基于交通特性判别的沥青路面使用性能综合评价研究

□□ 叶　真，李　宏　(太原理工大学，山西 太原　030024)



基于交通特性判别的沥青路面使用性能综合评价研究

□□ 叶真，李宏(太原理工大学，山西 太原030024)

摘要：通过研究公路沥青路面使用性能评价的现状，在计算评价模型中的评价指标权重时，给定公路交通特性，专家在基于交通特性的基础上对各评价指标进行评定后，应用层次分析法解出模型各评价指标权重系数。通过工程案例与规范评价方法进行对比分析，验证了模型的实用性。

关键词：沥青路面；交通特性；层次分析法

引言

到2015年，我国公路总里程将达到450万km，高速公路总里程达到10.8万km，二级及二级以上公路里程达到65万km，但公路质量问题特别是路面破坏问题一直备受关注[1-2]。随着现代高等级公路和道路交通运输业的发展，道路使用者对路面舒适性、安全性等保证车辆行驶质量的路面特性要求越来越高。因此，公路沥青路面使用性能评价的准确与否，直接关系到道路使用者的直观感受，并对路面结构设计、养护管理等决策产生深远的影响。

目前，国内对沥青路面使用性能的评价一般采用JTJ 073.2—2001《公路沥青路面养护技术规范》[3]的推荐方法，该方法是采用分项评价、赋权综合方法，其权重取值一般采用建议值。由于权重建议值与各条道路交通特性的匹配度不高，且对于各项分级指标采用主观换算法进行处理，主观因素影响较大，致使该方法与实际有一定差别，导致评价结果相对偏高。另外，从文献[4-6]可以看出，现有研究主要是针对道路的结构性能和基本使用性能，而很少考虑道路使用者、道路交通特性对路面使用性能的影响。因此，本文提出在进行沥青路面使用性能评价时，通过现场调查、研究分析给定道路的交通特性，专家在交通特性判别的基础上对各评价指标进行评定后，应用层次分析法解出模型各评价指标权重系数，充分考虑公路交通特性对评价指标的影响，从而更加真实、理性地了解道路使用性能，并为合理决策提供科学依据。

1规范推荐的路面使用性能综合评价模型

1.1　规范推荐评价模型

根据JTJ 073.2—2001《公路沥青路面养护技术规范》，路面综合评价采用PQI作为评价指标，PQI用分项指标加权计算得出，其数值范围为0~100。PQI值越大，则路况越好。

PQI=PCI'×P1+RQI'×P2+SSI'×P3+SFC'(BPN')×P4　(1)

PCI'、RQI'、SSI'、SFC' 的赋值见表1，P1、P2、P3、P4权重建议值见表2。

表1　PCI'、RQI'、SSI'、SFC' 的赋值

表2　P1、P2、P3、P4权重建议值

1.2　某公路部分路段技术状况

山西省某一级公路于2004年10月通车后，因公路位于煤炭资源赋存区，是晋煤外运的一条重要通道，实际运营10年来，项目很好地体现了交通需求与交通基础设施相互促进的互动关系。但随着交通需求逐年增加，特别是大型、特大型载重货车日益增多，加之部分货车超载严重，造成该项目路面状况不佳，路侧安全设施损坏较重。从目前的交通需求发展趋势及现有的道路技术状况两方面进行初步分析，认为该项目已不能适应现代交通运输业的发展要求，需要进行路面工程改造。为了更加真实、理性地了解道路使用性能，并为合理决策提供科学依据，对该道路进行了现场调查及检测。现场调查及检测数据见表3。

表3　山西省某一级公路部分路段技术状况

1.3　采用规范推荐评价模型的评价结果

利用(1)式，结合表1、表2和表3数据，计算得出各路段PQI值分别为72.2、72.2、84.8、84.8和72.2。查表4，各路段评定结果全部为良。

表4　路面综合评价标准

2基于交通特性判别的评价模型建立及权重计算

2.1　公路交通特性

交通特性主要指道路上车流的特性，即车辆在道路上行驶的整体相关性，一般用交通量、交通密度和速度表示。本文所指交通特性，是为特别把握该公路交通需求混行、重载等特点，主要选择交通量及服务水平、车型比例、轴轮形式等影响路面结构计算的相关参数进行描述。

2.1.1交通量及服务水平

通过收集该公路某观测点历年交通量观测数据，并按JTG B01—2014《公路工程技术标准》等进行折算及服务水平分析，相关参数见表5。

表5　历年交通量观测数据及服务水平一览表

2.1.2交通组成

通过对2014年交通量数据进行汇总分析，其交通组成见表6。

表6　该公路车型比例统计

2.1.3轴载

经实际调查，该道路轴轮形式见表7。

从表5、表6和表7可以看出，该公路交通需求年均增加率2.1%左右，呈现平稳增长态势，增幅不大，但交通需求基数相对较高；客货比例为40%∶60%，货车比例较高；同时，在货车轴轮形式中，重型货车比例占货车总数的47.8%。

