了減少極值對(duì)計(jì)算影響的系數(shù)，一般取ξ≤0.5。

（5）絕對(duì)關(guān)聯(lián)度ri反映了比較數(shù)列i 的“優(yōu)劣”關(guān)系，按從大到小對(duì)其進(jìn)行排序，最大的為最優(yōu)方案。

2 養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置優(yōu)化模型建立

養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置優(yōu)化模型的建立，是根據(jù)分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置的衡量指標(biāo)，采用層次分析法，構(gòu)建高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置衡量指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，根據(jù)權(quán)重系數(shù)，按照灰色關(guān)聯(lián)理論對(duì)現(xiàn)有配置方案與理想方案對(duì)比，找尋最優(yōu)方案，選擇出最優(yōu)配置的過(guò)程。

2.1 養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置的影響因素

當(dāng)前高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)主要有路況巡查、路面保潔修補(bǔ)、交安設(shè)施維護(hù)、橋隧維護(hù)、綠化養(yǎng)護(hù)、應(yīng)急搶險(xiǎn)等工作，工作量和工作標(biāo)準(zhǔn)決定了機(jī)械設(shè)備配備的型號(hào)和數(shù)量。結(jié)合國(guó)內(nèi)外高速公路管養(yǎng)情況，管養(yǎng)里程、交通量、車道數(shù)、路齡、自然條件是影響?zhàn)B護(hù)機(jī)械設(shè)備的主要影響因素。

2.1.1 管養(yǎng)里程

管養(yǎng)里程的長(zhǎng)短是決定養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置數(shù)量的重要因素之一。當(dāng)管養(yǎng)里程較長(zhǎng)時(shí)，可能遇到的養(yǎng)護(hù)工作量也會(huì)相應(yīng)增加，養(yǎng)護(hù)任務(wù)也會(huì)更加繁重。因此，在管養(yǎng)里程較長(zhǎng)的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的數(shù)量和種類，以提高養(yǎng)護(hù)效率和質(zhì)量。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和養(yǎng)護(hù)作業(yè)的需要，合理規(guī)劃養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的配置和調(diào)度，以確保養(yǎng)護(hù)工作的高效進(jìn)行。

2.1.2 交通量

交通量是衡量車流大小的指標(biāo)，直接決定了道路及設(shè)施的損壞程度，進(jìn)而影響高速公路的使用壽命。當(dāng)交通量較大時(shí)，養(yǎng)護(hù)工作的難度和工作量也會(huì)相應(yīng)增加。因此，在交通量較大的情況下，應(yīng)適當(dāng)增加養(yǎng)護(hù)人員和設(shè)備的投入，以保證養(yǎng)護(hù)作業(yè)的高效進(jìn)行。

2.1.3 車道數(shù)

車道數(shù)是影響?zhàn)B護(hù)作業(yè)量的重要因素之一，直接影響到養(yǎng)護(hù)應(yīng)急設(shè)施布局和機(jī)械設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)。車道數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致同等條件下百公里養(yǎng)護(hù)面積的增加，從而增加養(yǎng)護(hù)工作量。因此，在車道數(shù)增加的情況下，需要適當(dāng)增加養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的數(shù)量和種類，以滿足養(yǎng)護(hù)作業(yè)的需求。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和養(yǎng)護(hù)作業(yè)的需要，合理規(guī)劃養(yǎng)護(hù)應(yīng)急設(shè)施的布局和機(jī)械設(shè)備的配置標(biāo)準(zhǔn)，以確保養(yǎng)護(hù)工作的高效進(jìn)行。

2.1.4 路齡

路齡越長(zhǎng)，高速公路基礎(chǔ)設(shè)施的老化越嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)作業(yè)量的增加和維修比率的提高。因此，在路齡較長(zhǎng)的路段，應(yīng)適當(dāng)增加養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的數(shù)量和種類，以提高養(yǎng)護(hù)作業(yè)的效率和質(zhì)量。同時(shí)，對(duì)于這些機(jī)械設(shè)備，應(yīng)注重其可靠性和穩(wěn)定性，以減少機(jī)械維修時(shí)間和成本?？梢酝ㄟ^(guò)選擇質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定的機(jī)械設(shè)備，并加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)，來(lái)提高機(jī)械設(shè)備的可靠性和使用壽命。

