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M高速公路沥青路面养护质量动态优化控制系统思考

日期:2024年05月12日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:60
论文价格:150元/篇 论文编号:lw202405081032086386 论文字数:36533 所属栏目:工程管理论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis

本文是一篇工程管理论文,本文基于M高速公路S路段沥青路面养护工作,针对现有路面养护质量评估指标与评估方法(PQI法)的不足,拟对本高速公路项目中的沥青路面养护质量评估指标与评估方法进行改进,并对高速公路运营期的沥青路面养护质量进行预见性评估和合理的优化控制。

第一章  绪

1.1  研究背景及意义

1.1.1  研究背景

随着我国公路交通业的持续高速发展,对于公路养护任务的要求尤为迫切[1]。沥青路面是我国公路交通的普遍结构形式,其具有很好的延展性和降噪功能,铺设后不仅平整降尘,且不易透水,经久耐用,可以有效提供驾驶舒适性[2]。但在公路的运营过程中,因受车辆荷载、温度、日照等因素的影响,沥青路面会出现各种病害,使用性能会逐渐下降。若处治不及时,可能导致病害进一步发展,从而降低行车舒适度和安全性。目前我国高速公路沥青路面在养护过程中存在许多问题,特别是由于汽车保有量的逐渐增加和行车速度的逐渐提升,使得已建设的沥青路面出现了不同程度的破坏,如路面裂缝、沉陷、路面车辙以及抗滑能力不足等,路面损坏愈来愈早,愈来愈显著,不仅降低了路面使用性能,缩短了路面使用年限,同时也严重影响了道路服务水平及车辆的行驶安全。因此,在公路养护过程中,必须重点评估和控制沥青路面的养护质量[3]。

自上世纪80年代以来,我国高速公路建设稳步发展。尤其是河北省,1987年京石高速公路的开工建设,河北省实现了高速公路“零”的突破;2004年以来,河北省高速公路建设快速发展,成为推动经济社会发展的强大引擎。截至2021年底,河北省高速公路通车总里程达到8042公里(如图1-1所示),居全国第二位。面对如此之高的通车里程,如何高效提升高速公路沥青路面的养护质量水平,有效保障高速公路安全快速畅通,是摆在高速公路运维管理者面前的一个重要的、亟需解决的紧迫问题。

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1.2  国内外研究现状

1.2.1  国外研究现状

路面养护质量评估常以路面使用性能作为评判标准,而这一概念于1962年由美国公路协会(AASHO)首次提出[4]。在沥青路面养护质量评估方法的研究中, AASHO在20世纪60年代提出了第一个评估模型PSI。PSI在应用过程中充分挑选了较多学者和业内人士组成专业主观评价组,根据评价组对目标项目的研究讨论与主观感觉,综合实现打分评估并得到最后的评价结果。随后,加拿大将汽车驾驶舒适度指标(RCI)的评估模式开发并应用[5]。日本饭岛尚等在80年代参考PSI模式,开发了一种基于路面维护指数 MCI的质量评估模型,该方法更具针对性,只考虑路面的平整度、车辙和裂缝程度[6]。美国军队建筑工程局于1983年研制成功了PAVER系统,它包含路况分析、路况预测、养护维修计划三大功能模块,其主要特征是采用基于扣分的方法,对道路损伤的综合评定进行了较为准确的评估[7]。世界银行以路面开裂指数为基础,构建了一种基于UCI的路面养护质量评估模型,它主要是测量路面裂纹对路面的使用性能的影响[7]。

此外,国外诸多国家和地区的学者对路面养护质量评估方法进行了探讨,并提出了基于专家评估技术、采用多元回归方法构建的道路使用性能评估模型[8-9]。SirinOkan等采用AHP方法对影响路面养护质量的因素进行了排序,并由专家评估,从而在提高路面养护质量的同时,确保了道路的寿命和费用[10]。Wang等指出,采用灰色相关方法能够取得较理想的评估效果[11]。VidhiVyas等在124公里的道路上进行了实地试验,利用大量的结构、功能、环境和路基的土质特征,建立了神经网络模型,通过改变隐藏层数目和神经元数目来快速评估道路质量[12]。Rahman等在对南卡罗来纳州20个路面项目的研究中以PSI、PQI、IRI和PDI指数作为最终指标[13]。Ke-zhenYan等采用SVM法对沥青路面养护质量进行了评估,并采用PSO算法对其进行了优化[14]。

第二章  相关理论与方法

2.1  质量管理理论

质量管理是确定质量方针、目标和职责,并在质量体系中通过策划、控制、和改进等,使其实施全部管理职能的所有活动[28]。质量管理的主要理论包括:全面质量管理理论、持续质量改进理论和系统管理理论[29]。

2.1.1  全面质量管理理论

全面质量管理理论(TQM)是由菲根堡姆学者提出的一种有别于传统质量管理理论、且更为合理、有效的管理体系。TQM以质量提升为目标,以多方参与为基础,以此建立起一套科学高效的质量管理体系,其核心准则是预防为主、强化管理、多方参与、持续改进和以事实为依据,通过全方位管理、全过程管理、全员参与管理,从而满足目标的质量需求[30]。

