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摘要：当前沥青路面结构早期损坏现象比较普遍，预防性养护的理念和技术逐渐受到重视。应用预防性养护太早或太晚都不能使路面性能达到最好，本文首先阐述了预防性养护时机指标，通过路面性能衰变曲线确定养护效果，运用同一周期中的效果费用比方法确定养护效果和总费用现值，并根据增量分析法最终定量确定预防性养护时机。
关键词沥青路面；预防性养护；时机确定
中图分类号： U416.217 文献标识码： A 文章编号：
要确定最佳养护时机，就要与实际路面联系起来，确定能够反映路面实际性能的指标，评价路面使用性能可以是一个多指标的体系，这就要求对每个指标都要建立路面性能衰变曲线，也可以是单一指标，只要能够真实地反映路面的性能随时间的变化规律就可以。选择一个或多个路面性能评价指标来反映路面性能随时间的变化情祝是进行预防性养护时机确定的前提，本文选用由路面损坏状况指数PCI、行驶质量指数RQI、车辙深度指数RDI、抗滑性能指数SRI、路面强度度指数PSSI确定的路面使用性能指数PQI来作为预防性养护时机指标，具有说服力[1,2]。
根据预防性养护的概念，应用预防性养护太早或太晚都不能使路面性能达到最好，采取预防性养护措施时性能指标的最低可接受水平就是在计算效果面积时表征路况性能的指标在y轴上的下限[3]。本文建议采用《公路技术状况评定标准》的评价等级为良的中值来作为最低可接受水平，即。
1分析周期的选择
未实施预防性养护措施的情况下，不同的性能指标评价得到的路面期望寿命是不同的。这一寿命的确定是由性能评价指标曲线与效益基线的交点确定的。假定预防性养护的效益来源于所采取的措施对路面性能指标的改进值。例如，假设由粗糙度指数、摩擦系数、裂缝率确定的路面服务寿命分别为15a，14a，17a，本文选择14a作为未采取预防性养护措施总的服务寿命。
预防性养护效益是通过所选取的路面性能评价指标变化趋势计算得到的。不同的性能指标在同一时间采取同一种预防性养护措施得到的寿命周期是不同的。对选取多个评价指标应用同一种养护措施的情况，为了消除年限的影响，可以规定在一个相同的期限(即分析期)内进行效益费用分析。本文选取的综合评价指标PQI，其衰变曲线与最低可接受水平的交点所确定的时间即为寿命周期，比较各方案的寿命周期，取寿命周期最短的年限为分析周期。
2预防性养护的时间范围
预养护措施的适宜时间范围是制定一系列养护时间方案的基础，其确定与单项指标和综合指标都有密切关系，预防性养护时间范围的确定就是指标中最早达到最低可接受水平上限时的路龄到最早达到最低可接受水平下限时的路龄。例如，指标1的时间范围为，指标2的时间范围为，第i个指标的时间范围为，则预防性养护的时间范围为，。
根据预防性养护前各指标的衰变曲线，可以计算出各指标的预防性养护区间对应的相对年限。例如，指标PCI的衰变曲线方程为：，则由方程
可得到PCI的预防性养护时间范围：。
依此原理可得出其它指标的预防性养护时间范围。假设，指标1的时间范围为，指标2的时间范围为，第i个指标的时间范围为，则预防性养护的时间范围为，。在这个时间范围内可按照等间隔或用户自行选择的方法确定分析对比时间点，称为时间方案。例如，预防性养护的时间范围为(1.2，5.3)，则可以1年为时间间隔来确定时间方案，即为建成后第2年、第3年、第4年、第5年采取预防性养护措施。
在本文中，由于选用的时机指标是路面使用性能指数PQI，故在确定预防性养护时间范围时，根据预防性养护前PQI的衰变曲线来确定。
3 最佳预防性养护时机的确定
最佳预防性养护时机的确定，一般以费用效益比最大的时间方案作为最佳养护时机[4,5]。本文建议以增量分析法来确定最佳养护时机，通过比较各备选方案之间的费用差额与效果差额，分析为获得增量效果所付出的增量费用是否值得，来进行方案的优选。
进行增量分析方法优选方案步骤：
1)将方案费用由小到大排队；
2)从费用最小的两个方案开始比较，通过增量分析选择优势方案；
3)将优势方案与紧邻的下一个方案进行增量分析，并选出新的优势方案；
4)重复第3步，直至最后一个方案，最终选定的优势方案为最优方案。
4 沥青路面预防性养护时机的实例分析
本文着重研究预防性养护时机，因此假设采取的预防性养护措施是稀浆封层。
1.预防性养护前性能评价指标的衰变规律研究