綜上所述，對(duì)于路齡較長(zhǎng)的高速公路路段，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)卦黾羽B(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的數(shù)量和種類，并注重機(jī)械設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，以提高養(yǎng)護(hù)作業(yè)的效率和質(zhì)量，減少維修時(shí)間和成本。

2.1.5 自然條件

自然條件也是影響?zhàn)B護(hù)機(jī)械設(shè)備配置的一個(gè)重要因素。以閩北地區(qū)為例，春夏季節(jié)汛期來(lái)臨時(shí)有大范圍長(zhǎng)時(shí)間的降雨，會(huì)增加路面病害和水毀的發(fā)生率。因此，在這個(gè)時(shí)期，應(yīng)適當(dāng)增加清障、排水等養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的配置，以應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害。而在冬季，閩北地區(qū)會(huì)頻繁發(fā)生冰凍災(zāi)害，因此應(yīng)該配置除雪除冰設(shè)備，以保證道路的通行安全。

2.2 影響?zhàn)B護(hù)機(jī)械設(shè)備配置的衡量指標(biāo)

養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的配備是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，配置過(guò)程應(yīng)該綜合考慮配置影響因素、養(yǎng)護(hù)內(nèi)容、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、技術(shù)性指標(biāo)以及行業(yè)專家的意見(jiàn)等多個(gè)因素。為此，本文提出3 個(gè)衡量指標(biāo)：適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性。

2.2.1 適應(yīng)性

在選擇養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備時(shí)，其使用性能應(yīng)具有足夠的適應(yīng)性。首先，設(shè)備應(yīng)能夠適應(yīng)當(dāng)前養(yǎng)護(hù)作業(yè)量，當(dāng)作業(yè)量較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高設(shè)備的配置量。其次，設(shè)備應(yīng)能夠適應(yīng)養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)工作內(nèi)容，例如路面修補(bǔ)設(shè)備、綠化養(yǎng)護(hù)設(shè)備、應(yīng)急搶險(xiǎn)設(shè)備等，以滿足不同方面的要求。最后，由于養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)環(huán)境和災(zāi)害類型可能各式各樣，因此在選擇設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)前情況并選擇適合的設(shè)備，以確保養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)任務(wù)的高效完成。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)性

在功能和性能相同或相近的條件下，養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的配備應(yīng)選擇價(jià)格較低的機(jī)械，以提高性價(jià)比。這可以從設(shè)備總投資、投資回收期、年折舊費(fèi)以及年平均利用率等方面來(lái)考慮。選擇價(jià)格較低的機(jī)械可以降低設(shè)備總投資，縮短投資回收期并降低年折舊費(fèi)用，同時(shí)還可以提高年平均利用率，從而獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2.3 技術(shù)性

養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的技術(shù)性主要體現(xiàn)在單位生產(chǎn)功率、自動(dòng)化程度、環(huán)保性、可靠性等方面。

2.3 優(yōu)化模型的建立[3]

2.3.1 建立層次分析結(jié)構(gòu)

（1）層次分析結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)層次分析法的論述及影響?zhàn)B護(hù)機(jī)械設(shè)備配置的衡量指標(biāo)的論述，建立層次結(jié)構(gòu)圖（圖1），其中A為目標(biāo)層，B 為準(zhǔn)則層，C 為指標(biāo)層。

圖1 養(yǎng)護(hù)機(jī)械配置優(yōu)化層次結(jié)構(gòu)

（2）構(gòu)造判斷矩陣、一致性檢驗(yàn)及權(quán)重計(jì)算。本文采用德?tīng)柗品?，?gòu)造判斷矩陣A-B、B-C，并使用MATLAB 進(jìn)行矩陣計(jì)算，得出判斷矩陣特征向量、特征值及一致性指標(biāo)（表3～表7）。

