苏 炳 远

(1.长沙理工大学交通运输工程学院，湖南 长沙 410006； 2.海南省公路管理局，海南 海口 570100)

0 引言

在路面养护的过程中，经常会出现经费不足的情况，为满足路面性能提升最大化和经济效益最优化的目的，则需一种合理的分析方法来确定路段养护先后顺序[1]。本文以海南澄迈县屯大线K14+000～K34+000为研究对象，采用等额—费用效益比BCR分析方法对路段养护先后顺序进行优选[2]，以期为海南省公路管养单位的养护工作提供理论参考。

1 工程概况

海南省澄迈县屯大线K14+000～K34+000路段全长35.45 km，设计时速为120 km/h，路段处于热带季风气候，温度偏高。通过2018年的检测数据可知，路面的典型病害为裂缝和车辙，路面性能指标RQI，RDI偏低，具体情况见表1,图1。

表1 路面使用性能指标均值统计表

通过路况检测数据统计可知，此路段路面性能指标RQI处于“良”等状态，部分路段的平整度较低，RDI整体上偏低，车辙病害较为明显；由裂缝病害统计图可知，部分路段的裂缝病害较为严重(如K32+000～K33+000)。

2 等额—费用效益比BCR分析方法的计算方法

相关研究指出：采用不同的维修对策J，对路面性能瞬时提升值(即时效果)和寿命增长时间(长期效果)是不一样的，通过养护维修对策效果分析可以计算出不同的维修对策J对路面性能提升的分值和增加的寿命，为对拟养护路段选择进行维修方案优选，计算采取不同措施的费用效益比BCR(Benefit Cost Ratio)。费用效益比公式如下[3]：

(1)

其中，∑B为各项指数累计养护效益；C为费用和。

(2)

其中，Bi为第i种养护措施的效益；t0为第i种养护措施实施的时间；t限为衰减到限值的时间。

养护效益B为路面性能衰变曲线及效益计算基线所围成的面积，在路面养护管理系统中通常采用养护维修前后路面性能衰变曲线与限值所围成的阴影部分的面积来表示效益的大小(见图2)，可以通过曲线积分求解[4]。考虑到模型数学表达式积分计算复杂不易求解，且不同养护对策对同一路段的主要影响曲线瞬间提升效果，对曲线衰变形状影响很小，可以近似认为决定阴影部分面积的为提升后值与限值的差与延长时间，即图2中三角形的对应长度和高度，对面积求解过程进行简化，将曲线积分简化为三角形面积，可方便求得养护效益各项B，进而得到累计效益∑B[5]。

为了更直观的反映各项养护措施的使用效果和方便计算，且根据养护维修效果分析及已有参数，试算出不同养护对策实施后延长年限(各路段的均值并取整)，常用维修措施费用单价及预计延长年限如表2所示。

表2 常用维修措施参考单价及效果

基于全寿命周期费用考虑时，对某一路段在t0时刻维修之后，费用C主要由该项维修对策所需的直接费用构成，费用C可参见表2中所列出养护维修对策的参考单价或采用实际发生费用，并计算不同维修措施的费用效益比BCR。

3 等额—费用效益比BCR分析方法的应用

根据前文中费用效应分析，对海南省屯大线K14+000～K34+000路段进行资金规划分析，分别采用指标分值高低排序和费用效益比分析法进行资金规划，并根据实际资金情况对不同方案进行优选。具体情况见表3。

表3 路段路况指标基本情况表

1)方案一：以PCI，RQI，RDI指标综合得分的高低进行排序。

方案一的计算方法可由《公路技术状况评定标准》[6]得到，标准中PCI权重为0.35，RQI权重为0.4，RDI权重为0.15，则最终路段的指标综合得分可以算出。下面以K14+000～K15+000为例，计算出其指标综合得分S。计算式如下：

S=r1×PCI+r2×RQI+r3×RDI

(3)

其中，r1,r2,r3分别为路面PCI,RQI和RDI权重，由《公路技术状况评定标准》可得r1=0.35，r2=0.4，r3=0.15。

其中路段K14+000～K15+000的PCI值为93.8，RQI值为85.6，RDI值为77.42，分别代入上式，计算综合得分S如下：

S=78.68

(4)

根据上述指标综合得分S的计算方法，可以得出海南省屯大线K14+000～K34+000路段的综合得分，再按照综合得分进行升序排序(在资金有限的情况下，综合得出最低的路段应优先养护)。各路段的综合得分S明细见表4。

表4 按指标分值高低排序结果

2)方案二：年度等额—费用效益比BCR分析方法。

若养护资金不充足的情况下，则优先选择BCR分值高的路段，养护维修之后所余资金对其他路段进行小修保养。对各路段的BCR值进行降序排列，具体见表5。

表5 按费用效益比BCR分析结果

此方案不同于路段指标综合排序法，是按照等额年度的费用效益思想进行养护对策选择，不仅要考虑路面的使用性能以及费用，还要对路段养护后的效益进行统计分析。

4 效果评价

近几年海南省屯大线的路面养护资金投放金额为1 000万元左右，通过对两方案进行效益分析，经两方案维修处治后路面使用性能指数预期值和养护资金需如表6,图3所示。

表6 养护方案预期效果需求资金对比表

由表6,图3分析可得：方案一为指标分值高低排序法、方案二为费用效益分析法，两方案均能改善路面性能。在资金充足的情况下，方案一和方案二对路段性能的提升效果是相同的。在资金不充足的情况下，方案一(指标得分高低排序法)只对路况较差的路段进行了养护，并没有考虑效益的因素对路段养护资金的影响。方案二(效益费用比法)与方案一相比，其在资金需求相差不多的情况下，路面性能提升效果相对于方案一较好，更好的满足路面性能提升最大化和经济性最优化的目标。

5 结语

为使海南省屯大线K14+000～K34+000路段养护达到最佳效果，本文通过等额—费用效益比BCR分析对养护维修方案进行了比选，得出如下结论：

1)通过等额—费用效益比BCR分析方法进行优选，路面性能得到了大幅度的提升，PCI提升值为5.97分，RQI提升值为6.94，RDI提升值为24.4；能满足路面性能提升值最大化和经济性最优化的目的。

2)等额—费用效益比BCR分析方法和综合评分法相比，其PCI，RQI，RDI的提升幅度较大，且费用相近。等额—费用效益比BCR分析方法不仅要考虑路面的使用性能以及费用，而且要考虑路面在整个寿命期的使用性能和养护费用，即在整个寿命期内寻求满足使用性能和经济性最优的养护方案，使各路段得到及时修复，并且使路面使用性能达到预定目标。