基于生存模型的沥青路面预防性养护经济性评价

蒋文婷

摘 要：沥青在现如今已成为应用较为广泛的一种路面材质，但是由于保养不到位使得很多地方的沥青路面寿命都不长，经济性能较低。为了能够探索更加经济有效的沥青路面养护方法，进而使得沥青路面的养护费用能够降低，本文将基于生存模型对沥青路面的预防性养护进行经济性地评价。首先通过分析生存模型进而根据沥青路面在预防性养护下的性能模型、成本模型，分析沥青路面在不同的养护情况下的性能和成本，旨在为相关的沥青路面养护人员提供一定的借鉴意义。

关键词：生存模型  沥青路面  预防性养护  经济性评价

一、生存模型浅析

当前中国当前的路面维修都是根据相关的工程经验对某一个路况内的指标值低于标准值的时候进行大修预案。这种依靠相关的经验来判断沥青路面的养护虽然可以加快维修的速度，但是缺乏一定的科学性。采用全寿命周期费用分析法可以得出最准确的养护策略，准确的知道在养护期间的所有费用、路况之间的差别，让沥青路面的预防性养护能够发挥真正的作用。生存模型对沥青路面的性能进行模拟的一种最为常见的方式，通常包括三种方式：非参数模型、半参数模型和完全参数模型。这三种模型在沥青路面的性能模拟中都比较常见，但是半参数模型中的cox模型得出来的沥青路面的性能曲线与实际性能曲线会比weibull模型的回归结果要高，但是weibull模型所得出来的性能曲线的数学规律更为明显，对于未来路面的性能曲线的走势模拟更加的方便。所以在对沥青路面的预防性养护经济性评价的过程中，将cox模型和weibull模型结合起来更加有利于分析过程的顺利进行。

二、基于生存模型的沥青路面预防性养护经济性评价

沥青路面的服务寿命指的就是从路面建成开始使用之初到第一次大修继而到下一次大修之间的寿命时长，因此，沥青路面的服务寿命和维护大修的标准是有密切的关系的。目前对于沥青路面的评估指数一直采用的是错台指数FI，这个指标值也就是表示的是在路面为1英里的范围内的沥青接缝处的平均错台量，它可以被用来间接反映出沥青路面的路况，一般情况下，当FI达到15-20mm的时候就被认为是应该要进行大修。

所以，基于生存性能模型的基础上，本文将对沥青路面的预防性养护措施进行全寿命成本的分析。在研究的过程中，本文通过对不同工况的假设进行对比分析：完全矫正性养护、矫正性养护+预防性养护和完全预防性养护。第一种完全矫正性养护主要是当路面的裂缝的面积达到轮迹带面积的25%的时候需要进行矫正性养护。第二种矫正性养护+预防性养护也就是说在两次矫正性养护之后需要加入两次预防性养护。第三种完全预防性养护指的是沥青路面完全采用预防性养护。

对于沥青路面的全寿命周期养护成本则是从路面的某一次全寿命周期养护开始的，假设沥青路面的寿命周期是20年，为了能够确定好预防性养护的最适当的时期，可以假设预防性养护的触发点是裂缝面积达到x%的时候，再根据不同地方的交通惯例来确定好资金折现率。然后根据这两个数据分别对这些工况进行分析。

从选定的时间定开始的第一年对沥青路面进行矫正性养护的经济性分析，第二年开始路面的情况就会包含好和坏的两种情况，如果第二年路面没有出现损坏，那么第三年就会出现好和坏的两种情况，通过这种类比，可以得出，在第n年的时候，共有2种可能性。所以根据之前的沥青路面的性能模型，可以分别算出在第n年的时候路面需要哪一种养护的概率，然后根据这个概率可以得出沥青路面需要的养护成本是多少。所以，在建立沥青路面的生存模型的过程中，只需要对当时的路面的工况进行定义就可以在全寿命周期内获得不同养护方式所需要的成本是多少，进而让相关的人员选择最为经济的一种方式。

通过对不同的养护方式的全寿命经济性分析，我们可以了解到在我们假设的沥青路面20年的寿命周期内，完全使用预防性养护相比于第一种完全使用矫正性养护的平均成本要少了四分之一左右，而采用第二种矫正性养护+预防性养护的方式最终需要消耗的成本比完全使用预防性养护的成本要少五分之一左右，失效阀值越低，那么节约的成本也就越多。

综上所述，我们可以得出结论，当沥青路面使用的时间不断增加的时候，沥青路面损坏的几率也更大，失效的概率不断加大。沥青路面的失效的概率和失效的阀值是有一定的关系的，失效的阀值越低的时候就会使得路面的失效的概率越高。在沥青路面的全寿命周期内，采用完全预防性养护的成本比其他两种方式都要低，因此在沥青路面的养护过程中可以进行广泛的推广。在沥青路面的失效的阀值较低的时候应该要尽早地对路面进行养护，这样下来沥青路面的养护成本更低。

三、对沥青路面进行预防性养护的重要意义

（一）有助于保护公路路面的平整性和施工效果

定期对沥青路面机芯预防性养护有助于保护路面的平整性。沥青路面的施工状况的好坏会直接影响到路的使用寿命以及沥青路面工程建设的整体效益，所以在对沥青路面进行预防性养护的时候可以保证公路路面持续平整。从现有的相关数据来看。公路愈加的平整会使得相关人员开车通过的过程中有更高的舒适感，并且有助于保证行车过程中的安全。所以对于沥青路面的预防性养护必须要落到实处有助于巩固前期的施工效果。路面工程的建设是一个长期的工程，从设计、施工到维护一直贯穿着路面的寿命周期中。对沥青路面进行预防性养护有助于巩固工程前期的施工效果，有助于延长沥青路面的使用寿命。从具体的生活经验中可以得知，在施工结束之后要定期地对沥青路面进行养护，倘若没有重视沥青路面的养护可能会影响到整体路的平整性与使用的舒适度，所以，在对沥青路面的预防性养护过程中，相关的人员要合理地应用一些检测技术，通过两者的共同作用巩固前期的施工效果。

（二）有助于延長沥青路面的寿命，降低成本

结合上述分析可以得知，对沥青路面进行预防性养护有助于延长路面的寿命，降低养护的成本。通过使用预防性养护，可以在沥青路面出现问题的时候就及时地对其进行维护，或者是在沥青路面还没有产生问题的时候进行维护。通过这样的方式有助于对沥青路面使用的过程中存在的一些问题进行及时解决，进而能够使得沥青路面的养护成本降低，减少整个施工过程中所耗费的资金，提高整个路面施工过程的效率和质量。

四、结束语

综上所述，本文通过对生存模型的分析，利用半参数模型中的cox和weibull两种模型设定了三种工况，通过对比分析可以得知，完全采用预防性养护可以降低沥青路面的养护成本，使得整个工程的质量有所提高。并且，在养护的过程中，相关的人员要确定好工况的标准，通过统一的标准对沥青路面的路况进行检测，提前做好相关的预防性养护，让沥青路面的使用寿命能够更加的长久，让沥青路面能够更加平整安全。

参考文献：

[1]许鹰，James Tsai，季节. 基于生存分析模型的水泥混凝土路面大修策略评估[J].中外公路，2016.

[2]李宇炜.高速公路沥青路面预防性养护时机研究[D].兰州交通大学，2014.