表3 A-B 層次分析結(jié)果

表4 B1-C 層次分析結(jié)果

表5 B2-C 層次分析結(jié)果

表6 B3-C 層次分析結(jié)果

表7 A-C 權(quán)重值

λmax=3.06，CI=0.03，RI=0.58，CR=0.06＜0.1，滿足一致性要求。

λmax=3.06，CI=0.03，RI=0.58，CR=0.06＜0.1，滿足一致性要求。

λmax=4.22，CI=0.07，RI=0.9，CR=0.08＜0.1，滿足一致性要求。

λmax=4.14，CI=0.05，RI=0.9，CR=0.05＜0.1，滿足一致性要求。

根據(jù)表7 可知，單位生產(chǎn)功率、可靠性、作業(yè)內(nèi)容適應(yīng)性等3 個(gè)指標(biāo)對(duì)養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置影響最大。

2.3.2 最優(yōu)方案選擇

（1）根據(jù)相關(guān)要求（如規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)驗(yàn)，研究成果等）編制出與指標(biāo)因數(shù)有關(guān)的供選擇方案Ai并確定理想方案A0。

（2）根據(jù)建立層次分析結(jié)構(gòu)得出的A-C 權(quán)重值，結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)理論知識(shí)計(jì)算出絕對(duì)關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)絕對(duì)關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，選擇最佳方案。

3 養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置優(yōu)化

養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備按使用功能可劃分為六大類。第一類是養(yǎng)護(hù)巡查設(shè)備，包括養(yǎng)護(hù)巡查車、皮卡車等，用于日常巡查、夜間巡查以及特殊巡查；第二類是路面保潔設(shè)備，包括清掃車、灑水車、皮卡車等，用于路面清掃；第三類是路面維修設(shè)備，包括多功能養(yǎng)護(hù)車、自卸車等，用于維修路面坑槽、裂縫等病害；第四類是交通工程維修設(shè)備，包括打拔樁機(jī)、高空作業(yè)車等，用于交通工程設(shè)施的維修和更換；第五類是綠化維護(hù)設(shè)備，包括灑水車、綠籬機(jī)等，用于沿線綠化澆水、除草、修剪、打藥等作業(yè)；第六類是應(yīng)急搶險(xiǎn)設(shè)備，包括融雪劑撒布機(jī)、裝載機(jī)等，用于針對(duì)夏季暴雨水毀災(zāi)害、冬季風(fēng)雪災(zāi)害和泥石流等三類自然災(zāi)害類型的應(yīng)急機(jī)械設(shè)備。

3.1 南平高速某一級(jí)站養(yǎng)護(hù)概況

3.1.1 環(huán)境情況

該一級(jí)站地處政和縣，轄養(yǎng)路段涵蓋政和、松溪兩縣，其管養(yǎng)高速公路有寧上高速、政永高速、長(zhǎng)深線，合計(jì)200 km，其各路段通車年份均達(dá)到10 年以上，養(yǎng)護(hù)任務(wù)艱巨。其所管轄路段春夏季節(jié)是水毀高發(fā)期，冬季又是冰雪災(zāi)害頻發(fā)路段，年均水毀10 處，抗冰除雪4 次以上，其中橋梁61 座（特大橋梁1 座），涵洞220 個(gè)，隧道23 個(gè)，包含26 km 的長(zhǎng)下坡隧道群。

3.1.2 配置情況

目前該一級(jí)站的養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)：一是日常小修養(yǎng)護(hù)任務(wù)及應(yīng)急搶險(xiǎn)等履行社會(huì)責(zé)任的任務(wù)采用自養(yǎng)模式，如交安設(shè)施維護(hù)、路面病害修補(bǔ)、綠化管理、路面清掃、應(yīng)急搶險(xiǎn)等；第二種大型和專項(xiàng)項(xiàng)目，如路面大中修、大型水毀工程等采用委托外協(xié)單位完成，因此不配備大型維修所需養(yǎng)護(hù)設(shè)備，具體機(jī)械設(shè)備配置情況見(jiàn)表8。

3.2 機(jī)械設(shè)備配置情況評(píng)價(jià)

機(jī)械設(shè)備配置情況的評(píng)價(jià)根據(jù)文獻(xiàn)［4］有關(guān)研究結(jié)果進(jìn)行。

3.2.1 機(jī)械化作業(yè)率

機(jī)械化作業(yè)率中涉及的使用機(jī)械實(shí)際任務(wù)量q、可用機(jī)械任務(wù)量Q 均采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算統(tǒng)計(jì)得出，結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 某一級(jí)站養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備機(jī)械化作業(yè)率統(tǒng)計(jì)（2021 年7 月—2022 年6 月）