根据在唐港高速公路实测数据，计算得到路面损坏状况指数PCI、行驶质量指数RQI、车辙深度指数RDI、路面抗滑性能指数SRI、路面强度指数PSSI以及路面使用性能指数PQI的值，见表1。
表1 预防性养护前路面技术状况调查数据
根据以上计算得到的PQI值，采用组合预测方法进行预测，预测得到PQI随后8年的值。预测结果如表2所列。
表2PQI预测值
根据PQI的衰变规律，制定其养护时机为：年限为5，6，7，8，9。
2.采取预防性养护措施后性能评价指标变化规律研究
预防性养护应用合适的处理措施来延迟路面的损坏，维持或提高路面性能，达到延长路服务寿命的目的。根据唐港高速附近路段采取稀浆封层作为预防性养护措施时收集的数据，采用经验回归法预测采取稀浆封层作为养护措施后PQI的衰变情况，如表3。
表3 在不同年限采取预防性养护措施后PQI的曲线方程
3.效果面积计算
(1)预防性养护前效果面积的计算
由积分公式可得：
(2)在不同年限采取预防性养护措施的效果面积的计算
分析周期选定为10.5年，因为10.5年为最短相当寿命周期。
①在第5年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
②在第6年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
③在第7年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
④在第8年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
⑤在第9年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
在不同时间采取稀浆封层措施后的效果面积见表4.4。
表4 采取措施后效果面积的计算
4.计算性能指标的效益
以未采取养护措施时的总面积作为分母，这样在进行效益分析时不同养护方案之间就具有可比性。各方案的效益计算结果见表5。
表5 采取预防性养护措施后效益的计算
5.费用计算
本文采用净现值进行分析。根据2006年颁布的《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》，“结合当前的实际情况，测定社会折现率为8%；对于受益期长的建设项目，如果远期效益较大，效益实现的风险较小，社会折现率可适当降低，但不应低于6%”。因此本文采用的折现率为8%。由于我们是对这一条路的养护项目进行费用分析，其初始修建费是相同的，我们可以假定初始修建费为零，只是其采取预防性养护措施的费用是不相同的。根据当地经验及根据定额计算，稀浆封层的成本为39.675万元/km。
计算结果见表6。
表6 费用现值计算表 单位(万元/km)
6.最佳养护时机确定
进一步计算出各方案的效益费用比值，采用增量分析法来确定最佳预防性养护时间。效益费用比的计算结果见表7。
表7 效益费用比
由表7可知，当年限为8时采取稀浆封层作为预防性养护措施的效益费用比最大，单看效果是第6年最好，单看总费用是第9年用得最少。那么根据增量分析方法优选方案，最终得出最佳预防性养护时机是第8年进行养护。
5结语
本章首先阐述了预防性养护时机指标，以沥青路面使用性能指数PQI作为预防性养护时机指标。通过路而性能衰变曲线确定养护效果，费用为预防性养护费用和路面残值，利用8%的贴现率转换为现值，运用同一周期中的效果费用比方法确定养护效果和总费用现值，并根据增量分析法最终定量确定预防性养护时机。本文采取预防性养护时间为第5，6，7，8，9年，根据上述分析，最终得出最佳预防性养护时机是第8年进行养护。
参考文献
[1]Donald N,Geoffroy P E.NCHRP Synthesis of Highway Practice 223:Cost-Effective Preventive Maintenance Pavement Maintenance[J]. Washington D C:Transportation Research Board, 1996:22-36
[2]公路技術状况评定标准(JTG H20-2007)[S].北京：人民交通出版社，2007:30-35
[3] [董瑞琨,孙立军,彭勇.路面预防性养护时机确定方法探讨[J].中国安全科学学报，2004,(3)：32-35
