高速公路路面養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)分析以及養(yǎng)護(hù)決策優(yōu)化研究

李園園 李 果

（河南萬方交通工程有限公司，河南 南陽473000）

本文通過實(shí)際氧化工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)以及對(duì)路面養(yǎng)護(hù)特別是高速公路路面養(yǎng)護(hù)的決策優(yōu)化理論進(jìn)行相應(yīng)的分析，對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行了相關(guān)的研究：

（1）根據(jù)理論研究與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)今技術(shù)的研究，從橋梁信息收集、橋梁結(jié)構(gòu)檢查以及損傷檢查與判定、橋梁技術(shù)狀態(tài)的判定等方面對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)分析進(jìn)行了相應(yīng)的研究；

（2）對(duì)現(xiàn)有的橋梁養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)分析進(jìn)行研究評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用AHP法與專家評(píng)分法相結(jié)合，進(jìn)行相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)；

（3）采用模糊理論與灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)等方法對(duì)現(xiàn)有的養(yǎng)護(hù)決策方法進(jìn)行優(yōu)化；

（4）運(yùn)用改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與養(yǎng)護(hù)決策方法進(jìn)行實(shí)際工作評(píng)價(jià)工作結(jié)果。

1 我國(guó)橋梁養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀極其迫切性

2007年根據(jù)交通部統(tǒng)計(jì)結(jié)果，我國(guó)有公路里程為358.37萬公里[1]。橋梁達(dá)到57萬座[2]。由于我國(guó)大部分橋梁建造時(shí)間位于20世紀(jì)50年代到70年代之間，所以我國(guó)大量的橋梁運(yùn)營(yíng)年限已經(jīng)超過30年。由此直接導(dǎo)致我國(guó)橋梁大規(guī)模病害的發(fā)生[3]。其中我國(guó)在50年代修建的橋梁占橋梁總數(shù)的2.3%，60年代占7.3%，70年代占16.5%，而這些橋梁中危橋占到橋梁總數(shù)的53.4%。數(shù)量較大，養(yǎng)護(hù)工作繁重[4]。

2 橋梁養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)研究與評(píng)價(jià)

2.1 我國(guó)高速公路養(yǎng)護(hù)管理與決策中存在的問題

由于我國(guó)公路工程近些年來的快速發(fā)展，資金成為了高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理中的重要因素。決策過程基本上是根據(jù)橋梁管理部門提供的橋梁信息，在一定預(yù)算的前提下進(jìn)行怎樣的養(yǎng)護(hù)，需要投入多少資金等等[5]。針對(duì)這一養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)經(jīng)過多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的研究與分析我們可以發(fā)現(xiàn)這種體系模式有以下幾點(diǎn)缺陷：

（1）橋梁技術(shù)狀態(tài)檢查人為控制，準(zhǔn)確性較差；

（2）管理方法落后，不適應(yīng)現(xiàn)有的橋梁養(yǎng)護(hù)工作狀態(tài)；

（3）管理不規(guī)范，信息查詢復(fù)雜；

（4）檔案管理難度大，已丟失，檔案丟失情況嚴(yán)重；

（5）資源分配不合理，對(duì)資源的分配無法進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)；

（6）資金有限，無法對(duì)所有的橋梁維修處進(jìn)行相應(yīng)的維修處置；

（7）養(yǎng)護(hù)信息交流不暢，各類信息庫缺乏。

2.2 高速公路養(yǎng)護(hù)管理與決策技術(shù)研究

橋梁的養(yǎng)護(hù)決策中各個(gè)階段的工作之間統(tǒng)一性較強(qiáng)，是一個(gè)整體。而橋梁結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)是整個(gè)橋梁養(yǎng)護(hù)決策過程中的關(guān)鍵部位。橋梁的養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)分析是決策的最終決定性的因素。如果在這一階段出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)直接導(dǎo)致橋梁養(yǎng)護(hù)決策的正確性與科學(xué)性。甚至?xí)苯佑绊懙綐蛄旱恼w安全運(yùn)營(yíng)。

根據(jù)常年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我們可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的決策評(píng)價(jià)技術(shù)已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展與交通工程的現(xiàn)狀。由于傳統(tǒng)橋梁技術(shù)評(píng)價(jià)主要是將橋梁技術(shù)狀態(tài)層次化，然后將各個(gè)層次指標(biāo)化，根據(jù)指標(biāo)進(jìn)行專家調(diào)查法的評(píng)價(jià)。由于大量不確定性因素的影響與干擾的存在會(huì)使得系統(tǒng)中出現(xiàn)大量的噪音。所以傳統(tǒng)橋梁技術(shù)評(píng)價(jià)方法在某些方面難以給出較為準(zhǔn)確的結(jié)論，甚至不能很好的滿足實(shí)際工作中關(guān)于橋梁評(píng)估的需要。

在記性橋梁系統(tǒng)整體技術(shù)評(píng)價(jià)與經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)是可以摻加灰色系統(tǒng)理論與模糊理論相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。在傳統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)過程中使用傳統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)層次評(píng)價(jià)方法，并在評(píng)價(jià)程序中關(guān)于不確定性因素方面的評(píng)價(jià)過程中加入人工智能算法，運(yùn)用人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)結(jié)果與對(duì)問題判斷模擬人類大腦的運(yùn)算優(yōu)點(diǎn)對(duì)于不確定性因素進(jìn)行補(bǔ)充性運(yùn)算。可以在一定層次上保證運(yùn)算準(zhǔn)確性。

