王志超

(辽阳市交通运输综合行政执法队,辽宁 辽阳 111200)

1 费用效益法的提出

1.1 效益的计算

如果措施指标确定，产生的效益就是实施预防性养护后性能曲线面积与零养护下相应年份的性能曲线面积之差，低于性能指标下限的部分不计为效益面积。

1.2 费用的计算

(1)费用组成

新建公路到养护产生的费用主要包括日常小修费用以及预防性养护费用，用路人产生的费用主要有油耗费用、轮胎消耗费、汽车修理费，并且不考虑残值。

(2)日常养护费用

对公路的日常养护本文参考同济大学提出的日常养护费用模型

MCi=a+b·(100-PCIi)AADTi

(1)

式中：MCi为第i年养护费用，元/m2·年；PCIi为第i年路况指数；AADTi为第i年平均日交通量；a、b均为参数，根据实际情况标定。

(3)用户费用

①油耗费用。根据油耗一平整度关系建立油耗费用计算公式为

CFL=FUC·(x+y·IPI)

(2)

式中：CFL为汽车百公里燃油费，元/100 km；x,y均为回归系数；FUC为燃油单价，元/L；IRI为国际平整度指数，m/km。

②轮耗费用。轮胎消耗费用计算模型为

(3)

式中：CTC为轮耗费用，元/1 000 km；Pt为新轮胎价格；a0和ai为回归系数。

③修理费用。保修材料的消耗费用为

(4)

(5)

式中：CPC为车俩修理消耗费用；Pvi为第i种类型车辆的价格；PCI为第i种类型车辆千车公里消耗的修理费用占新车价格的比例；e、f为模型的回归系数，k为维修费系数；Kp为车龄指数或车辆老化系数；CKM为车辆的累计行驶里程。

1.3 最佳时机的确定

本文采用效益指标(EI)来评价最佳的预防性养护时机，且用每种方案的效益费用比与最大的效益费用比的比值来表示效益指标。效益指标的计算公式为

(6)

式中：EIi为第i个时间方案的效益指标；(E/C)i为第i个方案的效益费用比；(E/C)max为方案中效益费用比的最大值。

2 实例分析

2.1 零养护下的性能衰变曲线

收集了吉林省长太线、同三高速公路、济聊高速公路的性能数据，用PCI和IRI两个指标进行综合分析后得到未采取措施下的变化趋势如表1所示。

表1 未采取措施时的路况指标数据

对PCI采用负指数曲线进行回归拟合建立预测模型，对IRI采用指数曲线进行回归拟合建立预测模型，其表达式为

PCI=100e-ax

(7)

IRI=cebx

(8)

式中:a、b、c为回归系数。

未采取措施时的性能曲线方程及不同年份随影的PCI分别见表2和表3。

表2 未采取预防性养护措施时的性能曲线方程

表3 根据性能曲线确定的PCI值

根据表2中的曲线方程以及指标的最低水平80，可以得出PCI和IRI达到最低水平时的路龄分别为4.5和10.6年，因此确定零养护下的分析周期为4.5年。

2.2 相关费用及数据的确定

日常养护费用和交通量数据分别如表3和表4所示，年交通增长率为10%。不同车型的耗油单价、轮胎单价、新车价如表5所示。

表3 日常养护费用

表4 各年的年平均日交通量(AADT)

表5 不同车型的耗油单价、轮胎单价、新车价

2.3 实施预防性养护后效益以及总效益的计算

①实施措施后PCI和IRI指标寿命及曲线方程

NCHRP523报告表明，在连续两年实施碎石封层措施后，两方案的道路寿命相差为1.2年，而在天津某高速的养护工程中，连续两年实施微表处措施后的道路寿命相差1.3年左右。根据这些实体工程经验及措施本身的特性，同时结合PCI的最低水平80，拟定两种措施在不同时间实施时的道路寿命如表6所示。

表6 碎石封层、微表处措施不同方案的寿命

选择在第2、3、4、5年时实施预防性养护，而IRI与PCI相比不是主要的控制指标，因此两种措施采用同样的IRI曲线方程，且在路龄为2、3、4、5年实施预防性养护后的IRI值分别为1.68 m/km、1.69 m/km、1.72 m/km、1.74 m/km，得出相应的性能衰变曲线方程如7所示。

表7 不同方案的PCI衰变曲线

②各指标效益以及总效益的计算

把PCI和IRI的权重定为0.85和0.15，根据零养护及各方案PCI和IRI的曲线方程以及各方案实施后PCI和IRI的寿命，计算出两种措施不同年份PCI值(表3)、总费用现值、总效益、效益费用比、效益指数EI等参数分别见表8和表9。

表8 碎石封层措施效益费用比

表9 微表处措施效益费用比

3 结 语

(1)在考虑多个路况评价指标的情况下，根据效益费用比最大的原则形成了确定最佳预防性养护时机的方法-效益费用法。用该方法计算出实施不同预防性养护措施的效益，结合日常小修费用、预防性养护工程费用，用路人产生油耗费用、轮胎消耗费、汽车修理费等，使得最佳时机选择更为科学。

(2)依托现场的实体工程数据，采用路面状况指数(PCI)、国际平整度(IRI)两项指标对微表处、碎石封层两种预防性养护的最佳实施时机进行了分析，分析结果表明：效益费用法是一种确定最佳预防性养护时机的有效方法，且微表处、碎石封层都是在PCI下降到86附近时实施的效益费用比最大，对预防性养护工程的实施有一定的指导作用。