[4]任奕,谈至明,孙明伟.基于路面性能哀变规律的预防性养护措施和时机选择[J].公路，2007,(9)：201-204
[5]资建民,王海军,邓海龙等.基于效用模型的沥青路面预防性养护研究[J].公路交通科技，2006,(12)：1-4
关键词沥青路面；预防性养护；时机确定
中图分类号： U416.217 文献标识码： A 文章编号：
要确定最佳养护时机，就要与实际路面联系起来，确定能够反映路面实际性能的指标，评价路面使用性能可以是一个多指标的体系，这就要求对每个指标都要建立路面性能衰变曲线，也可以是单一指标，只要能够真实地反映路面的性能随时间的变化规律就可以。选择一个或多个路面性能评价指标来反映路面性能随时间的变化情祝是进行预防性养护时机确定的前提，本文选用由路面损坏状况指数PCI、行驶质量指数RQI、车辙深度指数RDI、抗滑性能指数SRI、路面强度度指数PSSI确定的路面使用性能指数PQI来作为预防性养护时机指标，具有说服力[1,2]。
根据预防性养护的概念，应用预防性养护太早或太晚都不能使路面性能达到最好，采取预防性养护措施时性能指标的最低可接受水平就是在计算效果面积时表征路况性能的指标在y轴上的下限[3]。本文建议采用《公路技术状况评定标准》的评价等级为良的中值来作为最低可接受水平，即。
1分析周期的选择
未实施预防性养护措施的情况下，不同的性能指标评价得到的路面期望寿命是不同的。这一寿命的确定是由性能评价指标曲线与效益基线的交点确定的。假定预防性养护的效益来源于所采取的措施对路面性能指标的改进值。例如，假设由粗糙度指数、摩擦系数、裂缝率确定的路面服务寿命分别为15a，14a，17a，本文选择14a作为未采取预防性养护措施总的服务寿命。
预防性养护效益是通过所选取的路面性能评价指标变化趋势计算得到的。不同的性能指标在同一时间采取同一种预防性养护措施得到的寿命周期是不同的。对选取多个评价指标应用同一种养护措施的情况，为了消除年限的影响，可以规定在一个相同的期限(即分析期)内进行效益费用分析。本文选取的综合评价指标PQI，其衰变曲线与最低可接受水平的交点所确定的时间即为寿命周期，比较各方案的寿命周期，取寿命周期最短的年限为分析周期。
2预防性养护的时间范围
预养护措施的适宜时间范围是制定一系列养护时间方案的基础，其确定与单项指标和综合指标都有密切关系，预防性养护时间范围的确定就是指标中最早达到最低可接受水平上限时的路龄到最早达到最低可接受水平下限时的路龄。例如，指标1的时间范围为，指标2的时间范围为，第i个指标的时间范围为，则预防性养护的时间范围为，。
根据预防性养护前各指标的衰变曲线，可以计算出各指标的预防性养护区间对应的相对年限。例如，指标PCI的衰变曲线方程为：，则由方程
可得到PCI的预防性养护时间范围：。
依此原理可得出其它指标的预防性养护时间范围。假设，指标1的时间范围为，指标2的时间范围为，第i个指标的时间范围为，则预防性养护的时间范围为，。在这个时间范围内可按照等间隔或用户自行选择的方法确定分析对比时间点，称为时间方案。例如，预防性养护的时间范围为(1.2，5.3)，则可以1年为时间间隔来确定时间方案，即为建成后第2年、第3年、第4年、第5年采取预防性养护措施。
在本文中，由于选用的时机指标是路面使用性能指数PQI，故在确定预防性养护时间范围时，根据预防性养护前PQI的衰变曲线来确定。
3 最佳预防性养护时机的确定
最佳预防性养护时机的确定，一般以费用效益比最大的时间方案作为最佳养护时机[4,5]。本文建议以增量分析法来确定最佳养护时机，通过比较各备选方案之间的费用差额与效果差额，分析为获得增量效果所付出的增量费用是否值得，来进行方案的优选。
进行增量分析方法优选方案步骤：
1)将方案费用由小到大排队；
2)从费用最小的两个方案开始比较，通过增量分析选择优势方案；
3)将优势方案与紧邻的下一个方案进行增量分析，并选出新的优势方案；
4)重复第3步，直至最后一个方案，最终选定的优势方案为最优方案。
4 沥青路面预防性养护时机的实例分析
本文着重研究预防性养护时机，因此假设采取的预防性养护措施是稀浆封层。
1.预防性养护前性能评价指标的衰变规律研究
根据在唐港高速公路实测数据，计算得到路面损坏状况指数PCI、行驶质量指数RQI、车辙深度指数RDI、路面抗滑性能指数SRI、路面强度指数PSSI以及路面使用性能指数PQI的值，见表1。