在高速公路沥青路面养护质量管理中,充分借鉴TQM思想,全面考虑高速公路沥青路面养护质量评估指标,并分别从主客观的角度结合多方调查考量指标重要性,预防为主、及时评估、动态优化,实现对高速公路沥青路面养护质量的全面质量管理。

2.1.2  持续质量改进理论

持续质量改进理论(CQI)是在全面质量管理的基础上发展起来的以过程管理和沟通质量控制为核心的质量管理理论。它是一个具有特定结构的组织过程,通过不断优化和改进管理和技术过程,以提供满足或超过人们期望的高质量产品或服务,实施持续改进的过程。

在高速公路沥青路面养护质量管理中,本文充分借鉴持续质量改进理论CQI思想,通过对表现欠佳的指标持续改进、动态提升,以期达到更佳的高速公路沥青路面养护质量。

2.2  权重确定方法

现有指标权重的确定方法主要涵盖:主观赋权法、客观赋权法和主客观组合赋权法三类。

2.2.1  主观赋权法

主观赋权法是在充分考虑专家主观意见的基础上,进行指标权重的赋值。常见的主观赋权法包括:层次分析法、德尔菲法、G1法等。

2.2.1.1  层次分析法

层次分析法(AHP)是一种典型的层次加权决策分析方法。根据问题的特点和预期目标,可以将问题分解为若干或几类关键组成部分,并根据因素之间的相关性和相互影响,如从属关系,将因素分类在不同的位置层次得到评价因素的多层次研究模型,优劣的相对顺序由模型的最低层次相对于模型的最高层次的重要性加权确定。这种方法具有科学、灵活,以及适合多目标、多层次评价系统的优点;但由于权重数据主要来自专家评审等渠道,因此难以避免专家群体和水平差异带来的主观性问题[31]。

2.2.1.2  德尔菲法

德尔菲法(Delphi)是专家研究的经典方法。其基本流程是在征求专家对拟授权指标重要性的意见后,进行整理、汇总、统计,然后向专家提供匿名反馈。征求意见,然后集中反馈,直到有统一的调查结果。这种方式可以充分发挥专家的作用,避免专家受到会议气氛、权威、趋势等因素的影响,使专家有足够的时间索取信息,深入思考要回答的问题。但这种方法的调查过程繁琐耗时,而且由于专家知识有限,难免存在专业局限性甚至偏见;并且由于缺乏情报和历史数据,专家意见基于直观和松散的数据,因此结果往往不稳定、没有重点和不一致。

第三章 M高速公路沥青路面养护质量评估现状分析 ........................ 18

3.1 工程概况 .................................. 18

3.1.1 地形地貌 ........................... 18

3.1.2 气候条件 ........................ 18

第四章 M高速公路沥青路面养护质量评估指标体系建立和应用 ... 24

4.1 确定M高速公路沥青路面养护质量研究界限 .................. 24

4.2 建立路面养护质量评估指标体系 ........................ 24

第五章 M高速公路沥青路面养护质量动态评估优化控制系统构建与应用 ................. 31

5.1 M高速公路沥青路面养护质量评估系统构建及应用 ................. 31

5.1.1 路面养护质量评估等级划分 ........................ 31

5.1.2 指标权重计算 ............................... 31

第五章  M高速公路沥青路面养护质量动态评估优化控制系统构建与应用

5.1  M高速公路沥青路面养护质量评估系统构建及应用

在明确高速公路沥青路面养护质量评估指标体系并通过数据收集建立高速公路沥青路面养护质量历史数据库的基础上,开展M高速公路沥青路面养护质量评估系统构建与应用。首先划分评估等级标准并通过专家打分与历史数据确定各项评估指标的主客观权重;其次利用组合赋权法得出指标的组合权重;再根据所获不同指标的历史数据多少。对应选择适宜的评估方法,以此构建得到完整的M高速公路沥青路面养护质量评估系统。

5.1.1  路面养护质量评估等级划分

根据高速公路沥青路面养护质量评估特点,本研究将高速公路沥青路面养护质量评估指标等级划分为:优、良、中、次、差五级,各项指标评估等级分类与具体确定标准见表5-1。

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第六章  结论与展望

6.1  结论

本文基于M高速公路S路段沥青路面养护工作,针对现有路面养护质量评估指标与评估方法(PQI法)的不足,拟对本高速公路项目中的沥青路面养护质量评估指标与评估方法进行改进,并对高速公路运营期的沥青路面养护质量进行预见性评估和合理的优化控制,并得出以下结论:

(1)立足于我国高速公路沥青路面养护基本情况,采用现状分析法与专家调查法系统分析了我国高速公路沥青路面养护的现行养护质量评估指标、现行养护质量评估方法和局限性。为