農(nóng)村公路路面使用性能模糊層次綜合法評價

侯 海

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,山西 晉中 030600)

1 路面使用性能評價指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)

1.1 路面行駛質(zhì)量

路面行駛質(zhì)量也被稱為行駛舒適性，主要受到路面的平整度、車輛自身和乘客對行駛舒適性的要求等因素影響。由于乘客評價行車舒適性往往是從自身對車輛顛簸的接受情況進(jìn)行判斷的，因此具有一定的主觀性。由于每一個乘客之間都存在個體差異，因此調(diào)查中需要結(jié)合多個乘客的評價進(jìn)行綜合分析。路面平整度可使用測量儀器進(jìn)行量測，通過量測數(shù)據(jù)對平整度進(jìn)行分析，具有一定的客觀性。充分結(jié)合路面平整度和乘客對行駛舒適性的要求兩方面進(jìn)行分析，可以得出比較客觀準(zhǔn)確的結(jié)果。

1.2 路面強(qiáng)度

路面強(qiáng)度和承載能力的檢測一般采用無破損實(shí)驗(yàn)彎沉測定的方法，通過對路面結(jié)構(gòu)最大彎沉值的測定，確定彎沉曲線，用于評定路面結(jié)構(gòu)的承載能力。在檢測過程中，通常還需要配合進(jìn)行破損試驗(yàn)，通過鉆孔取芯進(jìn)行物理和力學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步確定路面強(qiáng)度。通過對上述兩個試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，確定路面強(qiáng)度和承載能力，可為農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)提供重要參考依據(jù)。

1.3 路面狀況

路面狀況處于一個良好的狀態(tài)，是路面使用性能損壞的最直接反映。通常，采用路面狀況指數(shù)對路面破損情況進(jìn)行評價。當(dāng)路面結(jié)構(gòu)存在多種不同類型和不同程度的破損時，采取對應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定。

1.4 抗滑能力

為了提高農(nóng)村公路行車安全，提高交通運(yùn)輸效率，防止發(fā)生車輛滑溜，減少交通事故，水泥路面必須具有足夠的抗滑能力。一般通過橫向力分布系數(shù)和構(gòu)造深度對公路路面的抗滑能力進(jìn)行評定。

2 模糊層次綜合法

模糊層次綜合法(AHP評價法)是將模糊綜合評價法(FCE)和層次分析法(AHP)相結(jié)合，進(jìn)行綜合評價的一種方法，這種方法在系統(tǒng)優(yōu)化、效能評估和體系評價等方面得到了廣泛的應(yīng)用。模糊層次綜合法可以通過定性與定量分析建立評價模型，首先采用層次分析法進(jìn)行評價分析確定因素集，然后采用模糊綜合評判確定評判效果。層次分析法是模糊綜合評價法的基礎(chǔ)，兩者良好的融合產(chǎn)生了模糊層次綜合法。采用模糊層次綜合法對水泥混凝土路面的使用性能進(jìn)行分析，可以大大提高評價結(jié)果的可靠性。

3 路面使用性能模糊層次綜合評價

3.1 工程實(shí)例

朔州市康馬公路為一條二級公路，全長16.5 km，2010年建成通車，主要行駛車輛為運(yùn)煤車輛，車流量大，車載重。為對其路面性能進(jìn)行科學(xué)合理的評價，將其劃分為4個評價標(biāo)段，對通過調(diào)查收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并進(jìn)一步運(yùn)用規(guī)范法和模糊層次綜合法分別對康馬二級公路水泥混凝土路面的使用性能進(jìn)行評定。將數(shù)據(jù)收集整理見表1。

表1 各標(biāo)段評價因素實(shí)測值

3.2 模糊層次綜合法評定分析

1)確定隸屬度向量r，建立隸屬度矩陣R。

為了消除路面各評價指標(biāo)的實(shí)測值的離散性，采取適當(dāng)增加觀測次數(shù)的方法進(jìn)行消除，消除實(shí)測值的離散性后可分析確定同一類別的隸屬函數(shù)呈現(xiàn)正態(tài)分布，即：

(1)

使用式(1)，參照表1數(shù)據(jù)，并查規(guī)范確定相關(guān)參數(shù)計(jì)算隸屬度，A標(biāo)段各評價因素對評價等級的隸屬度詳見表2。

表2 A標(biāo)段各評價因素隸屬度

從而得到模糊關(guān)系矩陣R：

(2)

2)權(quán)向量的確定。

使用層次分析法，求出對應(yīng)的6個因素指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)一步得出構(gòu)造判斷矩陣S=(μij)n×n。權(quán)向量的計(jì)算方法選用規(guī)定性標(biāo)度方法，即用1～9及其倒數(shù)構(gòu)造判斷矩陣S：

通過對上述正互反陣S運(yùn)用線性代數(shù)的相關(guān)知識進(jìn)行分析，得出最大特征根λmax=6.005 89參照表3。進(jìn)一步計(jì)算一致性指標(biāo)，判斷矩陣的一致性。

通過查表確定階平均隨機(jī)一致性指標(biāo)為RI=1.26。所以有：

表3 1～9階平均隨機(jī)一致性指標(biāo)

通過計(jì)算得出CR值，進(jìn)而判斷矩陣符合一致性的要求，說明其權(quán)系數(shù)的分配是非常合理的。計(jì)算求得上述正互反陣的特征向量為：A0=(1.213 71，0.935 714，0.991 0，1.211 37，0.634 378，1.1)。A0歸一化結(jié)果為：A=(0.201，0.155，0.166，0.203，0.108，0.167)。根據(jù)v=A·R，計(jì)算得到A標(biāo)的評價集v={v1，v2，v3，v4，v5}={0.000，0.352，0.491，0.123，0.031}。進(jìn)行歸一化處理得：v={v1，v2，v3，v4，v5}={0.000，0.352，0.492，0.122，0.031}。根據(jù)最大隸屬度原則，得出vr=0.492，說明A標(biāo)段路面狀況評定等級為“中”。按照同樣的方法，計(jì)算其他標(biāo)段的評價集，得出評定結(jié)果(見表4)。

表4 不同方法各標(biāo)段評價結(jié)果匯總

通過對表4結(jié)果分析可知，通過采用模糊層次綜合法對康馬二級公路各標(biāo)段指標(biāo)進(jìn)行評定，評定結(jié)果表明采用模糊層次綜合法對康馬二級公路B，C，D標(biāo)段的評價結(jié)果更準(zhǔn)確，充分考慮了指標(biāo)間的模糊性，并在評價中選用了客觀權(quán)重，所以其評定結(jié)果比較符合路面的實(shí)際狀況。

4 結(jié)語

通過對朔州市現(xiàn)有農(nóng)村公路進(jìn)行調(diào)查分析，得出了相關(guān)數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)分析后，進(jìn)一步利用PCI,SRI,RQI,DI,DBL,T共6項(xiàng)指標(biāo)分析計(jì)算路面使用性能指數(shù)PQI，并使用模糊層次綜合法和規(guī)范法分別進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的評價，得出了不同的評價結(jié)果。實(shí)例表明，采用模糊層次綜合評價法可以更全面、更客觀，更準(zhǔn)確的保障路面使用性能，較規(guī)范法得出更為準(zhǔn)確的評價結(jié)果，在農(nóng)村公路使用性能評價中具有較大的應(yīng)用價值。