表1 预防性养护前路面技术状况调查数据
根据以上计算得到的PQI值，采用组合预测方法进行预测，预测得到PQI随后8年的值。预测结果如表2所列。
表2PQI预测值
根据PQI的衰变规律，制定其养护时机为：年限为5，6，7，8，9。
2.采取预防性养护措施后性能评价指标变化规律研究
预防性养护应用合适的处理措施来延迟路面的损坏，维持或提高路面性能，达到延长路服务寿命的目的。根据唐港高速附近路段采取稀浆封层作为预防性养护措施时收集的数据，采用经验回归法预测采取稀浆封层作为养护措施后PQI的衰变情况，如表3。
表3 在不同年限采取预防性养护措施后PQI的曲线方程
3.效果面积计算
(1)预防性养护前效果面积的计算
由积分公式可得：
(2)在不同年限采取预防性养护措施的效果面积的计算
分析周期选定为10.5年，因为10.5年为最短相当寿命周期。
①在第5年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
②在第6年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
③在第7年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
④在第8年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
⑤在第9年采取稀浆封层措施
由积分公式计算其效果面积为：
在不同时间采取稀浆封层措施后的效果面积见表4.4。
表4 采取措施后效果面积的计算
4.计算性能指标的效益
以未采取养护措施时的总面积作为分母，这样在进行效益分析时不同养护方案之间就具有可比性。各方案的效益计算结果见表5。
表5 采取预防性养护措施后效益的计算
5.费用计算
本文采用净现值进行分析。根据2006年颁布的《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》，“结合当前的实际情况，测定社会折现率为8%；对于受益期长的建设项目，如果远期效益较大，效益实现的风险较小，社会折现率可适当降低，但不应低于6%”。因此本文采用的折现率为8%。由于我们是对这一条路的养护项目进行费用分析，其初始修建费是相同的，我们可以假定初始修建费为零，只是其采取预防性养护措施的费用是不相同的。根据当地经验及根据定额计算，稀浆封层的成本为39.675万元/km。
计算结果见表6。
表6 费用现值计算表 单位(万元/km)
6.最佳养护时机确定
进一步计算出各方案的效益费用比值，采用增量分析法来确定最佳预防性养护时间。效益费用比的计算结果见表7。
表7 效益费用比
由表7可知，当年限为8时采取稀浆封层作为预防性养护措施的效益费用比最大，单看效果是第6年最好，单看总费用是第9年用得最少。那么根据增量分析方法优选方案，最终得出最佳预防性养护时机是第8年进行养护。
5结语
本章首先阐述了预防性养护时机指标，以沥青路面使用性能指数PQI作为预防性养护时机指标。通过路而性能衰变曲线确定养护效果，费用为预防性养护费用和路面残值，利用8%的贴现率转换为现值，运用同一周期中的效果费用比方法确定养护效果和总费用现值，并根据增量分析法最终定量确定预防性养护时机。本文采取预防性养护时间为第5，6，7，8，9年，根据上述分析，最终得出最佳预防性养护时机是第8年进行养护。
参考文献
[1]Donald N,Geoffroy P E.NCHRP Synthesis of Highway Practice 223:Cost-Effective Preventive Maintenance Pavement Maintenance[J]. Washington D C:Transportation Research Board, 1996:22-36
[2]公路技術状况评定标准(JTG H20-2007)[S].北京：人民交通出版社，2007:30-35
[3] [董瑞琨,孙立军,彭勇.路面预防性养护时机确定方法探讨[J].中国安全科学学报，2004,(3)：32-35
[4]任奕,谈至明,孙明伟.基于路面性能哀变规律的预防性养护措施和时机选择[J].公路，2007,(9)：201-204
[5]资建民,王海军,邓海龙等.基于效用模型的沥青路面预防性养护研究[J].公路交通科技，2006,(12)：1-4