湖南省农村公路路网科学养护决策技术研究

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(1.长沙理工大学，湖南 长沙 410004；2.湖南理大交通科技发展有限公司，湖南 长沙 410000)

0 引言

随着湖南省农村公路的大规模建设逐步向大养护过渡，如何管理好农村公路路网，提高有限养护资金的使用效益是目前农村养护管理亟待解决的问题。为保证农村公路的使用质量，必须要加强公路管养手段，让运行条件和使用质量得到保证，科学的养护决策方法是重中之重。因此，养护科学决策的关键在于建立以符合湖南省农村公路特点的公路养护规划和决策机制，提高养护投资效益。

1 农村公路概况及科学决策流程

截止至2016年底，湖南省农村公路总里程已达20余万km，覆盖全省2 343个乡镇，47 844个行政村，其中县道4.10万km、乡道5.44万km、村道10.52万km。通过对我省农村公路养护管理现状进行调查，主要有如下几个特点：

1)农村公路总里程长，且分布零散，养护任务繁重。养护工作以基层管养人员为主，缺乏专业的技术培训和施工设备，总体养护技术落后。

2)路况水平普遍不高，县道一般以二级或二级以下的公路技术标准修建。乡道、村道则多为三、四级和等外公路，路面结构基础差，且施工时不规范，造成路面质量和耐久性均较低。

3)养护资金不足，缺乏保障。农村公路的养护费用主要由县级主管部门，资金来源是地方政府和社会配套，致使农村公路的养护资金很难落到实处，养护投入费用缺乏较高速公路、国省干线公路更为突出。

科学决策是以路面使用性能实测数据为基础，设置合理的养护约束条件，以养护效益最大化为目的，测算路网养护需求。通过运用养护科学决策理论进行路网养护规划，提出适合湖南省农村公路路网实际情况的养护标准和养护路段选择方法，决策主要过程如图1。

图1 农村公路养护方案决策主要流程

2 多级养护标准建立

目前，国内在农村公路方面缺乏一个确定的养护标准，照搬高速公路或国省干线公路的养护标准也难以实现。进行养护水平选择时仍依赖于基础管养人员者的主观意愿和经验，没有充分考虑服务水平、技术等级、路面使用性能状况等因素，缺乏依据。合理的养护标准直接影响当前路面养护方案的制定及养护工程量，同时也会间接影响下次的养护决策，不同的养护标准所取得的养护效益也不一样。因此，制定养护标准时即考虑道路使用者的舒适性，又考虑养护投入上的可行性。

《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ073.12001)中提出，对高速公路和国省干线公路的养护标准是以路面破损状况PCI值为主要决策指标，当路面性能处于相同等级时，根据不同公路等级所采取养护水平不相同，且考虑了RQI、SRI、PSSI等辅助性指标来进行养护对策选择。但是在农村公路路况检测过程中，由于养护资金投入和检测水平的有限，难以做到对各项路面性能指标进行检测，对其使用性能的要求也低于高速公路或国省干线公路。在实际工作中主要是以路面破损指数PCI来反映当前的路况水平，对PCI的检测和获取较其他指标更为容易和快速。

综上分析，在养护标准建立时，选择以PCI值为养护标准决策指标，同时为兼顾各地区道路服务水平、养护资金投入等差异，选择近几年内养护资金投入差距最大的3个地区(衡阳、岳阳、娄底，约3万km)2017年已完成检评的农村公路进行分析，统计不同PCI分段内农村公路里程数量及分布情况。

由图2可看成出，不同地区内不同等级的农村公路里程数量及路况水平均有明显差异。在上述3个地区中，农村公路里程数随PCI分值的降低而逐渐减少，PCI在80～90、90～100两个分段的里程数量所占比例最大，且以县道为主，分析其原因主要县道路面质量普遍较好，养护投入资金较多。考虑县道承担了地区间货运和客运功能，在对县道进行养护水平选择时，要考虑以较高的标准，使路面性能可以维持在较高的水平之上，保证其功能的正常发挥。

乡道、村道由于路面质量较差，养护水平低、投入少，PCI在80分以下的里程数仍占较大比例，路面破损情况较县道严重。考虑乡道、村道多为农民或农用机械使用，主要承担农村地区区域内的交通流量，呈现流量小的特点，对路面使用性能要求较低，可适当降低养护标准，以较少的养护投入达到较好的效益。

a)衡阳地区

b)岳阳地区

c)娄底地区

结合湖南省养护实际情况和使用需求，建立多级养护标准如表1所示。

表1 农村公路多级养护标准养护标准PCI大修中修小修高标准<7575～85>85中标准<7070～80>80低标准<6060～70>70

决策指标PCI的取值可直接影响该路段的养护时间、养护对策及资金需求，标准较高将使路段得到提前处治，路面性能可以维持在较高的水平之上；反之，养护周期延长，平均性能降低。上表中以PCI值为指标，提出了高、中、低三级养护标准，管养机构可结合地区实际情况，结合养护预期水平和资金能力，选择养护标准及制度养护方案。