（2）根據(jù)機(jī)械化作業(yè)率評(píng)估分值：Pj=Wj×45=0.682 4×45=30.71。

3.2.2 機(jī)械利用率（表10）

表10 某一級(jí)站養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備機(jī)械利用率統(tǒng)計(jì)（2021 年7 月—2022 年6 月）

（2）機(jī)械化作業(yè)率：PZ=UZ×35=38.18×35=13.36。

3.2.3 當(dāng)量百公里配備功率（表11）

表11 某一級(jí)站養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備功率統(tǒng)計(jì)

（1）當(dāng)量百公里配備功率：Wb=Z/L×100=100×28 857.7/167.3=172.49 kW/當(dāng)量百公里。

（2）考慮到該站路段通車年限均較長(zhǎng)，基本配備功率值取值4000，則：Pw=E/Wb×20=4000/172.49=23.19＞20，因此取Pw=20。

3.2.4 設(shè)備配置評(píng)估結(jié)果（表12）

表12 某一級(jí)站養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備評(píng)估結(jié)果

根據(jù)表12 的評(píng)估結(jié)果可知，該養(yǎng)護(hù)站機(jī)械設(shè)備配置評(píng)估得分為64.07，還具有較大提升空間。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知該一級(jí)站養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的當(dāng)量百公里配備功率得分20 分，從配備功率角度考慮，機(jī)械配置功率已經(jīng)足夠，結(jié)合其平均利用率較低，說(shuō)明該養(yǎng)護(hù)站機(jī)械設(shè)備配備種類及數(shù)目不合理，可以從調(diào)整部分機(jī)械設(shè)備數(shù)目和種類入手來(lái)提高機(jī)械設(shè)備配置合理性。

3.3 機(jī)械設(shè)備優(yōu)化配置方案初步確定

3.3.1 巡查車

結(jié)合機(jī)械化作業(yè)比率達(dá)90%以上，機(jī)械利用率達(dá)80%以上，可知巡查車?yán)贸浞?，可以適度增加巡查車數(shù)目，參考JTG H10—2009《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，一般百公里配備2 輛巡查車，該一級(jí)站實(shí)際里程200 km，可以配備4 輛巡查車，兼顧機(jī)械利用率，因此優(yōu)化方案中新增巡查車1 輛。

3.3.2 灑水車

灑水車在路面保潔和綠化維護(hù)中的機(jī)械利用率分別為16.03%和34.25%，總體機(jī)械化利用率較低?？紤]到該一級(jí)站的當(dāng)量百公里配備功率得分為20，可以適當(dāng)減少灑水車的配置數(shù)量。為了提高灑水車的利用率，可以將綠化維護(hù)配置的3 輛灑水車改為2 輛，并將多余的一輛調(diào)配至其他一級(jí)站使用，避免設(shè)備閑置造成浪費(fèi)；由于該一級(jí)站下轄兩個(gè)二級(jí)站，充分考慮灑水車配置的適應(yīng)度和設(shè)備調(diào)動(dòng)的靈活性，原綠化保潔使用的2 輛灑水車改為1 輛，由一輛灑水車同時(shí)承擔(dān)路面保潔和綠化維護(hù)任務(wù)，這樣可以在保證路面保潔和綠化維護(hù)質(zhì)量的同時(shí)，減少設(shè)備數(shù)量和成本，提高設(shè)備利用率。

3.3.3 其他養(yǎng)護(hù)機(jī)械的配置

（1）考慮到路面維修機(jī)械利用率40.41%，應(yīng)該進(jìn)一步提高路面維修工作中的機(jī)械化程度，結(jié)合養(yǎng)護(hù)工作實(shí)際并參考JTG H10—2009《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，養(yǎng)護(hù)站應(yīng)當(dāng)適度配置路面切割機(jī)，由于該養(yǎng)護(hù)站管理里程200 km，管轄二級(jí)站兩個(gè)，配置路面切割機(jī)2 臺(tái)。

（2）交安維護(hù)中機(jī)械利用率39.27%，機(jī)械化作業(yè)率41.82%，由于交安維護(hù)中的主要工作為護(hù)欄維修及更換，因此對(duì)該養(yǎng)護(hù)站增配液壓護(hù)欄切割機(jī)1 臺(tái)，以便提高護(hù)欄更換效率，增配護(hù)欄板矯正機(jī)1 臺(tái)，以便修復(fù)護(hù)欄，節(jié)約成本。

