高速公路路面养护经济分析以及养护决策优化研究

李园园 李 果

（河南万方交通工程有限公司，河南 南阳473000）

本文通过实际氧化工作经验的总结以及对路面养护特别是高速公路路面养护的决策优化理论进行相应的分析，对以下几点进行了相关的研究：

（1）根据理论研究与国内外现今技术的研究，从桥梁信息收集、桥梁结构检查以及损伤检查与判定、桥梁技术状态的判定等方面对桥梁养护经济分析进行了相应的研究；

（2）对现有的桥梁养护经济技术评价分析进行研究评价，并在此基础上，运用AHP法与专家评分法相结合，进行相应的经济评价；

（3）采用模糊理论与灰色系统预测等方法对现有的养护决策方法进行优化；

（4）运用改进后的经济评价方法与养护决策方法进行实际工作评价工作结果。

1 我国桥梁养护现状极其迫切性

2007年根据交通部统计结果，我国有公路里程为358.37万公里[1]。桥梁达到57万座[2]。由于我国大部分桥梁建造时间位于20世纪50年代到70年代之间，所以我国大量的桥梁运营年限已经超过30年。由此直接导致我国桥梁大规模病害的发生[3]。其中我国在50年代修建的桥梁占桥梁总数的2.3%，60年代占7.3%，70年代占16.5%，而这些桥梁中危桥占到桥梁总数的53.4%。数量较大，养护工作繁重[4]。

2 桥梁养护管理技术研究与评价

2.1 我国高速公路养护管理与决策中存在的问题

由于我国公路工程近些年来的快速发展，资金成为了高速公路桥梁养护管理中的重要因素。决策过程基本上是根据桥梁管理部门提供的桥梁信息，在一定预算的前提下进行怎样的养护，需要投入多少资金等等[5]。针对这一养护管理技术经过多年实际工作经验的研究与分析我们可以发现这种体系模式有以下几点缺陷：

（1）桥梁技术状态检查人为控制，准确性较差；

（2）管理方法落后，不适应现有的桥梁养护工作状态；

（3）管理不规范，信息查询复杂；

（4）档案管理难度大，已丢失，档案丢失情况严重；

（5）资源分配不合理，对资源的分配无法进行客观的评价；

（6）资金有限，无法对所有的桥梁维修处进行相应的维修处置；

（7）养护信息交流不畅，各类信息库缺乏。

2.2 高速公路养护管理与决策技术研究

桥梁的养护决策中各个阶段的工作之间统一性较强，是一个整体。而桥梁结构的技术状态评价是整个桥梁养护决策过程中的关键部位。桥梁的养护经济分析是决策的最终决定性的因素。如果在这一阶段出现错误，会直接导致桥梁养护决策的正确性与科学性。甚至会直接影响到桥梁的整体安全运营。

根据常年工作经验总结，我们可以发现传统的决策评价技术已经不适应当今社会发展与交通工程的现状。由于传统桥梁技术评价主要是将桥梁技术状态层次化，然后将各个层次指标化，根据指标进行专家调查法的评价。由于大量不确定性因素的影响与干扰的存在会使得系统中出现大量的噪音。所以传统桥梁技术评价方法在某些方面难以给出较为准确的结论，甚至不能很好的满足实际工作中关于桥梁评估的需要。

在记性桥梁系统整体技术评价与经济技术指标评价是可以掺加灰色系统理论与模糊理论相结合的评价方法。在传统技术指标评价过程中使用传统的技术指标层次评价方法，并在评价程序中关于不确定性因素方面的评价过程中加入人工智能算法，运用人工神经元网络系统对结果与对问题判断模拟人类大脑的运算优点对于不确定性因素进行补充性运算。可以在一定层次上保证运算准确性。

3 人工智能算法进行桥梁养护经济评价及决策优化的研究

3.1 运用人工智能对桥梁养护经济评价及决策系统改善研究

经过了大量的数据研究以及实际工作中对经济评价系统与决策系统进行改善的实际工作经验，对现有的桥梁评价系统与管理系统的一些功能进行了以下几点改进：

（1）桥梁管理系统的信息技术化：随着桥梁管理系统的发展以及大数据技术的逐渐广泛应用，桥梁管理系统特别是桥梁养护经济评价系统对于大数据的应用具有先天性的依赖性。可以使用人工智能技术及大数据技术与桥梁管理系统相结合。

（2）桥梁监测系统与桥梁管理系统之间数据共享：由于大数据系统的建立，可以运用数据库技术件桥梁监测系统与桥梁管理系统的数据存储在相同的数据库中，以便数据在两个系统之间相互调用。

（3）桥梁灾害管理系统的创建：由于桥梁已收到自然灾害的影响，所以冠以桥梁灾害管理系统的建立应当形成相应的规范。根据灰色理论与人工智能方法，对其他桥梁遭到灾害时桥梁运用数据的存储，实时在管理系统中对数据进行调用与计算，将桥梁灾害管理系统与桥梁养护经济评价系统相结合。

3.2 桥梁养护经济评价与决策优化系统优化后实际应用评价研究

根据运用灰色理论与人工智能技术以及与大数据技术相结合对原有的桥梁管理系统进行技术升级与改进并运用于实际工作中。我们可以得到以下几点应用结果：

（1）桥梁技术状态评价对比研究：运用传统技术对某桥梁进行相应的技术状态进行相应的评价我们可以认为该桥梁结构工作状态良好，综合评定结果为二级。但根据该改进后的系统进行综合技术状态评价我们可以发现该桥梁的综合评价结果要低于传统评价技术评价的结果。由此可见改进后的桥梁评价系统对于桥梁的评价结果要更加保守。

（2）桥梁养护技术指标评价体系对比研究：根据实际工作效果评价对比，我们发现运用改进后的评价系统可以在资金有限的情况下充分满足桥梁技术状态的确定，且根据评价结果给出的养护建议进行相应的养护要比传统技术判定的结果更加的适合于资金较为有限的桥梁养护的要求。主要是由于改进后的系统可以运用灰色理论进行最优解计算，根据计算结果可以将养护工序和经济指标进行相应的结合，最终得到最优解。

4 结论与展望

根据实际的系统改进工作，将人工智能技术以及灰色理论分析技术应用到传统指标评价体系中。并根据大数据理论与数据库技术将评价系统进行相应的改进，最终得到了适合资金较为有限的桥梁养护与决策的桥梁管理系统。

但是由于桥梁结构作为一个较为复杂的建筑结构，养护工作较为繁琐仍有以下几点需要进行改进。首先应当进行大量的数据采集，保证大数据技术的使用基础，再次是桥梁评估过程中尽量避免人为因素干扰。

［1］谭金华,吕秀杰,徐俊,胡志坚.欧洲桥梁管理概况[J].世界桥梁,2004(3):52-55.

［2］梁玉明,凌坚校.美国桥梁管理政策[J].广州公路交通,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］兰海,史家钧.灰色关联分析与变权综合方法在桥梁评估中的应用[J].同济大学学报,自然科学报,2001,29(1):50－54.

［5］赵国藩,金伟良,贡金鑫.结构可靠度理论[M].北京中国建筑工业出版社,2000.