3 路网养护方案决策优化模型

目前，在我省农村公路路网养护方案制定时，一般以单一指标(如PCI值)的高低来选择拟养护路段，忽略了交通流量、技术等级、行政等级等其他因素，但农村公路存在各级服务水平、养护资金投入等差异较大是客观存在的事实，可认为农村公路路网养护路段选择及方案制定是一个多因素影响下目标决策问题。

湖南省农村公路基础数据采集还处在初期阶段，例如交通流量、路面结构、使用年限等信息尚不完整，针对农村公路路网实际情况，综合考虑选取车道数、技术等级、行政等级、当前路况水平(PCI)4项指标，采用“加权偏差平方和最小方法”，进行路段综合排序，并以综合排序的先后作为决策分析的依据，来避免以往人工决策的主观性和随意性。多指标排序结果构成以下矩阵：

其中,Ai表示第i个路段；rki(k=1,2,…,s;i=1,2,…,m)为排序中i路段的排序号。Ds中表示4个指标的排序规则如表2。若ui为路段Ai在群排序中的最优排序值，则ui与4个指标对Ai的排序结果的加权偏差总平方和应最小，过程如下：

(1)

式中：wk为第k项指标的权重值。

对式(1)求导取极小值点：

最优解为：

(2)

通过对采用调查表的方法，对多个农村公路进行问卷调查，统计当地管养人员对4项指标权重赋值，并结合专家意见进行综合分析，排序权重值及规则如表2所示。

表2 排序指标权重及规则排序指标排序权重排序规则车道数0 15按车道数多少进行排序、多者靠前行政等级0 2按行政等级，县道排序靠前，村道靠后技术等级0 25按技术等级，等级越高越靠前当前路况PCI0 4该路段的平均PCI值，值小者靠前

由于农村公路路段数量巨大，指标排序时会出现大量并列名次，单项指标排序名次数值过大将导致出现综合排序结果出现较大偏差。因此，需要对上述指标进行数值量化处理。

4 应用分析

以韶山地区农村公路为例进行应用分析。韶山市目前评定路线共计36条(县、乡道)，评定长度总计120.478 km，农村公路路况总体评价结果如表3。

表3 PCI不同评价等级里程统计表km公路等级不同PCI评价的等级里程优良中次差总计县道12 59133 00523 7869 32 79681 478乡道20 13511 387 4850039合计32 72644 38531 2719 32 796120 478

计划投入资金为500万元，根据韶山地区养护服务水平，按“中标准”(PCI<70，大修；70

表4 综合排序结果及资金需求路线名称起点桩号止点桩号里程/km行政等级(0 2)车道数(0 15)技术等级(0 25)PCI值(0 4)养护水平ui综合排序结果养护资金/万元白鸽村66 480 48乡道双车道四级45 71大修2 214136 288云凤线66 230 23乡道双车道四级48 12大修2 262215 215白鸽村561乡道双车道四级50 82大修2 316375 6新联村22 8830 883乡道双车道四级55 46大修2 409466 755新联村121乡道双车道四级55 68大修2 413556 7林五线11 460 46县道双车道三级70 41中修2 50865 07东湖村561乡道单车道四级63 34大修2 566775 6韶北村011乡道双车道四级65 2大修2 604868厂青线22 1090 109县道双车道等外63 22大修2 61497 21林五线01 461县道双车道三级75 75中修2 615107 098韶北村121乡道双车道四级65 89大修2 6171168韶峰线11 870 87县道双车道四级77 83中修2 656124 788梅湖村121乡道双车道四级70 89中修2 717138 112东湖村671乡道单车道四级72 96中修2 759145 746500 182(合计)

按表4中路段排序结果安排养护维修，需求资金约为500万元，基本与计划资金保持一致，在资金有限的条件下，有效提升了路网整体养护效益。同时，对于排序靠后未安排的路段，则推迟至下一次养护计划或适当降低养护标准(由“中标准”调整为“低标准”)，根据综合排序名次重新制定路网养护方案。

5 结论

通过对湖南省农村公路养护管理进行大量的调查，参考我省其他等级公路的养护经验，建立了以PCI为决策指标的多级养护标准，兼顾地区性养护能力、各等级道路服务水平差异，为确定农村公路养护性质(大、中、小修)提供参考。提出了以车道数、行政等级、技术等级、当前路况为影响指标的养护方案决策优化模型，既能保证路面综合状况差的路段得到即时的维修安排，同时能反映路网中各路段的提升需求。以韶山地区农村公路为例进行应用分析，结果表明，经过决策优化后，各路段养护需求清晰直观，方便管养人员筛选和调整，为养护方案制定及资金规划提供了理论依据。

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