高速公路日常养护费用影响因素研究

杨亭栋 许存宏 刘浩忠

摘 要：高速公路养护费用的影响因素错综复杂，养护工程费用影响因素的确定，是科学管理养护费用的必要条件。本文依据重庆市典型高速公路的日常养护费用数据，选取其中典型的影响因素，分析其对日常养护费用的影响程度，得到日常养护费用与各影响因素的定量的关系，并依据数据资料对各个影响因素的重要性进行排序，六个主要影响因素对日常养护费用的影响程度由低到高依次为车道数、路基宽度、通车年限、桥隧比、重车比例（交通量）、超载率，该结论对于高速公路养护费用的控制有重要的作用。

关键词：高速公路；日常养护费用；影响因素

1 高速公路养护费用影响因素分析

高速公路的车道数和路基宽度、桥隧比、超载率不尽相同，以上因素的不同构成了高速公路的独特性，正是这些特点导致了各条高速公路养护费用的差异。

1）通车年限。

通车时间越长，随着环境对公路的侵蚀和车辆荷载的作用，公路病害逐渐显现出来。为保持高速公路正常运营，年龄越长的公路，将会投入越多的养护费用，一直处于增长状态，直至高速公路进行大中修[1]。文章结合重庆市典型高速公路日常养护费用数据，主要选取4车道，路基宽24.5m，桥隧比在20%65%之间，重车比例在35%50%之间且近几年未进行大修的数据作为样本进行研究，结果如下：

y=5.421.98*x+0.38*x^2

X代表通车年限；y代表基准年养护费用。日常养护费用随着通车年限增加而不断增加，保持是二次函数的增长。并且R2=0.943，拟合效果非常的好，数据与之前的分析结果保持一致，更加支撑了分析结果。

2）桥梁隧道比例。

桥梁和隧道的养护费用一般比高速公路道路工程的养护费用要高很多，桥隧比这个指标越高，那么养护费用就越高。主要选择4车道、重车比例在30%～60%之间、路基宽度为245、通车年限在3～6年之间的高速路段作为样本基础资料，分析结果如下：

y=1.660.01*x+1.77E-3*x^2

X代表桥隧比（%），y代表基准年养护费用。基准年日常养护费用与桥隧比的比例呈二次函数的关系，相关系数为0924，随着桥隧比的比例的增加，基准年日常养护费用增速越来越快，与前文的分析结果相一致。

3）重车比例（交通量）。

路面病害最主要的一个原因就是车辆荷载，重车比例是交通量对养护费用影响的一个直观的量化数据，主要选取4车道、路基宽度为24.5m、桥隧比在30%60%之间、通车时间在3～6年之间且未进行过大修的路段数据进行分析，分析结果如下图所示。

y=2.70.08*x+2.69E-3*x^2

X代表交通量；y代表基准年养护费用。基准年日常养护费用与轴载较大的重车比例呈二次函数的关系，相关系数为0.986，随着重车所占交通量比例的增加，基准年日常养护费用增速越来越快，与前文的分析结果相一致。

4）车道数和路基宽度。

由于6车道样本数据较少，四车道路基宽度主要有24.5m和26m两种。主要选择4车道、重车比例在30%～60%之间、通车年限在36年之间的高速路段作为样本基础资料，分析得到宽度大的养护费用明显高于宽度小的。基准年日常养护费用与路基宽度有关，随着路基宽度的增加，基准年每公里日常养护费用的分布点中心明显上移，路基宽度增长，日常养护费用增大。与前文的分析结果相一致。

5）超载率。

研究超载对于日常养护费用的影响，同样为了控制相对单一变量，主要选择4车道、路基宽度24m、重车比例在30%～60%之间、通车年限在3～6年之间的高速路段作为样本基础资料，分析得到超载率高的公路的养护费用明显高于超载率小的。超载对路面的伤害甚至达到普通车辆荷载对路面影响的8～10倍，随着超载率的增加，基准年每公里日常养护费用的分布点中心明显上移。

6）其他影响因素。

除了以上几种影响因素，路面类型、路面材料及厚度、地形地貌、路面保洁方式、超载等都将会对日常养护费用产生影响，但与前几点相比，影响程度较低。

①路面类型。高速公路一般采用水泥路面、沥青路面和沥青/水泥路面，根据已有的研究成果[2]，三类路面的日常养护由低到高分别是水泥路面、沥青路面、沥青/水泥路面。不同路面类型，养护费用也不同。

②路面材料及厚度。同种类型的养护费用随着材料的不同费用也不同，同种路面材料，当路面面层厚度不同时，养护的费用也不同。

③地形地貌。平原微丘区和山岭重丘区是常见的两种公路沿线地形，因此山岭重丘区的道路日常养护费用要高于平原微丘区。

④路面保洁方式。机械打扫和人工打扫是路面保洁常见的两种方式，单公里机械打扫的成本低于人工打扫。但是该项本身的费用占据养护成本的比例较低，所以清扫方式对于日常养护费的没有很多的影响。

2 影响因素的重要性排序

高速公路日常养护费用的影响因素有多钟，各因素對费用的影响机制不是很确定，具有灰色性的特征。并且灰色关联度分析法不要求大样本，因此采用该方法研究各种因素对于日常养护费用的影响程度。本方法计算过程简洁方便，模型如下。

（1）求各序列均值像（初值像）：

令 X′i = Xi /xi （1）= （x′i （1），x′i （2），...，x′i （n），）i = 1，2，...，m（1）

（2）求差序列：

Δi（k）=|x′0（k）-x′i（k）|，Δi=（Δi（1），Δi（2），...，Δi（n））i=1，2，...m（2）

（3）求最大差和最小差令 M=maximaxkΔi（k），m=miniminkΔi（k）（3）

（4）求灰色关联系数：

γ0i（k）=m+ξMΔi（k）+ξM，ξ∈（0，1）k=1，2，...n；i=1，2，...m（4）

（5）计算关联度：

γ0i=1n∑nk=1γ0i（k），i=1，2，...m（5）

根据收集到的日常养护费用数据，由计算可得，γ16<γ11<γ13<γ15<γ14<γ12，这六个指标对日常养护费用的影响程度由低到高依次为超载率、车道数、路基宽度、通车年限、桥隧比、重车比例（交通量）。

参考文献：

[1]田海宁.全寿命周期费用成本分析在吐乌大高速公路大修方案选择中的应用[J].公路交通科技：应用技术版，2010（12）：143145.

[2]胡霞光，王秉纲.两种基于遗传算法的路面性能综合评价方法[J].长安大学学报自然科学版，2002，22（2）：69.

作者简介：杨亭栋（1993），男，汉族，河南洛阳人，重庆交通大学在读研究生，主要研究方向：工程项目管理。