（3）雖然原配置的裝載機(jī)、挖掘裝載機(jī)、撒布機(jī)、除雪滾刷機(jī)械利用率低，但作為應(yīng)急搶險(xiǎn)工作的必備設(shè)備，對(duì)其配置數(shù)量不進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)械設(shè)備配置的適應(yīng)性要求。

3.3.4 調(diào)整后配置情況

結(jié)合現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)資金，擬將該養(yǎng)護(hù)站機(jī)械設(shè)備配置情況進(jìn)行優(yōu)化：即新增巡查車1 輛、減少灑水車2 輛、增配路面切割機(jī)2臺(tái)、液壓護(hù)欄切割機(jī)1 臺(tái)、護(hù)欄板矯正機(jī)1 臺(tái)。優(yōu)化后配置情況見(jiàn)表13。

3.4 機(jī)械設(shè)備配置最優(yōu)方案確定

經(jīng)過(guò)對(duì)預(yù)購(gòu)機(jī)械設(shè)備同一規(guī)格不同廠家調(diào)研、選擇、分析，在資金允許的條件下，通過(guò)排列組合的方式選定4 套配置方案（A1、A2、A3、A4），并對(duì)配置方案進(jìn)行評(píng)估和選擇。

3.4.1 備選方案數(shù)據(jù)

根據(jù)四套配置方案，結(jié)合養(yǎng)護(hù)工作方面專家的評(píng)價(jià)，得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)樣本（表14）。

表14 配置方案各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)樣本

3.4.2 數(shù)據(jù)無(wú)量綱化

為了消除指標(biāo)的不同量綱影響 對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。由于影響目標(biāo)層中的評(píng)價(jià)指標(biāo)既有定量的也有定性的，因此在評(píng)價(jià)體系中將指標(biāo)劃分為確定性和不確定性兩種，確定性指標(biāo)又分成本型和效益型，通過(guò)“標(biāo)準(zhǔn)化法”進(jìn)行處理，其中設(shè)備總投資、投資回收期、年折舊費(fèi)按成本型指標(biāo)處理，其余為效益型指標(biāo)；不確定型指標(biāo)通過(guò)模糊數(shù)學(xué)法中的五級(jí)劃分法進(jìn)行處理，結(jié)合層次分析法中的權(quán)重，處理后的數(shù)據(jù)見(jiàn)表15。

表15 評(píng)價(jià)指標(biāo)無(wú)量綱化處理結(jié)果及相關(guān)權(quán)重

3.4.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算

根據(jù)式（3）計(jì)算各指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表16。

表16 指標(biāo)層指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算值

3.4.4 最佳方案選擇

表17 關(guān)聯(lián)度及優(yōu)劣次序

由表17 可知，4 套方案的灰色關(guān)聯(lián)度排序?yàn)锳4>A3>A1>A2，方案A4 的關(guān)聯(lián)度最大，是最適宜的方案，該一級(jí)站養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化方案可按照A4 方案進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械配置優(yōu)化研究的意義，論述優(yōu)化配置的研究方法，建立了養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置優(yōu)化模型，并就南平高速某一級(jí)站養(yǎng)護(hù)機(jī)械配置進(jìn)行優(yōu)化，為高速公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械的合理配置提供理論支持。本文主要的研究成果如下：

（1）根據(jù)高速公路養(yǎng)護(hù)工作實(shí)際情況，提出影響?zhàn)B護(hù)機(jī)械設(shè)備配置的衡量指標(biāo)并結(jié)合層次分析法確定各影響因數(shù)的權(quán)重系數(shù)。

（2）結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)理論及各影響因數(shù)的權(quán)重系數(shù)，詳細(xì)論述了養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置優(yōu)化模型建立過(guò)程。

（3）以養(yǎng)護(hù)機(jī)械設(shè)備配置優(yōu)化模型為基礎(chǔ)，結(jié)合某一級(jí)站設(shè)備配置情況進(jìn)行優(yōu)化配置，提高機(jī)械設(shè)備配置合理性，節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本。