2.2　基于交通特性判别的权重系数计算模型

根据规范推荐的路面使用性能综合评价模型，可以建立路面使用性能评价目标、评价指标体系及评价路段的递阶层次结构，如图1所示。其中，目标层反映路面使用性能的评价结果，由综合评价指标的计算结果评定；准则层为建立的评价指标体系；方案层为待评价的各路段。

图1　路面使用性能综合评价模型的层次结构

本文准则层计算模型选择熟悉山西省的条件，并能准确把握区域交通组成及重载特点的专家组，在给定的公路交通特性的前提下，由专家组给出适应于项目的判断矩阵，判断矩阵对各专家的评价进行平均并取整。

表7　该公路轴轮形式统计结果一览表

2.3　权重指标计算

(2)

在实际应用中，对于判断矩阵的最大特征根和相应的特征向量，为提高运算效率一般采用近似方法计算，本次计算采用方根法，其主要步骤为：

(

i

=1，…，4)

(3)

(

i

=1，…，4)

(4)

计算得到特征向量(即权重系数)：Wi=(0.40，0.38，0.04，0.18)，即在本次比选中专家组认为在给定该道路交通特性的情况下，影响沥青路面使用性能的指标排序为：路面状况指数PCI'(P1)、行驶质量指数RQI'(P2)、横向力系数SFC'(P4)、路面强度指数SSI'(P3)。

2.4　本文模型的综合评价结果

利用(1)式，并结合表1、表3数据，带入权重系数Wi=(0.40，0.38，0.04，0.18)后，可以计算得出各路段PQI值分别为68.8、68.8、82.6、82.6、68.8。由表4可以看出，各路段评定结果分别为：中、中、良、良、中。

3对比分析

从本文计算结果与规范推荐的指标权重(见表8)来看，本文模型与规范模型路面状况指数PCI' 与行驶质量指数RQI' 的排序相反，且权重差值相对较小，主要原因是专家组认为在交通特性影响下，该公路沥青路面结构层完全满足路面强度及抗滑性能要求，本次综合评价应重点关注路面状况指数PCI' 及行驶质量指数RQI'。

表8　规范模型与本文模型对P1、P2、P3、P4权重系数的对比情况

从综合评价结果(见表9)来看，规范推荐模型各路段评价结果均为良好，而本文模型在重点关注路面状况指数PCI' 及行驶质量指数RQI' 后，路段1、2、5综合评价结果为中，路段3、4综合评价结果为良。

表9　规范推荐模型与本文模型综合评价结果对比

从实际运营及现场调查来看，大多数道路使用者(特别是小客车驾驶员)认为该段道路行驶舒适感和安全感较差，建议对路面进行维修养护。从这一角度来看，本文模型更贴合道路使用者的感受，在路面使用性能综合评价中更具有实用性。

4结语

随着现代检测技术的不断发展进步和路面检测自动化程度的提高，各项路面指标基本上可以快速、准确地检测并得出结论。但是，路面使用性能是一个综合评价指标，确定好各评价指标的权重，对于准确定位路面使用性能显得更加重要。因此，本文提出在确定各项评价指标权重时，首先给定交通特性，然后由专家在交通特性判别的基础上对各评价指标进行评定。与规范的推荐模型相比，本文基于交通特性判别的评价模型具有较好的实际应用性，评价结果更贴合于工程实际，可以综合评估路面使用性能。

参考文献：

[1] 中华人民共和国交通运输“十二五”发展规划[Z].北京：交通运输部，2011.

[2] 叶真.基于层次分析法的沥青路面结构层选择及评价模型[J].建材技术与应用，2014(2)：14-17.

[3] JTJ 073.2—2001，公路沥青路面养护技术规范[S].西安：陕西旅游出版社，2001.

[4] 王书云，张金喜.沥青路面性能研究现状及发展方向探讨[J].中外公路，2009，29(1)：43-47.

[5] 胡群芳，刘文，李清富.公路沥青路面使用性能灰色综合评估[J].公路交通科技，2006，23(1)：12-15.

[6] 黄文雄.高速公路沥青路面使用性能评价指标[J].中外公路，2003，23(4)：74-76.

[7] 胡运权.运筹学教程[M].第3版.北京：清华大学出版社，2007.

(编辑芋艳梅)

Performance Evaluation on Asphalt Pavement Based on Traffic Characteristic Identifying

YE Zhen，LI Hong

(Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi，030024，China)

Abstract：This paper researches a model evaluating performance of asphalt pavement based on traffic characteristic identifying.Based on the study of the present evaluation practice，the model gives the highway traffic characteristics when calculating the evaluation index weight so that experts，on the basis of the evaluation index assessment，can work out the model evaluation index weight coefficients.The research proves the practicability of the model by comparing and analyzing the engineering cases and normative evaluation methods.

Key words：asphalt pavement；traffic characteristic；analytic hierarchy process

收稿日期：2015-10-13

作者简介：叶真(1985-)，女，山西太原人，助教，2008年7月毕业于合肥工业大学建筑环境与设备工程专业，现攻读太原理工大学硕士学位，从事教学工作。

中图分类号：U 416.217

文献标识码：A

文章编号：1009-9441(2015)06-0038-04