3 人工智能算法進(jìn)行橋梁養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及決策優(yōu)化的研究

3.1 運(yùn)用人工智能對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及決策系統(tǒng)改善研究

經(jīng)過了大量的數(shù)據(jù)研究以及實(shí)際工作中對(duì)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)與決策系統(tǒng)進(jìn)行改善的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有的橋梁評(píng)價(jià)系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的一些功能進(jìn)行了以下幾點(diǎn)改進(jìn)：

（1）橋梁管理系統(tǒng)的信息技術(shù)化：隨著橋梁管理系統(tǒng)的發(fā)展以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的逐漸廣泛應(yīng)用，橋梁管理系統(tǒng)特別是橋梁養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)于大數(shù)據(jù)的應(yīng)用具有先天性的依賴性。可以使用人工智能技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)與橋梁管理系統(tǒng)相結(jié)合。

（2）橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與橋梁管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享：由于大數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建立，可以運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)件橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與橋梁管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相同的數(shù)據(jù)庫中，以便數(shù)據(jù)在兩個(gè)系統(tǒng)之間相互調(diào)用。

（3）橋梁災(zāi)害管理系統(tǒng)的創(chuàng)建：由于橋梁已收到自然災(zāi)害的影響，所以冠以橋梁災(zāi)害管理系統(tǒng)的建立應(yīng)當(dāng)形成相應(yīng)的規(guī)范。根據(jù)灰色理論與人工智能方法，對(duì)其他橋梁遭到災(zāi)害時(shí)橋梁運(yùn)用數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)在管理系統(tǒng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用與計(jì)算，將橋梁災(zāi)害管理系統(tǒng)與橋梁養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)相結(jié)合。

3.2 橋梁養(yǎng)護(hù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)與決策優(yōu)化系統(tǒng)優(yōu)化后實(shí)際應(yīng)用評(píng)價(jià)研究

根據(jù)運(yùn)用灰色理論與人工智能技術(shù)以及與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合對(duì)原有的橋梁管理系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)與改進(jìn)并運(yùn)用于實(shí)際工作中。我們可以得到以下幾點(diǎn)應(yīng)用結(jié)果：

（1）橋梁技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)對(duì)比研究：運(yùn)用傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)某橋梁進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)價(jià)我們可以認(rèn)為該橋梁結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)良好，綜合評(píng)定結(jié)果為二級(jí)。但根據(jù)該改進(jìn)后的系統(tǒng)進(jìn)行綜合技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)我們可以發(fā)現(xiàn)該橋梁的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果要低于傳統(tǒng)評(píng)價(jià)技術(shù)評(píng)價(jià)的結(jié)果。由此可見改進(jìn)后的橋梁評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)于橋梁的評(píng)價(jià)結(jié)果要更加保守。

（2）橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系對(duì)比研究：根據(jù)實(shí)際工作效果評(píng)價(jià)對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)運(yùn)用改進(jìn)后的評(píng)價(jià)系統(tǒng)可以在資金有限的情況下充分滿足橋梁技術(shù)狀態(tài)的確定，且根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果給出的養(yǎng)護(hù)建議進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)要比傳統(tǒng)技術(shù)判定的結(jié)果更加的適合于資金較為有限的橋梁養(yǎng)護(hù)的要求。主要是由于改進(jìn)后的系統(tǒng)可以運(yùn)用灰色理論進(jìn)行最優(yōu)解計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以將養(yǎng)護(hù)工序和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)合，最終得到最優(yōu)解。

4 結(jié)論與展望

根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)改進(jìn)工作，將人工智能技術(shù)以及灰色理論分析技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系中。并根據(jù)大數(shù)據(jù)理論與數(shù)據(jù)庫技術(shù)將評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，最終得到了適合資金較為有限的橋梁養(yǎng)護(hù)與決策的橋梁管理系統(tǒng)。

但是由于橋梁結(jié)構(gòu)作為一個(gè)較為復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護(hù)工作較為繁瑣仍有以下幾點(diǎn)需要進(jìn)行改進(jìn)。首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)采集，保證大數(shù)據(jù)技術(shù)的使用基礎(chǔ)，再次是橋梁評(píng)估過程中盡量避免人為因素干擾。

［1］譚金華,呂秀杰,徐俊,胡志堅(jiān).歐洲橋梁管理概況[J].世界橋梁,2004(3):52-55.

［2］梁玉明,凌堅(jiān)校.美國(guó)橋梁管理政策[J].廣州公路交通,1995(2).

［3］Stewart M G,Rososky D V.Structural safely and service-ability of concrete bridges subject to corrosion [J].Journal of infrastructucture System,1998,12,4(4):146-155.

［4］蘭海,史家鈞.灰色關(guān)聯(lián)分析與變權(quán)綜合方法在橋梁評(píng)估中的應(yīng)用[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào),自然科學(xué)報(bào),2001,29(1):50－54.

［5］趙國(guó)藩,金偉良,貢金鑫.結(jié)構(gòu)可靠度理論[M].北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000.